CN102381787B - 一种发酵废水生化处理尾水的脱色方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发酵废水生化处理尾水的脱色方法，属于废水处理领域。其处理步骤为：发酵废水生化处理尾水在第一混凝反应器和第二混凝反应器中，分别加入混凝剂改性PAC与助凝剂PAM进行处理，去除尾水中胶体状有色有机物质。经沉淀后的出水进入三维电解反应器处理，去除可溶性有色有机物质。处理出水色度达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）的一级标准。本发明将化学混凝与电解氧化工艺进行有机的组合，不会产生二次污染，可实现资源的回收利用。本发明操作简单、管理方便、运行成本低，具有很强的实用价值与广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水深度处理领域，更具体的说是将化学混凝与电解氧化的工艺组合对发酵废水生化处理尾水的进行脱色处理的方法。
背景技术
发酵工业是一类在国民生产中占据重要地位的生产行业，如制药业生产抗生素、维生素等，化工业生产酒精、丁醇、衣康酸等产品，这些发酵产品与人民生活息息相关。发酵生产中，采用多种有机原料（含大量的糖、蛋白质、氨基酸、醇类化合物等）与多种无机物质（各种无机盐、酸、碱等）进行微生物发酵生产产品，在发酵、提取、转化与合成、精制等生产过程中产生大量的废水。生产废水成分复杂、COD浓度大、色度高，经过厌氧与好氧串联工艺处理后，其生化尾水中的有机物含有-C=O、COOH、-NO2等生色基团与-CH3、-OR、-NH2、-OH等助色团，使尾水呈棕黄色或深棕色，色度仍很高，不能达标排放。
对于废水的脱色研究，有采用生物方法脱色，但处理效果不高，如筛选特效脱色菌种，效果好但耗时长，且发酵废水的尾水可生化性低，不适宜生物脱色处理。因此，出现了一些高级氧化方法对尾水进行脱色研究，如臭氧氧化、加氯氧化等。臭氧氧化虽然脱色效果很好，但由于需要专门的臭氧发生系统，在高压条件下产生臭氧，耗电量大、运行费用高。氯氧化脱色，生产上常用的经济型氧化剂为次氯酸钙，它在脱色氧化时容易形成难以处理的钙盐污泥。此外，由于在发酵生产中加入了大量盐酸，废水中的氯离子含量（5000-8000mg/L）已很高，加氯脱色又增加了出水中的氯离子含量。因此，臭氧氧化、加氯氧化等高级氧化法在实际工程中应用较少。活性炭作为吸附剂进行脱色效果很好，但是其价格昂贵、再生困难、运行费用高，限制了它在实际工程中的广泛应用。
最常用的脱色方法是化学混凝，朱露山(广东化工，2010 年，第37卷第11期)采用PAC/PAM絮凝处理印染废水，色度去除率达到75%。但化学混凝只能去除胶体状中或微小颗粒状有机物中有色物质，不能去除尾水中可溶性的、极性强的有色有机物质，所以单纯的混凝法处理效果较差，不能使出水达标排放。马宏瑞等（陕西科技大学学报，2009年，第27卷第6期）利用三维电极对酸性大红G的脱色研究，在电解时间150 min、槽电压25 V、填料为活性炭/玻璃珠(体积为2：1)、pH为2、Na2SO4 投加量2.0g/L的条件下,废水的脱色率达82.11%。电解脱色可以去除水溶性的有色有机物质，但由于胶体状或颗粒状有机物存在，阻碍的电流的传导与废水中有机物的传质，处理效果较差，要达到较好的处理脱色效果，处理时间长、耗电量大、运行费用高。
因此，对于发酵废水的生化处理尾水需要一种效果好、处理成本低、适应实践工程的脱色方法。
发明内容
1. 发明的目的
针对现有技术的不足，本发明提供一种发酵废水生化处理尾水的脱色方法，适合于发酵废水生化处理尾水脱色，通过本发明的处理使废水色度达到国家污水综合排放标准（GB 8978-1996）的一级标准。
2. 技术方案
本发明解决所述发酵废水生化处理尾水脱色的技术问题所采用的技术方案是化学混凝与电解氧化组合工艺方法，具体过程为：
（1） 将发酵废水生化处理尾水引入第一混凝反应池中，加入混凝剂，进行搅拌反应，时间为3-5分钟；
（2） 经步骤（1）反应的出水引入第二混凝反应池中，加入助凝剂，进行混凝反应，时间为1-3分钟；
（3） 经步骤（2）反应的出水进入沉淀池中，沉淀0.5-1小时；
（4） 经步骤（3）处理的出水进入三维电解反应器中，对于电导率小于4000mS/cm的废水，加入一定量的电解质增加导电性。在电流密度为30-100A/m2，电压8-12V的条件下进行电解，电解时间为15-25分钟，电解出水即为处理出水。
发酵废水生化处理尾水中的有色物质是以有机物的形式存在于水中，一部分为可溶性的有机物，另一部分存在于胶体或微小的颗粒有机物中。加入混凝剂后，通过混凝剂的吸附架桥作用而把胶体或微小的颗粒的有机物变成絮凝体的形式从水中分离出来，存在其中的有色物质也同时被去除，达到部分脱色的效果。
步骤（1）中的混凝剂为鳌聚物复合改性PAC或聚合氯化铝铁，投加量为0.5-1.0 g/L。步骤（2）中的助凝剂为PAM，投加量为1-10 mg/L。
步骤（3）所形成的矾花颗粒大，沉淀速度快，效果好。所产生的沉淀污泥，可以加入污水处理站的生化污泥中，作为有机肥料生产的原料，从而实现了资源的回收利用，不会产生二次污染。
