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      污水處理

      提供一種利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,包括如下步驟:步驟1)污水進入厭氧池,厭氧池內具有GPB活性載體和活性生物蛋白,GPB活性載體占厭氧池中水體體積的25‑72%,厭氧池內投入活性污泥、活性生物蛋白,厭氧池通過攪拌電機使得GPB活性載體進行流動;步驟2)經過厭氧池處理的污水進入沉淀池一;步驟3)經過沉淀池一的污水進入好氧池,厭氧池內具有ACD活性載體和活性生物蛋白;好氧池內投入活性污泥、活性生物蛋白,好氧池進行曝氣使得ACD活性載體流動;步驟4)經過好氧池的污水進入沉淀池二后排出;步驟5)從二沉池出來的印染污水經過多孔陶瓷膜過濾。
       
      1、一種利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征在于,包括如下步驟:
      步驟1)污水進入厭氧池,厭氧池內具有GPB活性載體和活性生物蛋白,GPB活性載體占厭氧池中水體體積的25-72%,GPB活性載體為由聚氨酯吸水凝膠制成的多孔凝膠狀載體;厭氧池內投入活性污泥,活性污泥投入量為厭氧池中水體體積的5-10%,活性生物蛋白投入量為活性污泥質量的0.02%-0.03%,厭氧池通過攪拌電機使得GPB活性載體進行流動;
      步驟2經過厭氧池處理的污水進入沉淀池一;
      步驟3經過沉淀池一的污水進入好氧池,厭氧池內具有ACD活性載體和活性生物蛋白;ACD活性載體占厭氧池中水體體積的25-72%,ACD活性載體為自由成形的凝膠狀顆粒載體;好氧池內投入活性污泥,活性污泥投入量為厭氧池中水體體積的5-10%,活性生物蛋白投入量為活性污泥質量的0.02%-0.03%,好氧池進行曝氣使得ACD活性載體流動;
      步驟4經過好氧池的污水進入沉淀池二;
      步驟5從二沉池出來的印染污水經過多孔陶瓷膜過濾,并在從多孔陶瓷膜出水的過程中在投入微孔生物床,微孔生物床體積占污水體積的0.01%-0.03%,所述微孔生物床按質量比由活性炭:吸附樹脂=1:4組成。
      2、根據權利要求1所述的利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征是,GPB活性載體的制備方法如下:按重量份數將78.4份的聚醚330、9.4份的水、2份的液體石蠟、2.4份的三乙胺和3.9份的泡沫穩定劑混合攪拌30min,再加入3.9份的二氯甲烷,攪拌15min,得組分A備用;另外按重量份數取65份聚醚330和32.8份TDI、6份1~2mm活性碳纖維短絲、0.5份辛酸亞錫混合,保持溫度25℃下高速攪拌10min后得組分B;將組分A與B混合,高速攪拌3~5s后迅速倒入模具發泡,固化脫模,20℃下陳化24h,然后切割成塊狀。
      3、根據權利要求1所述的利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征是:ACD活性載體的制備方法如下:
      1將2~3mm的短須狀活性碳纖維在60~68wt%的硝酸溶液中浸泡3h后,用蒸餾水洗至中性并烘干,制成改性活性碳纖維;
      2按重量份數將70~75份的聚醚330、甲苯二異氰酸酯28份、改性活性碳纖維3.5份混合、硅油0.5份、水0.5份、二氯甲烷0.25份、2.5份液體石蠟、辛酸亞錫1份、三乙烯二胺15份混合;高速攪拌至發泡后10秒停止攪拌,再在室溫下發泡30分鐘,通過擠出機制成顆粒狀,然后在60℃下熟化2小時。
      4、根據權利要求1所述的利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征是:活性生物蛋白按重量份數包括蕎麥蛋白生物活性肽20-40份、魚皮膠原蛋白生物活性小肽10-30份、骨粉5-7份,蕎麥蛋白生物活性肽、魚皮膠原蛋白生物活性小肽、骨粉混合后其粒度小于0.1mm。
