一种聚酯废水的处理方法及其装置
阅读说明：本技术 一种聚酯废水的处理方法及其装置 (Polyester wastewater treatment method and device ) 是由 孙芳芳 刘李杰 杨勇 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种聚酯废水的处理方法及其装置。本发明直接将市政污泥作为碳源和载体培养复合菌剂,让复合菌剂中的各种菌达到最优化的状态,然后再用这种高活性状态的复合菌去处理废水,与传统的在废水系统外驯化活性污泥相比耗时更短,通过厌氧和好氧的步骤,氮素通过硝化和反硝化过程转化为氮气排出,大分子碳水化合物得到分解,转化为小分子无机碳,废水COD和总氮得到降低。(The invention discloses a method and a device for treating polyester wastewater. The invention directly uses municipal sludge as a carbon source and a carrier to culture the composite microbial inoculum, so that various bacteria in the composite microbial inoculum reach an optimal state, and then uses the composite bacteria in a high-activity state to treat wastewater.)
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种聚酯废水的处理方法及其装置。
背景技术
聚酯是化纤工业的重要原料，是由二元醇或多元醇和二元酸或多元酸缩聚而成的一类高分子化合物的总称。聚酯通常可分为饱和聚酯和不饱和聚酯两大类，饱和聚酯产品主要有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等，而不饱和聚酯产品主要有聚酯玻璃钢和增强塑料等。世界聚酯工业规模巨大，而且我国聚酯生产废水排放量相当大，如不经处理，直接排入河道中会对受纳水体及周边环境造成严重危害。
聚酯生产废水是指在聚酯生产过程中产生的各类废水，其成分主要含有未反应完全的多元酸、多元醇、小分子酸及低聚物等。聚酯废水典型特点为：COD浓度高且波动较大，呈酸性居多，且废水排放量波动较大。与化学法相比，生物法虽然有占地面积比较大、反应时间长、工艺复杂、操作麻烦，且对进水水质有特殊要求等特点，但是其单位处理成本远远低于化学法，运行费用比较低。对于生物处理来说，单独使用厌氧或好氧，出水水质很难达到国家一级排放标准，或处理费用过高。厌氧处理对于高浓度聚酯生产废水有着经济上的吸引力，可以有效降低聚酯生产废水的有机负荷，提高该类废水的可生物降解性和后续好氧处理效率，并且污泥产量低，动力消耗少；而好氧处理启动时间较短，出水水质好，故通常采用厌氧处理后串联好氧生物处理，一般认为此工艺是目前最经济合理的处理方法。由于废水的COD浓度高且排放量较大，采用传统的生化处理手段难以高效解决废水达标排放问题，同时，需要考虑废水中N、P元素偏低对微生物可能造成的影响，以及危险废物的处置问题。
本发明提出一种废水处理方法，将菌的驯化和废水处理系统相结合，在高效稳定的前提下保证系统的出水水质。
发明内容
本发明的一个目的是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种高效稳定，经济合理，对整个废水处理系统无不良影响的聚酯废水的处理方法，将聚酯原水加入驯化池进行处理，经由厌氧、好氧、沉淀等操作，通过高浓度活性污泥的生化作用，降低废水的COD，提高废水处理能力，本方法较现有技术更加简单便捷、成本更低、效率更高、出水质量更高。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种聚酯废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤(1)、微生物复合菌和活性污泥的驯化；
