CN101265002A - 一种啤酒工业废水的处理方法 - Google Patents

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刘旸
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Abstract

一种啤酒工业废水的处理方法，它涉及一种废水的处理方法。本发明解决了现有啤酒工业废水的处理方法存在COD去除率低、剩余污泥产量大的缺陷。本发明啤酒工业废水的处理方法按如下步骤进行：1.水解；2.调节pH值和温度；3.一级外循环厌氧反应；4.二级外循环厌氧反应；即得到处理好的废水。本发明的方法处理过的啤酒废水COD去除率可达85％～95％，比现有技术处理啤酒废水的剩余污泥产量减少了40％～70％。

Description

一种啤酒工业废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种废水的处理方法。
背景技术
目前对啤酒工业废水的处理多采用厌氧处理的方法，现有厌氧处理技术普遍是采用单相厌氧反应器或者是单级厌氧反应器，在采用单相厌氧反应器时，产甲烷反应和产酸菌在同一个反应器内完成厌氧消化全过程，由于二者的生理生化特性差异较大且对环境条件的要求不同，无法处于最佳的生理生态环境条件下，因此影响了处理效果。在采用单级厌氧反应器时，当处理水质变化较为剧烈、原水中有毒有害类物质浓度偏高的高浓度有机废水时，对反应器产生强烈的冲击负荷，会造成有机酸的积累，导致反应器内pH值的降低，严重抑制产甲烷菌的活性和代谢能力，出现“酸化现象”出水水质恶化，可能导致全系统的瘫痪，并且COD去除率仅为50％～70％，剩余污泥产量大。
发明内容
本发明为了解决现有啤酒工业废水的处理方法存在COD去除率低、剩余污泥产量大的缺陷，而提供一种啤酒工业废水的处理方法。
本发明啤酒工业废水的处理方法按如下步骤进行：一、将啤酒废水用水泵从水解酸化反应器的底部压入，水解酸化反应器内投加水解酸化菌、产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌，控制水解酸化反应器内的水温为25～35℃、pH值为5.0～6.5，容积负荷控制为1.5～3.6kgCOD/(m3·d)，水力停留时间控制在1.5～3h，然后从水解酸化反应器的顶部出水；二、水解酸化反应器的出水进入投配罐，调节至废水的pH值为7.0～7.4、水温为32.5～34.5℃后从投配罐出水；三、投配罐出水进入一级外循环厌氧反应器，一级外循环厌氧反应器内投加产甲烷菌，维持废水的pH值为7.0～7.4、水温为32.5～34.5℃，回流比控制在600％～900％，表面上升流速控制在8～12m/h，容积负荷控制在20～30kgCOD/m3·d，反应1.5～2.5h后出水；四、一级外循环厌氧反应器出水进入二级外循环厌氧反应器，二级外循环厌氧反应器内投加产甲烷菌，二级外循环厌氧反应器内水温控制在29～34℃，pH值控制在6.8～7.4，回流比控制在300％～500％，表面上升流速控制在5～7m/h，容积负荷控制在4～8kgCOD/m3·d，反应3～4h出水；即得到处理好的啤酒废水。
本发明处理方法中步骤一的水解酸化反应器内在总高度1/4和1/2处分别安装1台搅拌装置，正交布置，交替运行，单台搅拌装置运行2h后，闲置2h，而后再继续运行2h，如此反复，以保证污水和污泥的充分接触；步骤二的投配罐高径比为2～3.5∶1，安装工业用pH计和温度计以显示反应区内温度和pH值状况，通过投加蒸汽和酸、碱药剂的方式来控制出水温度和pH值；步骤三的一级外循环厌氧反应器高径比为2～3.5∶1；步骤四的二级外循环厌氧反应器高径比为2～3.5∶1。
本发明处理啤酒废水的原理为：第一阶段，水解阶段，复杂的非溶解性的有机物质在产酸细菌胞外水解酶的作用下转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程，优势菌种为水解酸化菌；第二阶段，产酸发酵阶段，第一阶段的产物在产酸菌的作用下经过厌氧发酵和氧化转化为乙酸、丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类，为产乙酸阶段起稳定作用，优势菌种为产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌；第三阶段，产氢产乙酸阶段，在产氢产乙酸菌的作用下，把除乙酸、甲酸、甲醇以外的第二阶段的产物转化为乙酸和H2/CO2，优势菌种为产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌；第四阶段，产甲烷阶段，产甲烷菌将第二、第三阶段所产生的乙酸、H2/CO2，以及甲醇、甲酸、甲基胺等物质转化为甲烷，从而使废水中的有机污染物得以去除，优势菌种为：甲烷球菌、甲烷八叠球菌、甲烷杆菌和甲烷螺旋菌。不同的阶段采用不同的优势菌种，同时各个阶段的主要工作菌种还存在互相竞争和毒害的作用，从而提高了COD的去除率。
本发明处理啤酒废水的方法中所用的菌种都为工业用功能菌，对菌种只要求功能，没有特别的限定，所以，本发明容易实现。
本发明的方法在处理啤酒废水的过程中的产甲烷阶段有四种甲烷菌起主要作用：甲烷八叠球菌、甲烷球菌、甲烷杆菌和甲烷螺旋菌，前两种是“高浓度甲烷菌”和后两种是“低浓度甲烷菌”，两者存在竞争关系，所需要的环境条件也有差别。同在一个反应器内，开始阶段高浓度甲烷菌就会占优势，抑制低浓度甲烷菌生长和作用，后期低浓度甲烷菌种占优保证了出水水质。因为高浓度甲烷菌能适应高浓度的COD但是不能将水中COD降到理想的情况，但是低浓度甲烷菌可以将水中COD处理到较低的程度但是不能适应高浓度的COD，所以两种菌种对于水处理来水都非常重要，建立两个独立运行的反应器，通过其各自的运行参数进行调控，使其分别满足各优势菌属的最适合生长条件，从而使整个工艺达到更好的处理效果，提高厌氧工艺的处理能力和运行的稳定行，提高对高浓度有机废水的降解率。