步骤（4）所述的电解反应器为三维电解反应器，阴极为不锈钢板，阳极为石墨板，第三极为颗粒活性炭，填充量为50-100g/L。反应器底部装有多孔布气板，布气板上均匀分布过气小孔，布气板下方设有进气管，穿过电解反应器池壁与空压机相连接。通入气体可以使第三极的颗粒活性炭在反应器中处理流化状态，并起到对反应器中废水的搅拌作用，增强了水体的湍流程度与废水的传质作用，提高废水处理效果。
在三维电解反应器处理时，在填充活性炭粒子和通入空气条件下的电化学氧化过程中，阳极的石墨电极材料一方面产生直接氧化作用，另一方面还产生了氧化能力极强的羟基自由基·OH，同时阴极产生H2O2也有间接氧化作用，它们使有色有机物结构中的发色基团、助色团发生氧化作用，从而破坏有机物的发色结构，去除混凝后存在于废水中的可溶性有色有机物，达到脱色效果。
3. 有益效果
本发明提供了一种化学混凝与电解组合的工艺对发酵废水生化处理尾水进行脱色的方法，根据发酵废水深度脱色的需要而设计的、将混凝与电解组合起来进行脱色的方法。实现了分别去除废水中胶体状态与可溶状态有色有机质的目标，达到很好的脱色效果。本发明的工艺方法不会产生二次污染，可实现资源的回收利用。工艺方法操作简单、管理方便、运行成本低，具有很强的实用价值，便于工程推广使用。
附图说明
图1为本发明处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本发明方法按照图1处理方法的工艺应用于维生素C生产废水经过二级生化处理尾水脱色时，进水色度250倍，在混凝剂改性PAC（博源牌改性聚合氯化铝，河南温县博源材料厂）投加量为0.5g/L、PAM（非离子型聚丙烯酰胺，山东聊城市长龙化工原料有限公司）投加量为1mg/L的条件下，混凝处理后出水色度为200倍，色度去除率为20%。废水进入三维电解反应器中，三维电解反应器的电解槽为有机玻璃板粘合而成长方体，其长、宽、高分别为20cm、10cm和16cm。阴极为不锈钢板，阳极为石墨板，电极板大小10cm×16cm，共3对，阴、阳极板通过导线与直流稳压电源（HSPY30V-10A 可调直流稳压电源，北京汉晟普源科技有限公司）相连；第三极为颗粒活性炭，填充量为50-100g/L。反应器底部装有多孔布气板，布气板上均匀分布10个过气小孔，小孔孔径为1mm，布气板下方设有进气管，穿过电解反应器池壁与电磁式空压机（ACO-002型，深圳市新东南机电有限公司）相连接。通入气体可以使第三极的颗粒活性炭在反应器中处理流化状态，并起到对反应器中废水的搅拌作用，增强了水体的湍流程度与废水的传质作用，提高废水处理效果。
在第三极活性炭颗粒填充量为100g/L、电流密度为100A/m2、电压8V的条件下，电解处理15分钟，出水色度为16倍，色度去除率达92%。
实施例2
本发明方法应用于维生素B12生产废水的生化处理尾水脱色时，进水色度为300倍，在混凝剂改性PAC投加量为0.7g/L、PAM投加量为2mg/L的条件下，混凝处理后出水色度为200倍，色度去除率为33.3%。废水进入三维电解反应器（同实施例1）中，在第三极活性炭颗粒填充量为60g/L、电流密度为30A/m2、电压10V的条件下，电解处理25分钟，出水色度为20倍，色度去除率达90%。
实施例3
本发明方法应用于酒精生产废水的生化处理尾水脱色时，进水色度450倍，在混凝剂聚合硫酸铝铁与助凝剂PAM的投加量分别为1.0 g/L、10mg/L的条件下，混凝处理出水的色度为360倍，色度去除率为20%。废水进入三维电解反应器中（同实施例1），在第三极活性炭颗粒填充量为60g/L、电解质NaCl的投加量0.2g/L、电流密度为80A/m2、电压12V的条件下，电解处理25分钟，出水色度为50倍，色度去除率达86%。
Claims (1)
1.一种发酵废水生化处理尾水的脱色方法，其具体处理步骤为：
（1）将发酵废水生化处理尾水引入第一混凝反应池中，加入混凝剂，搅拌反应3-5分钟；其中混凝剂为鳌聚物复合改性PAC或聚合氯化铝铁，投加量为0.5-1.0 g/L；
（2）经步骤（1）反应的出水引入第二混凝反应池中，加入助凝剂，反应1-3分钟；助凝剂为聚丙烯酰胺PAM，投加量为1-10 mg/L；
（3）经步骤（2）反应的出水进入沉淀池中，沉淀0.5-1小时；
（4）经步骤（3）处理的出水进入三维电解反应器中，在电流密度为30-100A/m2、电压8-12V的条件下进行电解，电解时间为15-25分钟，电解出水即为处理出水，其中三维电解反应器中进行脱色处理时，当废水电导率小于4000mS/cm的废水，加入电解质增加导电性；三维电解反应器电解槽为长方体，阴极为不锈钢板，阳极为石墨板，阴、阳极板通过导线与直流稳压电源相连，第三极为颗粒活性炭，填充量为50-100g/L；三维电解反应器底部装有多孔布气板，布气板上均匀分布过气小孔，布气板下方设有进气管，穿过电解反应器池壁与外部的电磁式空压机相连接。
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