1-1将微生物复合菌配制成复合菌剂原液并活化，然后将培养活化后的原液依次进行活化、培养配制成复合菌剂活性稀释液。所述复合菌剂活性稀释液为复合菌剂原液、糖蜜、水的混合液；所述复合菌剂原液为固体微生物复合菌剂、糖蜜、水的混合液；
所述固体微生物复合菌剂包括以下质量百分含量的组分：
上述其他菌种为用于辅助主要菌种(乳酸杆菌、普雷沃氏菌)完成各种有机物的消化和分解，例如光合菌、硝化菌。
作为优选，复合菌剂原液、糖蜜与水的质量比为1:(0.5～2):50；
作为优选，复合菌剂活性稀释液的活化条件：常温好氧条件下培养3～5天，期间需进行曝气，每次曝气3～5分钟，每天曝气2～4次；
作为优选，复合菌剂活性稀释液的培养条件：将活化好的复合菌剂活性稀释液置于28℃～40℃下恒温培养20h～48h。
作为优选，固体微生物复合菌剂、糖蜜与水的质量比为1:(2～10):100；
作为优选，复合菌剂原液的活化条件：常温完全厌氧条件下密封活化培养5～10天；
1-2前10-14天每天保持将自来水、复合菌剂活性稀释液加入到驯化池曝气，搅拌8～10个小时后再加入一定量的市政污泥进行预驯化，然后预驯化结束后每天保持将聚酯原水、复合菌剂活性稀释液加入到驯化池曝气，搅拌8～10个小时后再加入市政污泥进行二次驯化；
作为优选，驯化池保持兼氧状态，2～4小时曝气一次，每次曝气时间10～30分钟；驯化池中pH、溶氧量(DO)和氧化还原电位(ORP)需保持在一定范围之内，pH＝6～9，DO＝1～3，ORP＝50～150mv。
作为优选，预驯化阶段每天市政污泥、自来水和复合菌剂活性稀释液的添加量体积比为10:6:3～1；二次驯化阶段每天市政污泥、聚酯原水和复合菌剂活性稀释液的添加量体积比为10:6:3～1；
所述聚酯原水为未经任何处理的工厂排出的聚酯废水。
1-3驯化池的上层清液通过溢流的方式进入沉淀池，沉淀池底部的污泥为已驯化的污泥，可作为已经驯化好的复合菌种子，分别加入到废水处理主反应体系的好氧池和厌氧池。
步骤(2)、将聚酯原水加入废水处理主反应体系，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，在好氧池和厌氧池中添加已驯化的污泥和复合菌剂活性稀释液。
作为优选，废水处理主反应体系包括依次连接的厌氧池、好氧池、沉淀池、出水池；厌氧池、好氧池内均加入复合菌剂活性稀释液和已驯化的污泥。
作为优选，复合菌剂活性稀释液和已驯化的污泥的体积比为0.35～0.5：50～100。
步骤(3)、检测沉淀池2出水，达标后可排放。
本发明的另一个目的是提供一种聚酯废水的生化处理装置，包括废水处理主反应体系、驯化池、沉淀池1；
驯化池设有市政污泥添加口、自来水添加口、复合菌剂活性稀释液添加口、聚酯原水添加口，驯化池上端设有溢流口，该溢流口与沉淀池1的进口连接；沉淀池1的下端设有污泥出口；
废水处理主反应体系包括依次连接的厌氧池、好氧池、沉淀池2、出水池；厌氧池的出水口通过管路与好氧池的进水口连接，好氧池的出水口通过管路与沉淀池2的进水口连接，沉淀池2的出水口通过管路与出水池的进水口连接。厌氧池、好氧池均设有复合菌剂活性稀释液添加口和污泥添加口；厌氧池、好氧池的污泥添加口通过管路与沉淀池1的污泥出口连接。
通过采用上述技术方案，本发明经过废水处理后，出水端COD可由原来的30000～58000ppm下降至500ppm以下，满足了废水排放指标，并且高效稳定，对整个废水处理系统无不良影响。