本发明采用两级两相厌氧工艺处理啤酒废水，COD去除率可达85％～95％，反应器内的容积负荷可以达到20～30kgCOD/(m3·d)，出水的水质稳定；另外，与传统厌氧工艺(UASB)相比，采用本发明的污水处理方法可减少剩余污泥产量40％～70％；减少占地面积1/2～4/5；节省基建投资15％～45％；节约运行费用20％～30％。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程示意图，图中1表示水解酸化反应器，2表示投配罐，3表示一级外循环厌氧反应器，4表示二级外循环厌氧反应器，5表示卧式离心泵。
具体实施方式
具体实施方式一：(参见图1)本实施方式啤酒工业废水的处理方法按如下步骤进行：一、将啤酒废水用水泵从水解酸化反应器1的底部压入，水解酸化反应器1内投加水解酸化菌、产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌，控制水解酸化反应器1内的水温为25～35℃、pH值为5.0～6.5，容积负荷控制为1.5～3.6kgCOD/(m3·d)，水力停留时间控制在1.5～3h，然后从水解酸化反应器1的顶部出水；二、水解酸化反应器1的出水进入投配罐2，调节至废水的pH值为7.0～7.4、水温为32.5～34.5℃后从投配罐2出水；三、投配罐2出水进入一级外循环厌氧反应器3，一级外循环厌氧反应器3内投加产甲烷菌，维持废水的pH值为7.0～7.4、水温为32.5～34.5℃，回流比控制在600％～900％，表面上升流速控制在8～12m/h，容积负荷控制在20～30kgCOD/m3·d，反应1.5～2.5h后出水；四、一级外循环厌氧反应器3出水进入二级外循环厌氧反应器4，二级外循环厌氧反应器4内投加产甲烷菌，二级外循环厌氧反应器4内水温控制在29～34℃，pH值控制在6.8～7.4，回流比控制在300％～500％，表面上升流速控制在5～7m/h，容积负荷控制在4～8kgCOD/m3·d，反应3～4h出水；即得到处理好的啤酒废水。
本实施方式中步骤一、三和四中所用到的菌种均为工业用功能菌。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤一中控制水解酸化反应器1内的水温为28～32℃、pH值为5.5～6.0，容积负荷控制为2～3kgCOD/(m3·d)，水力停留时间控制在1.8～2.7h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤一中控制水解酸化反应器1内的水温为30℃、pH值为5.8，容积负荷控制为2.5kgCOD/(m3·d)，水力停留时间控制在2.2h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤一中根据投加的活性污泥的量投加5g/L的水解酸化菌、产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌；其中水解酸化菌的投加量为2g/L，产氢产乙酸菌的投加量为2g/L，耗氢产乙酸菌的投加量为1g/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤一中的水解酸化菌由纤维素分解菌、淀粉分解菌、脂类分解菌和蛋白质分解菌组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实时方式中纤维素分解菌、淀粉分解菌、脂类分解菌和蛋白质分解菌的混合比例为4∶4∶1∶1。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同点为：纤维素分解菌为溶纤维丁酸弧菌、解纤维乙酸弧菌、嗜纤维梭菌、溶纤维拟杆菌和木质素分解菌中的一种或几种的组合。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
本实施方式中的纤维素分解菌为两种或两种以上菌种组成时按任意比例混合。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五的不同点为：淀粉分解菌为拟杆菌、乳杆菌和螺旋体中的一种或几种的组合。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
本实施方式中的淀粉分解菌为两种或三种菌种组成时按任意比例混合。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五的不同点为：脂类分解菌为厌氧弧菌。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五的不同点为：蛋白质分解菌为类腐败杆菌和腐败梭菌中的一种或两种的混合物。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
