專利名稱：廢紙?jiān)旒垙U水中持久性有機(jī)污染物的碳源協(xié)同代謝生物處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)，特別涉及一種廢紙?jiān)旒垙U水中持久性有機(jī)污染物的碳源協(xié)同代謝生物處理方法。

背景技術(shù)：
造紙工業(yè)一直是我國主要工業(yè)污染源，其廢水所造成的污染占所有工業(yè)廢水污染的三分之一。廢紙?jiān)旒垙U水排放主要來源于洗滌、篩選、濃縮及紙機(jī)白水等工序，這類廢水的特點(diǎn)是1、廢水量大，廢水中主要含有半纖維素，木質(zhì)素，無機(jī)酸鹽，細(xì)小纖維，無機(jī)填料以及油墨、染料等污染物，廢水中SS、COD、BOD、石油類、揮發(fā)酚、色度等污染物指標(biāo)均大大超過國家所規(guī)定的造紙工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。2、廢水中含有長鏈烷烴類、酚類、芳香烴類等幾十種持久性難降解有機(jī)污染物，這些物質(zhì)由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及本身的毒性，大多數(shù)是難以被微生物快速而有效利用的。如何更快速高效降解這些難降解有機(jī)物，提高廢紙?jiān)旒垙U水中持久性難降解有機(jī)物降解率，改善出水水質(zhì)，引起了人們越來越多的關(guān)注。目前對于廢紙?jiān)旒垙U水的處理大多采用一級(jí)物化處理+二級(jí)生化處理，這種處理方法可以取得較好的處理效果，廢水中COD去除率較高，但這種方法不能徹底去除廢水中的持久性難降解有機(jī)物，在出水中難降解有機(jī)物含量還比較高，揮發(fā)酚、石油類、色度等基本指標(biāo)不能達(dá)標(biāo)，因此，當(dāng)處理后的廢紙?jiān)旒垙U水循環(huán)使用時(shí)容易產(chǎn)生持久性難降解有機(jī)物的累積，使水不能夠長期封閉循環(huán)使用。當(dāng)這部分水排放時(shí)，由于水中含有持久性難降解有機(jī)物，因此毒性較大，對環(huán)境的危害大，污染持續(xù)時(shí)間長，提出該類廢水中難降解有機(jī)物處理的高效降解方法對于解決廢紙?jiān)旒垙U水污染環(huán)境的問題具有重要意義。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，提供一種高處理效率的廢紙?jiān)旒垙U水中持久性有機(jī)污染物的碳源協(xié)同代謝生物處理方法。
本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種廢紙?jiān)旒垙U水中持久性有機(jī)污染物的碳源協(xié)同代謝生物處理方法，包括以下步驟 (1)在配水池內(nèi)添加濃度為8～12g/L葡萄糖溶液，濃度為80～120mg/L苯酚溶液和濃度為99.5％的甲醇作為共代謝碳源，使廢紙?jiān)旒垙U水與碳源充分混合后，進(jìn)入水解/好氧共代謝反應(yīng)池(HOCR)； (2)在水解/好氧共代謝反應(yīng)池(HOCR)進(jìn)行水解/好氧共代謝反應(yīng)，通過水解-好氧的手段，馴化的微生物在缺氧和好氧條件下依靠外界碳源利用難降解有機(jī)物后，進(jìn)入接觸氧化共代謝反應(yīng)池； (3)在接觸氧化共代謝反應(yīng)池內(nèi)添加濃度為8～12g/L的葡萄糖溶液作為共代謝碳源后進(jìn)行接觸氧化共代謝反應(yīng)，微生物在葡萄糖共代謝的條件下徹底降解剩余的難降解有機(jī)物或其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物； (4)廢水由接觸氧化共代謝反應(yīng)池出來后，進(jìn)入二沉池或回用，混合液中比較大的懸浮物沉降到池底部污泥斗中。
