CN101746932B - 皂素-酒精综合废水的处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种皂素-酒精综合废水的处理工艺。皂素-酒精综合废水的处理工艺，其特征在于它包括如下步骤：1)皂素-酒精综合废水先排至调节池，打入第一次pH调节沉淀池，调节pH值升至5.0～6.5，沉淀；2)由污水泵将综合废水经过换热器升温至30℃，然后进入水解酸化池进行水解酸化反应；3)溢流至酸化沉淀槽澄清，上清液泵入曝气内电解反应器发生电解反应；4)进入第二次pH调节沉淀池，调节pH至7.0～8.0，沉淀；5)进入集水井升温至38℃后由进料泵送入改进型UASB反应器进行厌氧处理；6)进入五级生物接触氧化反应器进行好氧处理；7)好氧处理后的出水自流入沉淀池沉淀后，上清液进入深度处理单元处理后的出水回用或排放。该处理工艺能有效去除综合废水中的COD。

Description

皂素-酒精综合废水的处理工艺

技术领域

本发明涉及一种皂素-酒精综合废水的处理工艺。

背景技术

黄姜皂素的生产目前采用的主要是酸解工艺，包括硫酸法与盐酸法。黄姜皂素SMRH清洁生产工艺的应用使黄姜皂素生产的水解原液这个最大的水污染源基本消除，与传统工艺相比，从生产线下线的废水(即“SMRH末端废水”)产生量及COD浓度均有大幅度下降，减轻了皂素生产废水的处理量和治理难度。

黄姜皂素SMRH清洁生产工艺的最终废水，即综合废水主要是“SMRH末端废水”和副产糖液制酒精产生的“酒精废水”。虽然综合废水与传统的皂素废水相比COD浓度有大幅下降，但是综合废水仍具有可生化性差(m(BOD₅)/m(COD)＝0.25～0.30)，污染负荷高(COD＝15000～25000mg/L)，酸度高(pH＝1.5～3.0)，SO₄ ^2-含量高(6500～8000mg/L)，色度高(600～1000倍)的特点，且含有水溶性皂甙、单宁类、果胶等对微生物有毒害作用的物质，属高浓度难降解有机废水。目前，还没有一例有效处理皂素废水的工业化处理工程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种皂素-酒精综合废水的处理工艺，该处理工艺能有效去除综合废水中COD。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：皂素-酒精综合废水的处理工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1)皂素-酒精综合废水(皂素-酒精综合废水为黄姜皂素SMRH清洁生产工艺的最终废水，以下简称“综合废水”)先排至调节池，停留2～3d后，由调节池内设的污水泵打入第一次pH调节沉淀池，加入生石灰粉，使皂素-酒精综合废水的pH值升至5.0～6.5，得到调节pH值后的综合废水；调节pH值后的综合废水在第一次pH调节沉淀池内停留沉淀10～12小时，COD去除率为10～15％；

2)经过沉淀以后的综合废水由污水泵将综合废水经过换热器升温至30℃，然后进入水解酸化池进行水解酸化反应，停留时间为30小时，COD去除率为22～24％；

3)水解酸化处理后的综合废水溢流至酸化沉淀槽澄清，上清液泵入曝气内电解反应器发生内电解反应，停留时间为1.5小时，COD去除率为10～30％；

4)曝气内电解反应器的出水自流进入第二次pH调节沉淀池，加入生石灰粉调节pH至7.0～8.0，在第二次pH调节沉淀池内停留沉淀10～12小时，COD去除率为7～12％；

5)第二次pH调节沉淀池的上清液进入集水井升温至38℃后由进料泵送入改进型UASB反应器进行厌氧处理，停留时间为70小时，COD去除率为75％～85％，厌氧过程所产生的沼气经水封槽后排放；

6)经厌氧处理后的出水自改进型UASB反应器的上部出水管自流进入五级生物接触氧化反应器(或称五级生物接触氧化池)进行好氧处理，停留时间为55小时，COD去除率为93.5％；