      5、根據權利要求4所述的利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征是,蕎麥蛋白生物活性肽的制備方法:
      1將蕎麥蛋白溶解于pH9.8的NaOH溶液中,使蛋白濃度達到18g/L;
      2在40℃下,加入5500U/g堿性蛋白酶,水解2h,水解度為46%;
      3將水解后的蛋白肽溶液于97℃水浴中保溫10min鈍化酶后,10000rpm離心40min,清液經真空冷凍干燥即得蕎麥蛋白生物活性肽的干粉。
      6、根據權利要求4所述的利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征是,魚皮膠原蛋白生物活性小肽的制備方法如下:
      1廢棄物魚皮去鱗,剪碎洗凈,用20倍原料重的含有體積分數為1%的H2O2的0.01mo/LNaOH溶液在20℃下攪拌浸泡4h,用清水洗至中性;再用20倍原料重的質量分數為10%異丙醇在室溫下攪拌浸泡24h,用清水洗凈后,用20倍原料重的0.5mo/L乙酸浸提48h,離心分離去除不溶性物質,不溶性物質再用0.5mo/L乙酸浸提48h后,離心,合并兩次浸提液,凍干即得魚皮膠原蛋白;
      2取魚皮膠原蛋白,加100倍重量的20mmol/L的pH7.4的磷酸緩沖液在40~50℃水浴鍋內攪拌溶解制成魚皮膠原蛋白溶液;
      3魚皮膠原蛋白溶液中按酶:魚皮膠原蛋白=3:100的質量比例加入木瓜蛋白酶,在37℃中反應4h獲得膠原蛋白酶解液;
      4利用超濾裝置,使用1000Da的PVDF膜,對膠原蛋白酶解液進行膜過濾,去除濾渣得到魚皮膠原蛋白生物活性小肽營養液,所述魚皮膠原蛋白生物活性小肽營養液中小肽分子量小于1000道爾頓;魚皮膠原蛋白生物活性小肽營養液經真空冷凍干燥即得魚皮膠原蛋白生物活性小肽的干粉。
      7、根據權利要求1所述的利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征是:所述吸附樹脂按下列方法制備,1)按下列重量份比例配好水相,升溫至45℃;
      去離子水 565
      聚乙烯醇 12-15
      羥乙基纖維素 55-60
      二乙烯三胺 15-20
      鈉米碳 8-10
      納米凹凸棒土 5-6
      硫酸鈉 30-35
      三聚磷酸鈉 20-25
      過硫酸鉀 1-2
      用硫酸調水相PH為中性;
      2稱取下列重量份的原料,混合后加入水相中攪拌;
      苯乙烯 65-70
      二乙烯苯 330-335
      甲苯 235-245
      丙烯腈 50-60
      二氯甲烷 37
      二茂鐵 10-12;
      3在60℃保溫定型4-5;
      4清洗烘干后用丙酮浸泡;
      5水洗至無丙酮味為止,45-50℃烘干包裝。
      8、根據權利要求1所述的利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征是:多孔陶瓷膜的制備方法如下:
      步驟1按質量份數將Sn02粉體100份、Ti02粉體1.5份、高嶺土1.5份、石蠟3-5%、造孔劑2.5-10份,研磨混合后放置1-2天;
      步驟2將1)中的粉末放入模具中由壓力機成型得到支撐體胚;
      步驟3將2)中的支撐體胚放入烘箱干燥于100℃下干燥12h,將干燥好的支撐體胚放入馬弗爐中于1200℃下燒結,保溫1-2h,得到支撐體;
      步驟4將SnCl2·2H20與無水乙醇按照20mg:3ml制成SnCl2溶液,再加入鹽酸,密封后攪拌至乳白固體狀,再加入適量無水乙醇繼續攪拌至得到均勻透明的溶膠;
      步驟5采用浸漬提拉法掛膜,浸漬3-8s,提拉速度為30mm/min,將掛膜后的支撐體于80℃下干燥15min,重復操作10-40次;
