CN101759316A - 一种糖蜜酒精废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种糖蜜酒精废水的处理方法，该处理方法的具体工艺是：首先将废水进行混凝沉淀预处理；再将经预处理后的废水进行两级厌氧处理；然后再将厌氧处理后的废水再进行好氧处理；最后将好氧处理后的废水采用芬顿高级氧化法以及气浮进行深度氧化处理。本发明处理方法具有操作简单、处理费用低、生化效率高、深度处理保证出水达标等优点。

Description

一种糖蜜酒精废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，特别是涉及一种糖蜜酒精废水的处理方法。
技术背景
糖蜜酒精废水是以糖蜜为原料经发酵后，发酵醪液在酒精初馏塔蒸馏出酒精后排放的废水。糖蜜酒精废水排放量大，每生产1吨酒精排出的废水为15-20吨，是制糖工业最严重的污染源。糖蜜酒精废水CODcr、BOD5浓度较高，属于高浓度有机废水。废水色度高，大多呈棕黑色，其中所含色素为类黑色素、棕色素，其主要成分为焦糖色素、酚类色素、多糖分解产物和与氨基酸的浓聚产物等色素，难以被微生物所降解，耐温、耐光照，放置时间延长其色值不减。由于废水颜色较深，直接排入水体会妨碍日光在水中的透射，不利于水生植物及藻类的光合作用，其结果是减少了水生动物的食饵并降低了水中的溶解氧浓度，从而影响了水生动物的生长。
糖蜜酒精废水呈酸性，含有硫酸盐及有机酸，腐蚀性强。这些有机酸和无机酸直接排灌农田不仅烧死庄稼，而且使土壤板结。
此外，糖蜜酒精废水含有大量低分子化合物，如乳酸、丙三醇、乙醇和醋酸等，以及大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物，氮、磷含量高，如果直接排放，会造成水体富营养化。
目前国内外主要采用的处理方法是废液浓缩法和生化处理法。
浓缩法分为浓缩焚烧法和浓缩后综合利用法。
浓缩焚烧法是国外广泛采用的糖蜜酒精废液治理方法。其原理是将废液浓缩至一定浓度，使热值达到一定水平后，用专用的焚烧炉进行焚烧。但是糖蜜酒精废液浓缩后喷入蔗渣炉燃烧，易引起炉膛结焦，致使锅炉热效率明显降低，因此经常要停机清理炉焦，最终使此法的试验和运行难以维持。
糖蜜酒精废液浓缩后再综合利用的方法被认为是当前较彻底的治理方案。将糖蜜酒精废水用石灰中和至pH7～7.5，然后采用外加热循环管外沸腾蒸发器进行蒸发浓缩。此设备对这类粘度大，易结垢溶液的蒸发有较好的效果。蒸发冷凝下来的水可回用于酒精生产。浓缩浆液掺入干蔗渣粉，经干燥后可回收作肥料、饲料、水泥等。浓缩处理可实现废液的零排放，治理较为彻底。是目前国内外比较推崇的治理方法。但该法设备投资大，浓缩的能耗高，且还存在蒸发过程中设备腐蚀和积垢严重等问题。经再处理工艺制成的产品质量常常不稳定，缺乏竞争力，易使生产陷入困境而影响废液的治理。对焚烧工艺，焚烧排出的废气还需要再进行处理，焚烧技术并没有达到成熟的阶段。
糖蜜酒精废水中的主要成分多为微生物可利用的营养物质，废水的可生化性好，因此国内外对此废水较常采用生化法进行处理。根据这类废水有机物浓度高的特点，采用的方法主要是厌氧+好氧处理。生化法是目前糖蜜酒精废水处理采用的最广泛的方法，并取得了一定的去除效果。但是仍然存在着不足之处：厌氧处理时间较长，反应器初次启动过程缓慢，由于废水有机浓度高，废水进入厌氧反应前还需要稀释。废水中有较多硫酸根离子，造成厌氧效率较低、好氧负荷过高，同时厌氧法与好氧法对糖蜜酒精废水的色度去除效果并不明显，因此探索一种操作简便、处理效果好、投资少、运行费用低的糖蜜酒精废水处理方法是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生化效率高、操作简单、处理费用低、可以达到国家废水综合排放一级标准的糖蜜酒精废水处理方法。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：本发明糖蜜酒精废水处理方法的处理工艺是：首先将废水进行预处理，提高废水可生化性；再将经预处理后的废水进行两级厌氧处理，其中一级容积负荷为4-5kgCOD/m3·d，二级容积负荷12-15kgCOD/m3·d；然后再将厌氧处理后的废水再进行好氧处理；最后将好氧处理后的废水采用芬顿高级氧化法以及气浮进行深度氧化处理。