7)好氧处理后的出水自流入沉淀池沉淀后，污泥排至污泥池，上清液进入深度处理单元，经深度处理单元处理后的出水回用或排放。

系统总的COD去除率可达到98.4％，其最终出水的COD值在150～200mg/L之间，色度在30～50倍之间，出水可达标排放。

本发明的有益效果是：采用曝气内电解反应器，是在现有的内电解反应器底部设置曝气头，充以氧气，使该处理单元获得良好的处理效果，为后续的生物处理创造良好条件，同时具有脱色作用。采用两次pH值调节反应沉淀池，合理提高废水的pH值，分别为水解酸化菌和产甲烷菌提供适宜的生长环境，使其在两个独立的单元内充分发挥其降解特性。本发明采用在UASB厌氧反应器中增加填料区以及五级接触氧化反应，以延长微生物在反应器内的停留时间(与现有技术相比)，使废水充分与微生物接触，能高效去除废水中的COD，而最终使出水达到设计要求。本发明COD的去除率高，达98.4％以上。

附图说明

图1是曝气内电解反应器的结构示意图；

图2是改进型UASB反应器的结构示意图；

图中：1-进水管，2-曝气管，3-出水管，4-挡板，5-填料层，6-活动承托板，7-排污管，8-污泥床，9-填料区，10-三相分离器，11-溢流管，12-溢流堰，13-出水管，14-沼气排放管，15-第一取样检测管，16-第二取样检测管，17-球形填料，18-恒温水浴，19-第三取样检测管，20-进水管，21-排污管。

具体实施方式

皂素-酒精综合废水的处理工艺，它包括如下步骤：

1)皂素-酒精综合废水(皂素-酒精综合废水为黄姜皂素SMRH清洁生产工艺的最终废水)先排至调节池，停留2～3d后，由调节池内设的污水泵打入第一次pH调节沉淀池，加入生石灰粉，使皂素-酒精综合废水的pH值升至5.0～6.5，得到调节pH值后的综合废水；调节pH值后的综合废水在第一次pH调节沉淀池内停留沉淀10～12小时，反应生成硫酸钙沉淀从而除去大量的硫酸根，同时也去除综合废水中的果胶等有害物质，COD去除率为10～15％；

2)经过沉淀以后的综合废水由污水泵将综合废水经过换热器升温至30℃，然后进入水解酸化池(或称水解酸化反应器)进行水解酸化反应，停留时间为30小时，COD去除率为22～24％；

3)水解酸化处理后的综合废水溢流至酸化沉淀槽澄清，沉淀酸化污泥部分回流，另一部分沉淀酸化污泥作为剩余污泥外排，上清液泵入曝气内电解反应器发生电解反应，停留时间为1.5小时，COD去除率为10～30％；

4)曝气内电解反应器的出水自流进入第二次pH调节沉淀池，加入生石灰粉调节pH至7.0～8.0，在第二次pH调节沉淀池内停留沉淀10～12小时，COD去除率为7～12％；

5)第二次pH调节沉淀池的上清液进入集水井升温至38℃后由进料泵送入改进型UASB反应器(在污泥床和三相分离器之间增加填料区)进行厌氧处理，停留时间为70小时，COD去除率为75％～85％，厌氧过程所产生的沼气经水封槽后排放；

6)经厌氧处理后的出水自改进型UASB反应器的上部出水管自流进入五级生物接触氧化反应器(或称五级生物接触氧化池)进行好氧处理，停留时间为55小时，COD去除率为93.5％；

7)好氧处理后的出水自流入沉淀池沉淀后，污泥排至污泥池，上清液进入深度处理单元，经深度处理单元处理后的出水回用或排放(深度处理单元可采用人工湿地)。

系统总的COD去除率可达到98.4％，其最终出水的COD值在150～200mg/L之间，色度在30～50倍之间，出水可达标排放。

系统产生的污泥则排入污泥干化场进行干化浓缩后经板框压滤机压滤脱水后外运至相关主管部门指定的地点处置。

主要设备说明：

1、水质水量调节池

皂素-酒精综合废水先排至调节池(即水质水量调节池)，再由一级提升泵(即调节池内设的污水泵)提升进入后续单元进行处理。

由于皂素和酒精生产废水的废水属于间歇式排放，水量及水质随生产时间、时段有一定的变化，因此，设置此处理单元用来均衡调节废水水量、水质、水温的变化，以降低废水对生物处理设施的冲击。在该池中设有高、低液位控制系统。当达到高液位时，一级提升泵开始启动，当达到低液位时，停泵。

设计水力停留时间为2～3d。

2、第一次pH调节沉淀池

废水经一次提升后，进入第一次pH调节沉淀池，在这里用生石灰粉调节废水的pH值至合适值后，进入后面的沉淀区进行沉淀分离后，上清液的pH值为5.0～6.5。而沉于底部的污泥定期排至污泥池。经过第一次pH调节沉淀后沉降，COD和SS均有所去除，去除率分别为10～15％，25～40％。