      步驟6將掛膜后的支撐體放入馬弗爐里熱處理,于1100℃-1500℃下燒結得到多孔陶瓷膜。
      9、根據權利要求8所述的利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征是:造孔劑由石墨和聚乙烯醇組成,其中石墨和聚乙烯醇的質量比1.7:2.5。
      10、根據權利要求8所述的利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征是:步驟6)將掛膜后的支撐體放入馬弗爐里熱處理,于1500℃燒結1h,之后降溫至1100保溫0.5h,之后于1350℃再次燒結0.5h,冷卻至常溫。
      說明書
      利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法
      技術領域
      本發明涉及工業廢水處理,特別涉及利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法。
      背景技術
      在紡織工業中生產各種廢水,其中印染廢水污染較為嚴重,其排放量約占工業廢水總排放量的1/10,我國每年約有6—7億噸印染廢水排入水環境中,是當前最主要的水體污染源之一,因此印染廢水的治理已成為迫切需要解決的問題。
      印染廢水主要由退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水、絲光廢水、染色廢水、皂洗廢水和印花廢水等組成。其特點是成分復雜、色度高、有毒物質多,屬于含有一定量有毒物質的有機廢水,主要含有殘留染料、印染助劑、酸堿調節劑和一些重金屬離子,化學需氧量(COD)較高,而生化需氧量(BOD5)相對較低,可生化性差,是當前國內外公認的較難處理的工業廢水之一。
      印染廢水處理的方法大致可以分為生物法、化學法、物理法3大類,但由于印染廢水成分復雜,單一處理方法往往不能達到理想的處理效果,在實際應用中大多采用了n種方法的組合來完成對印染廢水的徹底處理。
      早期印染廢水的處理比較常用的為活性污泥法,活性污泥法雖較為成熟,但也存在很多的缺點和不足,如曝氣池容積大、占地面積高、基建費用高等,同時對水質、水量變化的適應性較低,運行效果易受水質、水量變化的影響等。
      鑒于上述因素,這種利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法逐漸被后來的生物膜法所取代。生物膜法彌補了活性污泥法的很多不足,如它的穩定性好、承受有機負荷和水力負荷沖擊的能力強、無污泥膨脹、無回流,對有機物的去除率高,反應器的體積小、污水處理廠占地面積小等優點。但是生物膜法也有其特有的缺陷,如生物濾池中的濾料易堵塞、需周期性反沖洗、同時固定填料以及填料下曝氣設備的更換較困難、生物流化床反應器中的載體顆粒只有在流化狀態下才能發揮作用、工藝的穩定性較差。
      介于以上兩種工藝的缺點和不足,移動床生物膜反應器(moving-bed-biofilm-reactor,簡稱MBBR)應運而生。MBBR法在80年代末就有所介紹并很快在歐洲得到應用,它吸取了傳統的活性污泥法和生物接觸氧化法兩者的優點而成為一種新型、高效的復合工藝處理方法。其核心部分就是以比重接近水的懸浮填料直接投加到曝氣池中作為微生物的活性載體,依靠曝氣池內的曝氣和水流的提升作用而處于 流化狀態,當微生物附著在載體上,漂浮的載體在反應器內隨著混合液的回旋翻轉作用而自由移動,從而達到污水處理的目的。
      現有的方式污水處理成本高,處理效果一般。
      發明內容
      本發明的目的是提供一種利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其具有優良的污水處理能力,生產成本低。