所述预处理的工艺步骤及要求是：废水进入污水处理站后先经格栅拦截粗大悬浮物，再进入冷却塔将废水温度降至38-40℃，冷却塔出水自流进入集水井储水，集水井内废水用泵提升至沉淀池，在沉淀池前投加石灰和絮凝剂进行混凝沉淀，投加石灰使废水pH值调至中性，沉淀池的表面负荷为0.7-0.8m3/m2·h，水力停留时间为2.5-3h。
所述两级厌氧处理的工艺步骤及要求是：将经预处理后的废水自流入水解调节池进行水解酸化，并与部分一级厌氧反应器的出水混合；水解调节池废水泵入可进行粗处理的一级厌氧反应器进行厌氧处理，一级容积负荷为4-5kgCOD/m3·d，一级厌氧反应器出水进入循环池内与二级厌氧反应器的部分回流水进行混合，再将混合的废水由泵泵入二级厌氧反应器内进一步厌氧处理，二级容积负荷12-15kgCOD/m3·d。
所述好氧处理的工艺步骤及要求是：将经二级厌氧处理后的废水流入好氧调节池，好氧调节池水力停留时间为3-4h，好氧调节池废水通过配水设备送至SBR池(序批式活性污泥法)进行好氧处理，SBR池的容积负荷为0.6-0.8kgBOD/m3·d、池内溶解氧浓度控制为2.0-2.5mg/L、污泥浓度3500-4000mg/L，SBR池出水进入中间水池，中间水池的水力停留时间为3-4h。
所述深度氧化处理的工艺步骤及要求是：将经好氧处理后的废水由泵送至Fenton(芬顿)氧化塔，同时向塔内添加Fenton试剂，其中H2O2的加药量与好氧出水COD质量比为2-3∶1；Fe2+与H2O2的摩尔比为1∶18-20，水力停留时间为0.5-1h；经Fenton氧化塔处理后的废水自流入气浮机，同时在气浮前投加碱调节废水至中性，并由计量泵连续投加PAM(聚丙烯酰胺)进行混凝，投加量按每1L废水投加2mg PAM。
本发明的处理方法主要是采用预处理+两级厌氧处理+好氧处理+深度处理的组合工艺方法。废水先经过混凝沉淀预处理，可减少难降解物质及抑制离子的浓度，以提高废水的可生化性；经预处理后的水进入两级厌氧处理工段，利用厌氧微生物降解水中大部分有机物；厌氧出水再进行好氧处理，可进一步降解有机物；经好氧处理后的水中还含有部分难生化降解物质，最后采用芬顿试剂高级氧化技术+气浮进行深度处理，深度处理系统可根据生化系统的处理效果通过调节加药量来保证出水水质达到排放要求。本发明处理方法具有操作简单、处理费用低、生化效率高、深度处理保证出水达标等优点。
附图说明
图1是本发明糖蜜酒精废水处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
结合附图，本发明处理方法的具体工艺流程为：糖蜜酒精废水送至污水处理站后，先通过格栅拦截粗大漂浮物，随后进入冷却塔使高温的废液温度降低38-40℃；冷却塔出水自流进入集水井，集水井内废水泵入沉淀池，在沉淀池前投加石灰和絮凝剂进行混凝沉淀，投加石灰使废水pH值至中性，同时石灰也有助于絮凝作用，通过混凝沉淀预处理可将一些生物难降解的物质及对生物有抑制作用的硫酸根等离子有效去除，从而提高废水的可生化性能。经混凝沉淀预处理的废水自流入水解调节池进行水解酸化，并与部分一级厌氧反应器出水混合以降低一级厌氧反应器进水有机物及硫酸根离子浓度。水解调节池废水泵入一级厌氧反应器进行厌氧处理，一级厌氧反应器出水进入循环池内与二级厌氧反应器的部分回流水进行混合，再将混合的废水由泵泵入二级厌氧反应器内进一步厌氧处理，保证厌氧出水达到好氧微生物能承受的水平，其中一级厌氧反应器进行粗处理，二级厌氧反应器进行精处理，使废水在两个厌氧反应器以不同的反应条件形成不同的生物相，各生物相具有专一性，可提高其去除效率，使厌氧段既能适应高浓度进水又能具有较好的出水。经二级厌氧处理后的废水流入好氧调节池，好氧调节池废水通过配水设备送至SBR池进行好氧处理，SBR池出水进入中间水池。从中间水池出来的废水由泵送至Fenton氧化塔，同时向塔内添加Fenton试剂，经氧化塔处理后的废水自流入气浮机，同时在气浮前投加碱调节废水至中性，并由计量泵按每处理1L废水需要2mg的量连续投加PAM进行混凝，使Fenton反应产生的铁泥絮凝后在气浮机中被去除，气浮出水达标排放。