本实施方式中的蛋白质分解菌为两种菌种组成时按任意比例混合。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤一中的产氢产乙酸菌由降解丁酸的产氢产乙酸菌和降解丙酸盐的产氢产乙酸菌组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式中降解丁酸的产氢产乙酸菌和降解丙酸盐的产氢产乙酸菌的混合比例为4∶6。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤一中的耗氢产乙酸菌由乙酸梭菌、伍德氏产乙酸杆菌、威林格氏乙酸杆菌和基维产乙酸菌组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式的乙酸梭菌、伍德氏产乙酸杆菌、威林格氏乙酸杆菌和基维产乙酸菌的混合比例为5∶3∶1∶1。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤二中调节至废水的pH值为7.1～7.3、水温为33～34℃后从投配罐2出水。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤二中调节至废水的pH值为7.2、水温为32℃后从投配罐2出水。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤三中维持废水的pH值为7.1～7.3、水温为33～34℃，回流比控制在700％～800％，表面上升流速控制在9～11m/h，容积负荷控制在22～28kgCOD/m3·d，反应1.82.2h后出水。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤三中维持废水的pH值为7.2、水温为33.5℃，回流比控制在750％，表面上升流速控制在10m/h，容积负荷控制在25kgCOD/m3·d，反应2h后出水。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤三中产甲烷菌由甲烷球菌、甲烷八叠球菌、甲烷杆菌和甲烷螺旋菌组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤三中根据投加的活性污泥的量投加12g/L的产甲烷菌；其中甲烷球菌投加的量为4g/L，甲烷八叠球菌投加的量为5g/L，甲烷杆菌投加的量为2g/L，甲烷螺旋菌投加的量为1g/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤四中二级外循环厌氧反应器4内水温控制在31～32℃，pH值控制在7.0～7.2，回流比控制在350％～450％，表面上升流速控制在5.5～6.5m/h，容积负荷控制在5～7kgCOD/m3·d，反应3.2～3.8h出水。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤四中二级外循环厌氧反应器4内水温控制在31.5℃，pH值控制在7.1，回流比控制在400％，表面上升流速控制在6m/h，容积负荷控制在6kgCOD/m3·d，反应3.5h出水。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤四中产甲烷菌由甲烷球菌、甲烷八叠球菌、甲烷杆菌和甲烷螺旋菌组成。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤四中根据投加的活性污泥的量投加8g/L的产甲烷菌；其中甲烷球菌投加的量为1g/L，甲烷八叠球菌投加的量为1g/L，甲烷杆菌投加的量为4g/L，甲烷螺旋菌投加的量为2g/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤一的水解酸化反应器1内在总高度1/4和1/2处分别安装1台搅拌装置，正交布置，交替运行，单台搅拌装置运行2h后，闲置2h，而后再继续运行2h，如此反复，以保证污水和污泥的充分接触。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤二的投配罐2的高径比为2～3.5∶1，安装工业用pH计和温度计以显示反应区内温度和pH值状况，通过投加蒸汽和酸、碱药剂的方式来控制出水温度和pH值。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤三的一级外循环厌氧反应器3的高径比为2～3.5∶1。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式一的不同点为：步骤四的二级外循环厌氧反应器4的高径比为2～3.5∶1。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式二十六：本实施方式啤酒工业废水的处理方法按如下步骤进行：一、将啤酒废水用水泵从水解酸化反应器1的底部压入，水解酸化反应器1内投加水解酸化菌、产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌，控制水解酸化反应器1内的水温为30℃、pH值为6，容积负荷控制为2kgCOD/(m3·d)，水力停留时间控制在2h，然后从水解酸化反应器1的顶部出水；二、水解酸化反应器1的出水进入投配罐2，调节至废水的pH值为7.2、水温为33.5℃后从投配罐2出水；三、投配罐2出水进入一级外循环厌氧反应器3，一级外循环厌氧反应器3内投加产甲烷菌，维持废水的pH值为7.2、水温为33.5℃，回流比控制在800％，表面上升流速控制在10m/h，容积负荷控制在25kgCOD/m3·d，反应2h后出水；四、一级外循环厌氧反应器3出水进入二级外循环厌氧反应器4，二级外循环厌氧反应器4内投加产甲烷菌，二级外循环厌氧反应器4内水温控制在32℃，pH值控制在7.3，回流比控制在400％，表面上升流速控制在6m/h，容积负荷控制在6kgCOD/m3·d，反应3.5h出水；即得到处理好的啤酒废水。