      本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的:一種利用流動微生物床及過濾膜的污水處理方法,其特征在于,包括如下步驟:
      步驟1污水進入厭氧池,厭氧池內具有GPB活性載體和活性生物蛋白,GPB活性載體占厭氧池中水體體積的25-72%,GPB活性載體為由聚氨酯吸水凝膠制成的多孔凝膠狀載體;厭氧池內投入活性污泥,活性污泥投入量為厭氧池中水體體積的5-10%,活性生物蛋白投入量為活性污泥質量的0.02%-0.03%,厭氧池通過攪拌電機使得GPB活性載體進行流動;
      步驟2經過厭氧池處理的污水進入沉淀池一;
      步驟3經過沉淀池一的污水進入好氧池,厭氧池內具有ACD活性載體和活性生物蛋白;ACD活性載體占厭氧池中水體體積的25-72%,ACD活性載體為自由成形的凝膠狀顆粒載體;好氧池內投入活性污泥,活性污泥投入量為厭氧池中水體體積的5-10%,活性生物蛋白投入量為活性污泥質量的0.02%-0.03%,好氧池進行曝氣使得ACD活性載體流動;
      步驟4經過好氧池的污水進入沉淀池二后排出。
      步驟5從二沉池出來的印染污水經過多孔陶瓷膜過濾,并在從多孔陶瓷膜出水的過程中在投入微孔生物床,微孔生物床體積占污水體積的0.01%-0.03%,所述微孔生物床按質量比由活性炭:吸附樹脂=1:4組成。
      由于活性生物蛋白、GPB活性載體、ACD活性載體的設置利于微生物快速繁殖,微生物群體大,在受到污水沖擊后雖然會損耗一部分,但是大部分微生物可以生存并以損耗的微生物為食,可以大大降低活性生物蛋白的使用,微生物繁殖過程中,活性污泥大部分被微生物消耗,其后期不用再投入活性污泥,節省成本;污水經過厭氧池、沉淀池一、好氧池、沉淀池二、多孔陶瓷膜過濾,可以直接進行回用,進一步節省生產成本。
      進一步的,GPB活性載體的制備方法如下:按重量份數將78.4份的聚醚330、9.4份的水、2份的液體石蠟、2.4份的三乙胺和3.9份的泡沫穩定劑混合攪拌30min,再加入3.9份的二氯甲烷,攪拌15min,得組分A備用;另外按重量份數取65份聚醚330和32.8份TDI、6份1~2mm活性碳纖維短絲、0.5份辛酸亞錫混合,保持溫度25℃下高速攪拌 10min后得組分B;將組分A與B混合,高速攪拌3~5s后迅速倒入模具發泡,固化脫模,20℃下陳化24h,然后切割成塊狀。
      進一步的,ACD活性載體的制備方法如下:
      1將2~3mm的短須狀活性碳纖維在60~68wt%的硝酸溶液中浸泡3h后,用蒸餾水洗至中性并烘干,制成改性活性碳纖維;
      2按重量份數將70~75份的聚醚330、甲苯二異氰酸酯28份、改性活性碳纖維3.5份混合、硅油0.5份、水0.5份、二氯甲烷0.25份、2.5份液體石蠟、辛酸亞錫1份、三乙烯二胺15份混合;高速攪拌至發泡后10秒停止攪拌,再在室溫下發泡30分鐘,通過擠出機制成顆粒狀,然后在60℃下熟化2小時。
      進一步的,活性生物蛋白按重量份數包括蕎麥蛋白生物活性肽20-40份、魚皮膠原蛋白生物活性小肽10-30份、骨粉5-7份,蕎麥蛋白生物活性肽、魚皮膠原蛋白生物活性小肽、骨粉混合后其粒度小于0.1mm。
      進一步的,蕎麥蛋白生物活性肽的制備方法:
      1將蕎麥蛋白溶解于pH9.8的NaOH溶液中,使蛋白濃度達到18g/L;
      2在40℃下,加入5500U/g堿性蛋白酶,水解2h,水解度為46%;
      3將水解后的蛋白肽溶液于97℃水浴中保溫10min鈍化酶后,10000rpm離心40min,清液經真空冷凍干燥即得蕎麥蛋白生物活性肽的干粉。
      進一步的,魚皮膠原蛋白生物活性小肽的制備方法如下:
      1廢棄物魚皮去鱗,剪碎洗凈,用20倍原料重的含有體積分數為1%的H2O2的0.01mo/LNaOH溶液在20℃下攪拌浸泡4h,用清水洗至中性;再用20倍原料重的質量分數為10%異丙醇在室溫下攪拌浸泡24h,用清水洗凈后,用20倍原料重的0.5mo/L乙酸浸提48h,離心分離去除不溶性物質,不溶性物質再用0.5mo/L乙酸浸提48h后,離心,合并兩次浸提液,凍干即得魚皮膠原蛋白;