本发明处理方法涉及的设备或装置的具体技术要求如下：
(1)格栅
由于糖蜜酒精废水中的大漂浮物和颗粒物都比较少，格栅拦截的污染物不多，选用人工清渣方式；栅条间距5mm。
(2)冷却塔
由于糖蜜酒精废水温度太高，超过微生物所能承受的范围，需通过冷却塔将废水温度降至38-40℃，以使后续生化过程顺利进行。
(3)集水井
经过冷却的废水进入集水井调节水量，集水井废水由提升泵输送至沉淀池中。
(4)沉淀池
在沉淀池前加入石灰和絮凝剂，使废水中的细小悬浮物絮凝，然后进入沉淀池沉淀，以减少难降解物质和抑制离子的浓度、提高废水的可生化性。加石灰使废水pH至中性，絮凝剂可采用PAC(聚合氯化铝)和PAM(聚丙烯酰胺)，其中PAC加药量为80-100mg/L；PAM加药量为2mg/L。沉淀池表面负荷0.7-0.8m3/m2·h、水力停留时间2.5-3h，池中设刮泥机。
(5)水解调节池
沉淀池上清液自流至水解调节池中。水解调节池给污水创造了一定的兼性厌氧环境进行水解酸化，发生厌氧处理的水解酸化过程，将难降解的物质分解成容易降解的有机底物，同时废水由于酸化作用部分被转化为挥发性脂肪酸。一级厌氧反应器部分出水也进入水解调节池与原水混合以降低一级厌氧反应器进水有机物及硫酸根离子浓度。水解调节池水力停留时间为8-10h。
(6)一级厌氧反应器
一级厌氧反应器可采用UASB(上流式厌氧污泥床反应器)，通过絮状厌氧污泥降解废水中的有机物，对废水进行较粗处理，减轻后续处理负荷。容积负荷为4-5kgCOD/m3·d。
(5)循环池
一级厌氧反应器出水流入循环池中，与部分二级厌氧反应器出水进行混合，保证二级厌氧反应器上升流速并起稳定水质作用。
(6)二级厌氧反应器
二级厌氧反应器可采用上流式多级厌氧反应器，其为内循环厌氧反应器的一种，通过厌氧颗粒污泥降解废水中的有机物转化为生物气(沼气)。
废水自循环池泵入厌氧反应器，电磁流量计和控制阀自动控制反应器的进水，以保持一个恒定的输入流量。
厌氧反应器的出水依靠重力作用溢流，在保证恒定的进水流量的条件下，一部分出水经反应器立管分配进入循环池，与进水混合，另一部分出水溢流进入随后的好氧处理单元。
厌氧反应器的上升流速为6-8m/h，容积负荷为12-15kgCOD/m3·d。
(7)好氧调节池
厌氧反应器出水自流进入好氧调节池，对进入好氧处理前的废水调节，保证进一步稳定水质水量。好氧调节池水力停留时间为3-4h。
(8)SBR池
好氧调节池废水通过配水设备送至SBR池中，进水流量通过配水设备调控。在SBR池中，利用好氧微生物的作用，使废水中有机物进一步降解，从而使废水得以净化，出水进入中间水池。
SBR池底部设有由风机将气体送入曝气软管进行曝气，上部设滗水器进行排水。SBR池容积负荷为0.6-0.8kgBOD/m3·d、池内溶解氧浓度控制为2.0-2.5mg/L、污泥浓度3500-4000mg/L。
(9)中间水池
为了确保废水以稳定的流速和负荷进入Fenton氧化塔，设置中间水池，SBR出水自流进入中间水池，中间水池水力停留时间为3-4h。
(10)Fenton氧化塔
本发明Fenton氧化塔可采用上流式多相废水氧化塔，对废水进行深度氧化处理，该技术的主要原理是外加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂，即所谓的Fenton试剂，两者在适当的pH下会反应产生氢氧自由基(OH·)，而氢氧自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应，可分解氧化有机物，进而降低废水中生物难降解的COD。
Fenton试剂的加药量与好氧出水的COD相关，H2O2与好氧出水COD质量比为2-3∶1；Fe2+与H2O2的摩尔比为1∶18-20，Fenton氧化塔内水力停留时间为0.5-1h。
(11)气浮机
气浮机可采用浅层气浮机。上流式多相废水氧化塔出水自流至气浮机，通过自控加碱系统调节废水pH值至6.5-7.0，计量泵按2mg/L连续定量地加入PAM；通过空压机加压使溶气系统中气体极大限度地溶入水中，力求处于饱和态；溶气水进入气浮机，经快速减压释放在水中产生大量微细气泡，若干气泡粘附在水中絮凝好的杂质颗粒表面上，形成整体密度小于1的悬浮物，然后通过浮力使其上升至水面而使固液分离。气浮机出水一部分回流至溶气系统中形成溶气水，其他达标外排。