本发明直接将市政污泥作为碳源和载体培养复合菌剂，让复合菌剂中的各种菌达到最优化的状态，然后再用这种高活性状态的复合菌去处理废水，与传统的在废水系统外驯化活性污泥相比耗时更短，通过厌氧和好氧的步骤，氮素通过硝化和反硝化过程转化为氮气排出，大分子碳水化合物得到分解，转化为小分子无机碳，废水COD和总氮得到降低。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明直接将市政污泥作为碳源和载体培养复合菌剂，将污泥驯化放在废水处理系统之中，使得污泥的驯化时长大大缩短，废水的处理效率大大提高；
2.本发明采用复合菌剂，并通过对复合菌剂原液及稀释液的特定活化培养，使得复合菌剂的活性和适应性大大增强，其活性保持在较高水平，受外界环境的影响较小；
3.本发明引入高浓度活性污泥法，可以使复合菌剂中的各种菌达到最优化的状态，更快实现对聚酯废水的特异性高效处理；
4.本发明基本不产生二次污染，成本低，操作简便，对聚酯废水的综合处理能力较高。
附图说明
图1是本发明聚酯废水的生化处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
图1是一种聚酯废水的生化处理装置，包括废水处理主反应体系、驯化池、沉淀池1；
驯化池设有市政污泥添加口、自来水添加口、复合菌剂活性稀释液添加口、聚酯原水添加口，驯化池上端设有溢流口，该溢流口与沉淀池1的进口连接；沉淀池1的下端设有污泥出口；
废水处理主反应体系包括依次连接的厌氧池、好氧池、沉淀池2、出水池；厌氧池的出水口通过管路与好氧池的进水口连接，好氧池的出水口通过管路与沉淀池2的进水口连接，沉淀池2的出水口通过管路与出水池的进水口连接。厌氧池、好氧池均设有复合菌剂活性稀释液添加口和污泥添加口；厌氧池、好氧池的污泥添加口通过管路与沉淀池1的污泥出口连接。
基于上述装置对聚酯废水进行处理的方法，具体参见以下实施例。
实施例1：
(1)复合菌剂活性稀释液的合成；
采用将1重量份复合菌剂和2重量份糖蜜、100重量份水混合均匀，配制成溶液a；将溶液a放置在厌氧环境下密封培养5天，得到活化后溶液a；
取1重量份活化后溶液a和1重量份糖蜜、50重量份水混合均匀，配置成溶液b；将溶液b放置在好氧环境下培养3天，每天曝气2～4次，每次曝气3～5分钟，得到活化后溶液b；将活化后溶液b放置在40℃的环境下恒温培养20h，得到复合菌剂稀释液；
固体微生物复合菌剂按照下列多种细菌以一定的质量百分比例混合而成；
(2)复合菌和污泥的驯化；
每天将6吨自来水和1吨复合菌剂活性稀释液加入400方的驯化池，曝气并搅拌8个小时后再加入10吨市政污泥；当驯化池内添加的市政污泥、自来水和复合菌剂活性稀释液总量达到200方左右时，即连续12天，改为每天将10吨市政污泥、6吨聚酯原水和1吨上述复合菌剂活性稀释液加入驯化池。驯化池需保持兼氧状态，2小时曝气一次，每次曝气时间10分钟；驯化池中pH＝6.0，DO＝2.3，ORP＝60mv。
(3)将未经任何处理的工厂排出的聚酯废水加入图1废水处理主反应体系，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，主反应体系包括依次连接的厌氧池、好氧池、沉淀池2、出水池。驯化池连接沉淀池进行污水的初步处理并进行污泥的驯化。在好氧池和厌氧池中添加沉淀池1中已驯化的污泥75t和复合菌剂活性稀释液0.35t。
(4)检测沉淀池2出水，达标后可排放。若指标不合格则需继续回流进行反应。
实施例2：
(1)复合菌剂活性稀释液的合成；
将1重量份复合菌剂和4重量份糖蜜、100重量份水混合均匀，配制成溶液a；将溶液a放置在厌氧环境下密封培养5天，得到活化后溶液a；
取1重量份活化后溶液a和1.5重量份糖蜜、50重量份水混合均匀，配置成溶液b；将溶液b放置在好氧环境下培养3天，每天曝气2～4次，每次曝气3～5分钟，得到活化后溶液b；将活化后溶液b放置在40℃的环境下恒温培养20h，得到复合菌剂稀释液；
将以下多种细菌按质量含量比例混合成固体微生物复合菌剂；