      2取魚皮膠原蛋白,加100倍重量的20mmol/L的pH7.4的磷酸緩沖液在40~50℃水浴鍋內攪拌溶解制成魚皮膠原蛋白溶液;
      3魚皮膠原蛋白溶液中按酶:魚皮膠原蛋白=3:100的質量比例加入木瓜蛋白酶,在37℃中反應4h獲得膠原蛋白酶解液;
      4利用超濾裝置,使用1000Da的PVDF膜,對膠原蛋白酶解液進行膜過濾,去除濾渣得到魚皮膠原蛋白生物活性小肽營養液,所述魚皮膠原蛋白生物活性小肽營養液中小肽分子量小于1000道爾頓;魚皮膠原蛋白生物活性小肽營養液經真空冷凍干燥即得魚皮膠原蛋白生物活性小肽的干粉。
      進一步的,所述吸附樹脂按下列方法制備,1)按下列重量份比例配好水相,升溫至45℃;
      去離子水 565
      聚乙烯醇 12-15
      羥乙基纖維素 55-60
      二乙烯三胺 15-20
      鈉米碳 8-10
      納米凹凸棒土 5-6
      硫酸鈉 30-35
      三聚磷酸鈉 20-25
      過硫酸鉀 1-2
      用硫酸調水相PH為中性;
      2)稱取下列重量份的原料,混合后加入水相中攪拌;
      苯乙烯 65-70
      二乙烯苯 330-335
      甲苯 235-245
      丙烯腈 50-60
      二氯甲烷 37
      二茂鐵 10-12;
      3在60℃保溫定型4-5;
      4清洗烘干后用丙酮浸泡;
      5水洗至無丙酮味為止,45-50℃烘干包裝。
      進一步的,多孔陶瓷膜的制備方法如下:
      步驟1按質量份數將Sn02粉體100份、Ti02粉體1.5份、高嶺土1.5份、石蠟3-5%、造孔劑2.5-10份,研磨混合后放置1-2天;
      步驟2將1)中的粉末放入模具中由壓力機成型得到支撐體胚;
      步驟3將2)中的支撐體胚放入烘箱干燥于100℃下干燥12h,將干燥好的支撐體胚放入馬弗爐中于1200℃下燒結,保溫1-2h,得到支撐體;
      步驟4將SnCl2·2H20與無水乙醇按照20mg:3ml制成SnCl2溶液,再加入鹽酸,密封后攪拌至乳白固體狀,再加入適量無水乙醇繼續攪拌至得到均勻透明的溶膠;
      步驟5采用浸漬提拉法掛膜,浸漬3-8s,提拉速度為30mm/min,將掛膜后的支撐體 于80℃下干燥15min,重復操作10-40次;
      步驟6將掛膜后的支撐體放入馬弗爐里熱處理,于1100℃-1500℃下燒結得到多孔陶瓷膜。
      進一步的,造孔劑由石墨和聚乙烯醇組成,其中石墨和聚乙烯醇的質量比1.7:2.5。
      進一步的,步驟6)將掛膜后的支撐體放入馬弗爐里熱處理,于1500℃燒結1h,之后降溫至1100保溫0.5h,之后于1350℃再次燒結0.5h,冷卻至常溫。
      綜上所述,本發明具有以下有益效果:1)GPB活性載體、ACD活性載體為微生物提供有效庇護空間,提升微生物的生存環境;GPB活性生物載體主要作為好氧微生物的載體,其具有極高的親水性并且是凝膠狀的多孔體墻體結構,這種墻體結構具有吸水作用;ACD活性生物載體表面微膨脹狀態,因而形成5-10um的多孔構造,易于微生物生長成膜,可加速厭氧反應器的啟動;
      2活性生物蛋白的投入明顯改善微生物的生存環境,提高微生物的繁殖速度,促進生化系統環境中的優勢菌群的建立,從而明顯提高微生物處理污水的效率;彌補了工業污水可生化性差、B/C比失衡、營養缺失、污泥膨脹、細菌流失等眾多導致生化活性差的問題。在不需要投入額外硬件設備的情況下,明顯提高生化系統的處理能力及抗沖擊能力,使生化系統恢復為高效的、有活性的、具有自修復性功能的生態圈。
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