在上述方法中，步驟(2)所述水解/好氧共代謝反應(yīng)池(HOCR)分為水解區(qū)(H區(qū))、缺氧共代謝區(qū)(A區(qū))和好氧共代謝區(qū)(O區(qū))三個(gè)區(qū)，在水解區(qū)(H區(qū))可以實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)物的水解和酸化，水解后的小分子有機(jī)物在缺氧共代謝區(qū)(A區(qū))可以利用缺氧共代謝作用實(shí)現(xiàn)降解或轉(zhuǎn)化，在好氧共代謝區(qū)(O區(qū))，缺氧共代謝條件下不能完全降解的物質(zhì)或其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降解。
步驟(2)所述水解/好氧共代謝反應(yīng)池(HOCR)內(nèi)葡萄糖溶液與廢水的體積比為C6H12O6∶C6H5OH∶CH3OH∶廢水＝10∶1∶1∶1000，水力停留時(shí)間為10～12小時(shí)；步驟(3)所述接觸氧化共代謝反應(yīng)池內(nèi)，葡萄糖與廢水體積比為1∶100，水力停留時(shí)間為8～10小時(shí)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)本發(fā)明廢紙?jiān)旒垙U水處理方法不是如傳統(tǒng)的生化處理方法，而是將生化部分分為水解/好氧共代謝+接觸氧化共代謝處理的方式，并在水解/好氧共代謝處理階段投加碳源，利用微生物關(guān)鍵酶的碳源協(xié)同代謝原理使持久性難降解有機(jī)污染物得到很好的降解，這樣不僅大大提高了廢水中COD的去除率，同時(shí)，廢水經(jīng)過碳源協(xié)同代謝處理后可以有效地保證排放廢水中氯酚類、鄰苯二甲酸酯類、長鏈烷烴類及其在降解中的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物酮類、醌類等持久性難降解有機(jī)物得到降解。
(2)本發(fā)明的生化處理針對廢紙?jiān)旒垙U水中含有持久性難降解有機(jī)污染物的特點(diǎn)，采用水解/好氧共代謝+接觸氧化共代謝工藝。在水解/好氧共代謝反應(yīng)池(HOCR)中，H區(qū)利用水解作用使廢水中的纖維、木素等污染物的長分子鏈斷裂，降低污染物分子量，使其分解為有機(jī)酸和其它低分子有機(jī)物(如乙酸、乙醇)，在碳源共代謝的作用下，微生物利用易降解物質(zhì)作為碳源滿足自身生長的同時(shí)利用難降解物質(zhì)；A區(qū)和O區(qū)分別利用微生物的缺氧和好氧共代謝作用，馴化得到的高效降解難降解有機(jī)物的菌群可以使難降解有機(jī)物得以徹底降解。在接觸氧化共代謝反應(yīng)池中，填料上的微生物經(jīng)吸附、粘連、碰撞、網(wǎng)捕而接觸污水中的有機(jī)物質(zhì)，氧化分解污水中的有機(jī)物，形成二氧化碳、水和細(xì)胞物質(zhì)，完成自身的新陳代謝和增殖(微生物的出生、生長、繁殖、衰老和死亡)。在整個(gè)生物處理系統(tǒng)內(nèi)，生物相由產(chǎn)酸菌、兼氧菌、好氧菌和高效降解菌組成。這比傳統(tǒng)的僅用一級(jí)好氧或厭氧方法處理廢紙?jiān)旒垙U水較好地提高了難降解有機(jī)物質(zhì)的處理效率；經(jīng)該生物處理系統(tǒng)處理后，廢水中COD、BOD去除率在90％和95％以上，揮發(fā)酚、色度、石油類等持久性難降解污染物去除率達(dá)到80％、85％、85％以上。
(3)本發(fā)明所提供的降解持久性有機(jī)污染物的方法，主要通過水解/好氧共代謝反應(yīng)池(HOCR)和投加葡萄糖、苯酚、甲醇等作為共代謝碳源來實(shí)現(xiàn)廢紙?jiān)旒垙U水中持久性有機(jī)污染物的高效共代謝降解，具有效率高，簡單可行，便于工業(yè)化的特點(diǎn)。