(2)进行菌的驯化；
每天将6吨自来水和1吨上述的复合菌剂活性稀释液加入400方的驯化池，曝气并搅拌9个小时后再加入10吨市政污泥；当驯化池内添加的市政污泥、自来水和复合菌剂活性稀释液总量达到200方左右时，即连续12天，改为每天将10吨市政污泥、6吨聚酯原水和1吨上述的复合菌剂活性稀释液加入驯化池。驯化池需保持兼氧状态，3小时曝气一次，每次曝气时间30分钟；驯化池中pH＝6.7，DO＝0.9，ORP＝100mv。
(3)将未经任何处理的工厂排出的聚酯废水加入图1废水处理主反应体系，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，主反应体系包括依次连接的厌氧池、好氧池、沉淀池2、出水池。驯化池连接沉淀池进行污水的初步处理并进行污泥的驯化。在好氧池和厌氧池中添加沉淀池1中已驯化的污泥60t和复合菌剂活性稀释液0.4t。
(4)检测沉淀池2出水，达标后可排放。若指标不合格则需继续回流进行反应。
实施例3：
(1)复合菌剂活性稀释液的合成；
将1重量份复合菌剂和8重量份糖蜜、100重量份水混合均匀，配制成溶液a；将溶液a放置在厌氧环境下密封培养5天，得到活化后溶液a；
取1重量份活化后溶液a和0.5重量份糖蜜、50重量份水混合均匀，配置成溶液b；将溶液b放置在好氧环境下培养3天，每天曝气2～4次，每次曝气3～5分钟，得到活化后溶液b；将活化后溶液b放置在40℃的环境下恒温培养20h，得到复合菌剂稀释液；
将以下多种细菌按质量比例混合成固体微生物复合菌剂；
(2)复合菌和污泥的驯化；
每天将6吨自来水和1吨上述复合菌剂活性稀释液加入400方的驯化池，曝气并搅拌9个小时后再加入10吨市政污泥；当驯化池内添加的市政污泥、自来水和复合菌剂活性稀释液总量达到200方左右时，即连续12天，改为每天将10吨市政污泥、6吨聚酯原水和1吨复合菌剂活性稀释液加入驯化池。驯化池需保持兼氧状态，4小时曝气一次，每次曝气时间30分钟；驯化池中pH＝6.0，DO＝2.3ORP＝80mv。
(3)将未经任何处理的工厂排出的聚酯废水加入图1废水处理主反应体系，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，主反应体系包括依次连接的厌氧池、好氧池、沉淀池2、出水池。驯化池连接沉淀池进行污水的初步处理并进行污泥的驯化。在好氧池和厌氧池中添加沉淀池1中已驯化的污泥80t和复合菌剂活性稀释液0.35t。
(4)检测沉淀池2出水，达标后可排放。若指标不合格则需继续回流进行反应。
实施例4：
(1)复合菌剂活性稀释液的合成；
将1重量份复合菌剂和7重量份糖蜜、100重量份水混合均匀，配制成溶液a；将溶液a放置在厌氧环境下密封培养5天，得到活化后溶液a；
取1重量份活化后溶液a和2重量份糖蜜、50重量份水混合均匀，配置成溶液b；将溶液b放置在好氧环境下培养3天，每天曝气2～4次，每次曝气3～5分钟，得到活化后溶液b；将活化后溶液b放置在40℃的环境下恒温培养20h，得到复合菌剂稀释液；
将以下多种细菌按质量含量比例混合成固体微生物复合菌剂；
(2)复合菌和污泥的驯化；
每天将6吨自来水和1吨上述的复合菌剂活性稀释液加入400方的驯化池，曝气并搅拌10个小时后再加入10吨市政污泥；当驯化池内添加的市政污泥、自来水和复合菌剂活性稀释液总量达到200方左右时，即连续12天，改为每天将10吨市政污泥、6吨聚酯原水和1吨复合菌剂活性稀释液加入驯化池。驯化池需保持兼氧状态，3小时曝气一次，每次曝气时间20分钟；驯化池中pH＝6.0，DO＝2.6ORP＝120mv。
(3)将未经任何处理的工厂排出的聚酯废水加入图1废水处理主反应体系，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，主反应体系包括依次连接的厌氧池、好氧池、沉淀池2、出水池。驯化池连接沉淀池进行污水的初步处理并进行污泥的驯化。在好氧池和厌氧池中添加沉淀池1中已驯化的污泥100t和复合菌剂活性稀释液0.5t。