实施例1
广西某糖蜜酒精厂采用本发明方法对该厂废水进行处理，原水COD为100000mg/L左右，设计处理量2000m3/d，沉淀池表面负荷0.7m3/m2·h，水力停留时间2.5h，水解调节池水力停留时间8h，一级厌氧反应器的容积负荷4kgCOD/m3·d，二级厌氧反应器的容积负荷12kgCOD/m3·d、上升流速为6m/h，SBR池的容积负荷0.6kgBOD/m3·d，溶解氧2mg/L，污泥浓度3500mg/L，好氧出水COD平均为400mg/L，H2O2的加药量与好氧出水COD质量比为2∶1；Fe2+与H2O2的摩尔比为1∶18，上流式多相废水氧化塔内水力停留时间为0.5h，经过气浮处理，出水的COD平均为95mg/L，达到国家废水综合排放一级标准。
实施例2
广西某糖蜜酒精厂采用本发明方法对该厂废水进行处理，原水COD为120000mg/L左右，设计处理量1500m3/d，沉淀池表面负荷0.8m3/m2·h，水力停留时间3h，水解调节池水力停留时间10h，一级厌氧反应器的容积负荷5kgCOD/m3·d，二级厌氧反应器的容积负荷15kgCOD/m3·d、上升流速为8m/h，SBR池的容积负荷0.8kgBOD/m3·d，溶解氧2.5mg/L，污泥浓度4000mg/L，好氧出水COD平均为380mg/L，H2O2的加药量与好氧出水COD质量比为3∶1；Fe2+与H2O2的摩尔比为1∶20，上流式多相废水氧化塔内水力停留时间为1h，经过气浮处理，出水的COD平均为92mg/L，达到国家废水综合排放一级标准。

Claims (5)

1.一种糖蜜酒精废水处理方法，其特征在于它的处理工艺是：首先将废水进行预处理，提高废水的可生化性；再将经预处理后的废水进行两级厌氧处理，其中一级容积负荷为4-5kgCOD/m3·d，二级容积负荷12-15kgCOD/m3·d；然后再将厌氧处理后的废水再进行好氧处理；最后将好氧处理后的废水采用芬顿高级氧化法以及气浮进行深度氧化处理。
2.根据权利要求1所述的糖蜜酒精废水处理方法，其特征在于，所述预处理的工艺步骤及要求是：废水进入污水处理站后先经格栅拦截粗大悬浮物，再进入冷却塔将废水温度降至38-40℃，冷却塔出水自流进入集水井储水，集水井内废水用泵提升至沉淀池，在沉淀池前投加石灰和絮凝剂进行混凝沉淀，投加石灰使废水pH值调至中性，沉淀池的表面负荷为0.7-0.8m3/m2·h，水力停留时间为2.5-3h。
3.根据权利要求1所述的糖蜜酒精废水处理方法，其特征在于，所述两级厌氧处理的工艺步骤及要求是：将经预处理后的废水自流入水解调节池进行水解酸化，并与部分一级厌氧反应器出水混合；水解调节池废水泵入可进行粗处理的一级厌氧反应器进行厌氧处理，一级容积负荷为4-5kgCOD/m3·d，一级厌氧反应器出水进入循环池内与二级厌氧反应器的部分回流水进行混合，再将混合的废水由泵泵入二级厌氧反应器内进一步厌氧处理二级容积负荷12-15kgCOD/m3·d。
4.根据权利要求1所述的糖蜜酒精废水处理方法，其特征在于，所述好氧处理的工艺步骤及要求是：将经二级厌氧处理后的废水流入好氧调节池，好氧调节池水力停留时间为3-4h，好氧调节池废水通过配水设备送至SBR池进行好氧处理，SBR池的容积负荷为0.6-0.8kgBOD/m3·d、池内溶解氧浓度控制为2.0-2.5mg/L、污泥浓度3500-4000mg/L，SBR池出水进入中间水池，中间水池的水力停留时间为3-4h。
5.根据权利要求1所述的糖蜜酒精废水处理方法，其特征在于，所述深度氧化处理的工艺步骤及要求是：将经好氧处理后的废水由泵送至Fenton氧化塔，同时向塔内添加Fenton试剂，其中H2O2的加药量与好氧出水COD质量比为2～3∶1；Fe2+与H2O2的摩尔比为1∶18～20，水力停留时间为0.5-1h；经Fenton氧化塔处理后的废水自流入气浮机，同时在气浮前投加碱调节废水至中性，并由计量泵连续投加PAM进行混凝，投加量按每1L废水投加2mg PAM。
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