具體實(shí)施例方式 實(shí)施例 在實(shí)驗(yàn)室日處理廢水量為80L的HOCR反應(yīng)器和傳統(tǒng)接觸氧化反應(yīng)器中對某造紙廠采用脫墨漿進(jìn)行造紙的廢水進(jìn)行對比處理研究，其工藝操作為取造紙廠經(jīng)過前端物化處理的廢水，首先配制濃度8g/L、10g/L、12g/L三種葡萄糖溶液和濃度分別為80mg/L、100mg/L、120mg/L的三種苯酚溶液，甲醇采用市售99.5％的溶液，廢水與以上溶液按體積比C6H12O6∶C6H5OH∶CH3OH∶廢水＝10∶1∶1∶1000混合均勻后進(jìn)入HOCR反應(yīng)器，進(jìn)行三組對比研究。I組選取8g/L的葡萄糖溶液和80mg/L的苯酚溶液，II組選取10g/L的葡萄糖溶液和100mg/L的苯酚溶液，III組為12g/L的葡萄糖溶液和120mg/L的苯酚溶液，三組實(shí)驗(yàn)中甲醇濃度和體積比均相同，水力停留時(shí)間為10～12小時(shí)。
水解/好氧共代謝反應(yīng)池出水進(jìn)入接觸氧化共代謝反應(yīng)池，并向該池添加與廢水體積比為1∶100的濃度分別為8g/L、10g/L、12g/L的葡萄糖溶液作為I、II、III組的共代謝碳源，接觸氧化共代謝反應(yīng)池水力停留時(shí)間為8～10小時(shí)。處理后出水進(jìn)行各項(xiàng)污染指標(biāo)的測定，分析得出COD≤50mg/L，SS≤30mg/L，BOD≤15mg/L，色度≤50mg/L，揮發(fā)酚≤0.5mg/L，石油類≤5mg/L，完全達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí)進(jìn)行傳統(tǒng)水解酸化+接觸氧化處理對比實(shí)施試驗(yàn)研究。
上述實(shí)施例中，該廢水的污染特性見表1，廢水經(jīng)過HOCR反應(yīng)器處理后，I組、II組、III組對比研究效果分別見表2、表3、表4。
表1廢紙?jiān)旒垙U水污染特性 濃度單位mg/L
表2I組各處理單元處理效果一覽表濃度單位mg/L
表3II組各處理單元處理效果一覽表 濃度單位mg/L
表4III組各處理單元處理效果一覽表 濃度單位mg/L
同樣的廢水經(jīng)本實(shí)驗(yàn)室一般的水解酸化+接觸氧化反應(yīng)器后，在同樣的水力停留時(shí)間下，處理效果見表5。
表5 傳統(tǒng)技術(shù)各處理單元處理效果一覽表 濃度單位mg/L
從表2-表5中的數(shù)據(jù)可以看出經(jīng)HOCR技術(shù)處理后其COD去除率較傳統(tǒng)的可提高30％左右，揮發(fā)酚、石油類等指標(biāo)較傳統(tǒng)提高60％～80％。從揮發(fā)酚、石油類降解的數(shù)據(jù)可以得出持久性有機(jī)污染物(POPs)去除率達(dá)到95％以上，HOCR工藝較傳統(tǒng)工藝大大改善了出水水質(zhì)。采用本發(fā)明處理廢紙?jiān)旒垙U水成本見表6。
表6 本發(fā)明處理每噸廢水綜合運(yùn)行費(fèi)用分析 從上述實(shí)施例可以看出與傳統(tǒng)的處理方法相比，采用本發(fā)明處理廢紙?jiān)旒垙U水，處理后的水不僅COD等常規(guī)污染指標(biāo)值大大降低，而且持久性難降解有機(jī)物得到很好的降解，揮發(fā)酚、石油類、色度等指標(biāo)完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還可以保證經(jīng)處理后的廢水長期循環(huán)使用，而且運(yùn)行費(fèi)用也不高。
權(quán)利要求
1.一種廢紙?jiān)旒垙U水中持久性有機(jī)污染物的碳源協(xié)同代謝生物處理方法，其特征在于包括以下步驟