(4)检测沉淀池2出水，达标后可排放。若指标不合格则需继续回流进行反应。
对比例
(1)复合菌剂活性稀释液的合成；
采用将1重量份复合菌剂和2重量份糖蜜、100重量份水混合均匀，配制成溶液a；将溶液a放置在厌氧环境下密封培养5天，得到活化后溶液a；
取1重量份活化后溶液a和1重量份糖蜜、50重量份水混合均匀，配置成溶液b；将溶液b放置在好氧环境下培养3天，每天曝气2～4次，每次曝气3～5分钟，得到活化后溶液b；将活化后溶液b放置在40℃的环境下恒温培养20h，得到复合菌剂稀释液；
固体微生物复合菌剂按照下列多种细菌以一定的质量百分比例混合而成；
(2)使用高浓度活性污泥法进行复合菌和污泥的驯化，正如CN 202010738900.1中所提到的一样；
a、进行污泥的接种(污泥浓度为1g/L)；
b、培养和驯化：
(i)培养：在驯化池中添加浓度较低的污水(氨氮小于20mg/L,COD小于200mg/L)150方，连续曝气3天后停止曝气，静沉2.5小时后排出上清液，重复进水曝气排水步骤直至污泥沉降比(SV)＝20％，表明污泥已经成熟，此重复过程需要20天；
(ii)驯化：保证来水水质稳定，即氨氮小于200mg/L,COD小于800mg/L的情况下，采取逐步增加进水水量的方法。每7天增加一级进水量，每一级进水量采用时间控制的方法实施，每一级提高为现有进水量的25％。在一个月内分四次把驯化池进水时间由目前的每周期进水1小时提高到每周期进水2小时，使污水中的微生物逐步适应进水的水质。从启动到转入正常运行(满负荷量进水)需要3个月才能完成。
(3)将未经任何处理的工厂排出的聚酯废水加入图1废水处理主反应体系，根据厌氧、好氧、沉淀的原理设置不同反应池，主反应体系包括依次连接的厌氧池、好氧池、沉淀池2、出水池。驯化池连接沉淀池进行污泥的驯化。在好氧池和厌氧池中添加沉淀池1中已驯化的污泥和复合菌剂活性稀释液0.35t。
(4)检测沉淀池2出水，达标后可排放。若指标不合格则需继续回流进行反应。
检测方法
取5批不同的聚酯废水，分别取10L废水水样，其中每份水样取2L测量其COD值，剩余的水样分别标记为水样A、水样B、水样C、水样D、水样E。然后水样A经由实施例1所述的流程处理，水样B经由实施例2所述的流程处理，水样C经由实施例3所述的流程处理，水样D经由实施例4所述的流程处理，水样E经由对比例所述的流程处理，5项实验均独立完成，互不干扰，测试结果如下：(COD单位ppm)
表1
水样
开始处理原水所需时间
原水COD
出水COD
水样A
实施例1
12天
48410
392
水样B
实施例2
12天
42055
400
水样C
实施例3
12天
41660
424
水样D
实施例4
12天
35620
479
水样E
对比例
3个月
32735
971
结论：通过上述的测试，水样A最终出水COD去除率约为99.19％；水样B在最终出水COD去除率约为99.05％，水样C最终出水COD去除率约为98.98％；水样D在最终出水COD去除率约为98.66％，水样E在最终出水COD去除率约为97.03％，所有水样均达到了间接排放的标准，可以排放。与传统的污泥驯化方式相比，本发明在第12天即可进行原水的处理，所需时间更短，操作更为简便，废水的处理效率大大提高。综上可知，本发明对聚酯废水具有较好的综合处理能力。
最后应说明的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，在不脱离本发明原理的前提下进行改进和润饰，所做的这些任何修改、等同替换、改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。
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