该次pH调节主要是为水解酸化反应提供良好的反应pH条件。

3、水解酸化池(或称水解酸化反应器)

第一次pH调节沉淀池的出水经热交换器加热至30℃后，由污水泵泵入水解酸化池(或称水解酸化反应器)，水解酸化池内按15mm×15mm×10mm的间距挂满双环填料，以延长污泥在反应器内的停留时间，提高处理效率；同时，水解酸化池底部设曝气装置维持池内缺氧状态，并维持酸化池内液体混和均匀，防止固形物沉淀并且优化pH控制。水解酸化池的主要作用是将污水中的有机污染物通过发酵菌和产酸菌的作用转化为有机脂肪酸，为后续的厌氧反应器的运行创造有利条件。水解酸化的COD去除率为22～24％，出水pH为4.5～5.0。

4、曝气内电解反应器

水解酸化反应器出水经斜板沉淀后进入曝气内电解反应器(如图1所示)。曝气内电解反应器是该系统的预处理单元。

内电解法的原理是利用经活化处理的铁屑和碳粒作为原料，置于一箱体内，由于碳的电位高，铁的电位低，这样就可以形成电解池的负极和正极，再以充入的废水为电解质溶液，在偏酸性介质中，正极产生的新生态氢具有强还原性，能还原重金属离子和有机污染物。负极生成的亚铁离子也具有还原性。此外生成的铁离子、亚铁离子经水解、聚合形成的氢氧化物聚合体以胶体形式存在，它具有沉淀、絮凝吸附作用，与污染物一起形成絮体、产生沉淀。与传统的物理化学法预处理相比，应用内电解法可去除废水中部分色度、部分有机物，并且可改善、提高废水的可生化处性。

为了保证在该处理单元获得好的处理效果，需要进行一定的曝气。曝气头设置在底部，水由底部进入反应器，上部出水。

该处理单元的出水COD和色度均有所去除，去除率分别为10％～12％、20％～40％，同时，废水的pH值可以升至5.0～6.0。

如图1所示，曝气内电解反应器是在原有内电解反应器的基础上的改进。其特点是铁炭在铁炭床的底部布置了曝气管2，为铁炭反应增加了氧气，主要作用包括加速内电解反应过程、减缓铁屑的板结时间、均匀废水与铁炭的接触、增加溶解氧使反应器具有生物活性铁炭的功能等。

采用曝气内电解反应器对皂素废水进行预处理，可以部分去除废水中的COD和色度，最主要的作用是提高废水的可生化性以及增加废水中铁离子的含量，为后续的生物处理创造良好条件。

如图1所示，曝气内电解反应器包括箱体、挡板4、填料层5、活动承托板6，箱体的下部设有进水管(进水口)1，在箱体的上部设有出水管(出水口)3，附有小孔的活动承托板6位于进水管(进水口)1上方，活动承托板6上设有填料层5，填料层5为由金属屑(如铁屑)和碳屑(或称碳粒)按2～10∶1质量比配制的填料构成，附有小孔的挡板4位于出水管(出水口)3与填料层5之间，在箱体的底部设有排污管(排污口)7；箱体的下部设有曝气管2，曝气管2上的曝气头设置在活动承托板6的下方。

5、第二次pH调节沉淀池

曝气内电解反应器的出水自流进入第二次pH调节沉淀池，在这里用生石灰粉调节废水的pH值，调完进入后面的沉淀区进行沉淀分离后，上清液的pH值为7.0～8.0。而沉于底部的污泥定期排至污泥池。经过第二次调pH值后沉降，COD和SS均又有所去除，去除率分别为7～12％，15～40％。

该次pH调节主要是为UASB厌氧反应器提供良好的反应pH条件。

6、改进型UASB反应器

改进型UASB反应器是本工艺的核心处理单元之一。固定化上流式厌氧污泥床(UASB)是一种处理能力高和处理效果好的一种新型的厌氧反应器。如图2所示，其特点是在现有反应器的基础上，在污泥床8和三相分离器10之间增加了填料区9，目的是延长污泥停留时间，增加微生物的数量，提高处理效率，取名为改进型UASB反应器(或称固定化UASB厌氧反应器)。