(1)在配水池內(nèi)添加濃度為8～12g/L葡萄糖溶液，濃度為80～120mg/L苯酚溶液和濃度為99.5％的甲醇作為共代謝碳源，使廢紙?jiān)旒垙U水與碳源充分混合后，進(jìn)入水解/好氧共代謝反應(yīng)池；
(2)在水解/好氧共代謝反應(yīng)池進(jìn)行水解/好氧共代謝反應(yīng)，通過水解-好氧的手段，馴化的微生物在缺氧和好氧條件下依靠外界碳源利用難降解有機(jī)物后，進(jìn)入接觸氧化共代謝反應(yīng)池；
(3)在接觸氧化共代謝反應(yīng)池內(nèi)添加濃度為8～12g/L的葡萄糖溶液作為共代謝碳源后進(jìn)行接觸氧化共代謝反應(yīng)，微生物在葡萄糖共代謝的條件下徹底降解剩余的難降解有機(jī)物或其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物；
(4)廢水由接觸氧化共代謝反應(yīng)池出來后，進(jìn)入二沉池或回用，混合液中比較大的懸浮物沉降到池底部污泥斗中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳源協(xié)同代謝生物處理方法，其特征在于步驟(2)所述水解/好氧共代謝反應(yīng)池分為水解區(qū)、缺氧共代謝區(qū)和好氧共代謝區(qū)三個(gè)區(qū)，在水解區(qū)可以實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)物的水解和酸化，水解后的小分子有機(jī)物在缺氧共代謝區(qū)可以利用缺氧共代謝作用實(shí)現(xiàn)降解或轉(zhuǎn)化，在好氧共代謝區(qū)，缺氧共代謝條件下不能完全降解的物質(zhì)或其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降解。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳源協(xié)同代謝生物處理方法，其特征在于步驟(2)所述水解/好氧共代謝反應(yīng)池內(nèi)，萄萄糖溶液與廢水的體積比為C6H12O6∶C6H5OH∶CH3OH∶廢水＝10∶1∶1∶1000，水力停留時(shí)間為10～12小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的碳源協(xié)同代謝生物處理方法，其特征在于步驟(3)所述接觸氧化共代謝反應(yīng)池內(nèi)，葡萄糖溶液與廢水體積比為1∶100，水力停留時(shí)間為8～10小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢紙?jiān)旒垙U水中持久性有機(jī)污染物的碳源協(xié)同代謝生物處理方法，包括(1)在配水池內(nèi)添加濃度為8～12g/L葡萄糖溶液，濃度為80～120mg/L苯酚溶液和濃度為99.5％的甲醇作為共代謝碳源，與廢紙?jiān)旒垙U水充分混合后，進(jìn)入水解/好氧共代謝反應(yīng)池；(2)在水解/好氧共代謝反應(yīng)池進(jìn)行水解/好氧共代謝反應(yīng)后，進(jìn)入接觸氧化共代謝反應(yīng)池；(3)在接觸氧化共代謝反應(yīng)池內(nèi)添加濃度為8～12g/L的葡萄糖溶液作為共代謝碳源后進(jìn)行接觸氧化共代謝反應(yīng)；(4)廢水由接觸氧化共代謝反應(yīng)池出來后，進(jìn)入二沉池或回用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了廢紙?jiān)旒垙U水中持久性難降解有機(jī)物有效去除的目的，使處理后的廢水可循環(huán)使用。
文檔編號(hào)C02F9/14GK101215070SQ200810025840
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者馬邕文, 萬金泉, 艷 王, 王淑紅 申請人:華南理工大學(xué)