本实施方式步骤一中根据投加的活性污泥的量投加5g/L的水解酸化菌、产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌；其中水解酸化菌的投加量为2g/L，产氢产乙酸菌的投加量为2g/L，耗氢产乙酸菌的投加量为1g/L。
本实施方式步骤三中根据投加的活性污泥的量投加12g/L的产甲烷菌；其中甲烷球菌投加的量为4g/L，甲烷八叠球菌投加的量为5g/L，甲烷杆菌投加的量为2g/L，甲烷螺旋菌投加的量为1g/L。
本实施方式步骤四中根据投加的活性污泥的量投加8g/L的产甲烷菌；其中甲烷球菌投加的量为1g/L，甲烷八叠球菌投加的量为1g/L，甲烷杆菌投加的量为4g/L，甲烷螺旋菌投加的量为2g/L。
用本实施方式的方法处理COD为2000～3000mg/L、BOD 1200～1800mg/L的啤酒废水，处理好的啤酒废水为COD≤80mg/L、BOD≤20mg/L，剩余污泥：每降解1000mgCOD产生200mg剩余污泥。

Claims (10)

1、一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于啤酒工业废水的处理方法按如下步骤进行：一、将啤酒废水用水泵从水解酸化反应器(1)的底部压入，水解酸化反应器(1)内投加水解酸化菌、产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌，控制水解酸化反应器(1)内的水温为25～35℃、pH值为5.0～6.5，容积负荷控制为1.5～3.6kgCOD/(m3·d)，水力停留时间控制在1.5～3h，然后从水解酸化反应器(1)的顶部出水；二、水解酸化反应器(1)的出水进入投配罐(2)，调节至废水的pH值为7.0～7.4、水温为32.5～34.5℃后从投配罐(2)出水；三、投配罐(2)出水进入一级外循环厌氧反应器(3)，一级外循环厌氧反应器(3)内投加产甲烷菌，维持废水的pH值为7.0～7.4、水温为32.5～34.5℃，回流比控制在600％～900％，表面上升流速控制在8～12m/h，容积负荷控制在20～30kgCOD/m3·d，反应1.5～2.5h后出水；四、一级外循环厌氧反应器(3)出水进入二级外循环厌氧反应器(4)，二级外循环厌氧反应器(4)内投加产甲烷菌，二级外循环厌氧反应器(4)内水温控制在29～34℃，pH值控制在6.8～7.4，回流比控制在300％～500％，表面上升流速控制在5～7m/h，容积负荷控制在4～8kgCOD/m3·d，反应3～4h出水；即得到处理好的啤酒废水。
2、根据权利要求1所述的一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于步骤一中控制水解酸化反应器(1)内的水温为28～32℃、pH值为5.5～6.0，容积负荷控制为2～3kgCOD/(m3·d)，水力停留时间控制在1.8～2.7h。
3、根据权利要求1所述的一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于步骤一中控制水解酸化反应器(1)内的水温为30℃、pH值为5.8，容积负荷控制为2.5kgCOD/(m3·d)，水力停留时间控制在2.2h。
4、根据权利要求1所述的一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于：步骤一中根据投加的活性污泥的量投加5g/L的水解酸化菌、产氢产乙酸菌和耗氢产乙酸菌；其中水解酸化菌的投加量为2g/L，产氢产乙酸菌的投加量为2g/L，耗氢产乙酸菌的投加量为1g/L。
5、根据权利要求1所述的一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于步骤二中调节至废水的pH值为7.1～7.3、水温为33～34℃后从投配罐(2)出水。
6、根据权利要求1所述的一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于步骤二中调节至废水的pH值为7.2、水温为32℃后从投配罐(2)出水。
7、根据权利要求1所述的一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于步骤三中维持废水的pH值为7.1～7.3、水温为33～34℃，回流比控制在700％～800％，表面上升流速控制在9～11m/h，容积负荷控制在22～28kgCOD/m3·d，反应1.8～2.2h后出水。
8、根据权利要求1所述的一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于步骤三中维持废水的pH值为7.2、水温为33.5℃，回流比控制在750％，表面上升流速控制在10m/h，容积负荷控制在25kgCOD/m3·d，反应2h后出水。
9、根据权利要求1所述的一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于步骤四中二级外循环厌氧反应器(4)内水温控制在31～32℃，pH值控制在7.0～7.2，回流比控制在350％～450％，表面上升流速控制在5.5～6.5m/h，容积负荷控制在5～7kgCOD/m3·d，反应3.2～3.8h出水。
10、根据权利要求1所述的一种啤酒工业废水的处理方法，其特征在于步骤四中二级外循环厌氧反应器(4)内水温控制在31.5℃，pH值控制在7.1，回流比控制在400％，表面上升流速控制在6m/h，容积负荷控制在6kgCOD/m3·d，反应3.5h出水。
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