在密闭的改进型UASB反应器中，工作主体为一具有大量微生物的活性污泥床，废水由床底部进入，在向上通过污泥床的过程中，废水中的有机物与微生物接触，在厌氧发酵条件下，废水中的污染物被降解去除，同时产生沼气。在反应器上部设有气、液、固三相分离器，使得沼气可自顶部集气罩引出。出水所携带的污泥颗粒也由该三相分离器所分离而回流至污泥床里，经过三相分离器后的出水由反应器的上部排出。

由于皂素废水为含高浓度氯离子的有机废水，所以在该单元中接种已经驯化、分离好的耐氯微生物。

容积负荷为3～5kgCOD/m³·d，水力停留时间约为70小时，COD的去除率为75～85％。

7、生物接触氧化反应器

生物接触氧化反应器(或称生物接触氧化池)为本工艺的核心处理单元之一。改进型UASB反应器的出水自流进行该处理单元。生物接触氧化法是一种介于活性污泥与生物滤池之间的生物膜法。该方法是在池中装有挂膜填料，并全部浸没在废水中。在填料支承的下部设有曝气装置进行曝气充氧，废水中的有机物被生长在填料上的好氧微生物所吸附、降解，废水得到净化处理。该方法具有较高的氧利用率，剩余污泥量少，耐负荷冲击能力强等显著优点。

本工艺共设计五级生物接触氧化反应器和一个沉淀池。经改进型UASB反应器处理后的废水COD已经大幅度得到去除，但仍未达标。因此出水再进入五级生物接触氧化反应器(或称五级生物接触氧化池)进行好氧处理，处理后废水自流入沉淀池沉淀后，污泥排至污泥池，上清液(废水)进入深度处理环节。

在生物接触氧化反应器中装有高效生物填料，以保证良好的处理效果。

五级生物接触氧化反应器的水力停留时间为55小时，COD去除率约为93.5％。

8、加药装置

为pH值的调节加生石灰粉，共两组，分别为两次pH调节进行单独加药。

9、污泥处理系统

处理整个系统所生产的污泥。该系统由污泥干化场、污泥泵和板框压滤机组成。板框压滤机的压出水返回到二次pH值调节沉淀池，进入系统再处理，从而避免二次污染，而压出的泥饼则可以外运填埋或焚烧。

各单元处理效果：

依据工业化的实验结果，本工艺各处理单元的处理效果，见表1。

表1各处理单元处理效果

上表表明，采用本工艺处理皂素废水，出水水质可以满足要求。

Claims (1)

1.皂素-酒精综合废水的处理工艺，其特征在于它包括如下步骤：

1)皂素-酒精综合废水先排至调节池，停留2～3d后，由调节池内设的污水泵打入第一次pH调节沉淀池，加入生石灰粉，使皂素-酒精综合废水的pH值升至5.0～6.5，得到调节pH值后的综合废水；调节pH值后的综合废水在第一次pH调节沉淀池内停留沉淀10～12小时，COD去除率为10～15％；所述皂素-酒精综合废水为黄姜皂素SMRH清洁生产工艺的最终废水；

2)经过沉淀以后的综合废水由污水泵将综合废水经过换热器升温至30℃，然后进入水解酸化池进行水解酸化反应，停留时间为30小时，COD去除率为22～24％；

3)水解酸化处理后的综合废水溢流至酸化沉淀槽澄清，上清液泵入曝气内电解反应器发生电解反应，停留时间为1.5小时，COD去除率为10～30％；

4)曝气内电解反应器的出水自流进入第二次pH调节沉淀池，加入生石灰粉调节pH至7.0～8.0，在第二次pH调节沉淀池内停留沉淀10～12小时，COD去除率为7～12％；

5)第二次pH调节沉淀池的上清液进入集水井升温至38℃后由进料泵送入改进型UASB反应器进行厌氧处理，停留时间为70小时，COD去除率为75％～85％，厌氧过程所产生的沼气经水封槽后排放；

所述的改进型UASB反应器是在现有反应器的基础上，在污泥床和三相分离器之间增加了填料区；

6)经厌氧处理后的出水自改进型UASB反应器的上部出水管自流进入五级生物接触氧化反应器进行好氧处理，停留时间为55小时，COD去除率为93.5％；

7)好氧处理后的出水自流入沉淀池沉淀后，污泥排至污泥池，上清液进入深度处理单元，经深度处理单元处理后的出水回用或排放。

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