CN102910785A - 高浓度有机废水的处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：先采用电渗析脱盐并浓缩处理，然后再用生化处理的综合方法，所述的电渗析脱盐并浓缩处理是用处理好的回用水回流到调节池，用以稀释原水后，进入电渗析处理装置，在电渗析处理装置中，无机盐被分离并析出，较粘稠的固形物由超滤膜过滤，析出的无机盐可以单独使用，或者与超滤膜过滤的固形物进入浓缩池加热浓缩，再干燥，得到有机复合肥产品。电渗析另一部分得到淡化水，COD
和BOD
含量较高，先进行厌氧处理，再进行好氧处理，得到的水COD
和BOD
含量达到要求后，部分作为回用水用于稀释高浓度有机废水，部分排放或用于生产上的冷却水。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水处理方法，特别是用以电渗析结合厌氧、好氧方法处理高浓度有机废水的方法及装置。
背景技术
我们日常所见的高浓度有机废水包括：食品生产废水、药品生产废水、淀粉废水和造纸废厂等，这些高浓度有机废水由于粘度大，BOD值和COD值都非常高，如果使用单一的处理方法，例如单一的细菌法、厌氧法、好氧法、过滤法、浓缩法等都很难达标。
近年来人们发现电渗析方法处理工业废水有较好的效果，电渗析方法处理工业废水，主要是利用阴阳离子交换膜交替排列于正负电极之间，并用特制的隔板将其隔开，组成除盐淡化和浓缩两个系统，利用离子交换膜的选择透过性，来达到工业废水废液浓缩、淡化。精制和提纯的技术，电渗析方法的优点是：能量消耗低，药剂耗量少，环境污染小，操作简单，易于自动化运行，水利用率高，所以，目前很多工业废水，特别是有重金属离子的废水很多都使用电渗析方法处理。
有关电渗析方法处理工业废水目前有一些报道，我们检索到以下的文献：
1、中国专利，综合利用乳酸链球菌素发酵废液的方法，申请（专利）号: CN200810136861.7 公开（公告）号: CN101638362 申请（专利权）人: 曾伟民 地址: 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号黑龙江大学生命科学学院 发明（设计）人: 曾伟民;雷 虹;平文洋;张钦革;韩德权 摘要: 综合利用乳酸链球菌素发酵废液的方法，乳酸链球菌素是一种多肽。它能有效地抑制许多引起食品腐烂的革兰氏阳性菌的生长、繁殖，特别对耐热芽孢杆菌、肉毒梭菌以及李斯特氏菌有强烈的抑制作用，系一种高效、无毒、安全、无副作用的天然食品防腐剂，并具有良好的溶解性和稳定性。本发明组成包括：收集乳酸链球菌素的发酵废液，首先回收乳酸链球菌素的发酵废液无机酸及无机盐，通过调节pH，回收废液中残留蛋白，分离废液中乳酸盐和残留糖，然后将回收的乳酸盐进一步纯化、脱色、浓缩，所述的回收废液中的无机酸及无机盐、所述的分离废液中乳酸盐和残留糖的处理过程是采用离子交换膜电渗析设备分步进行。
2、中国专利，名称: 一种丙烯酸废水的综合处理方法，申请（专利）号: CN200810050706.3 公开（公告）号: CN101269899，申请（专利权）人: 吉林大学 地址:吉林省长春市前进大街2699号 发明（设计）人:林海波;季洪海;徐红，摘要:针对现有丙烯酸生产废水技术存在的缺陷或不足，提供一种电渗析－生化－萃取－精馏组合方法。丙烯酸废水送入预处理单元，经预处理的废水进入电渗析器，电渗析器稀相出水达到生化处理要求后进入生化处理装置，经生化处理后达标排放；电渗析器浓相出水经二级、三级或四级电渗析浓缩达到一定浓度后去萃取－精馏单元回收醋酸，可得到工业一级醋酸。该发明在废水得到处理的同时回收了重要的化工产品醋酸，充分体现了电渗析技术、生物降解技术、萃取精馏技术的有机结合，该组合工艺处理丙烯酸废水具有高效、经济的特点。
3、中国专利，名称: 糠醛生产废水的综合处理方法 申请（专利）号: CN200910066550.2 公开（公告）号: CN101486524 申请（专利权）人: 吉林大学，地址:吉林省长春市前进大街2699号 发明（设计）人: 林海波;季洪海，摘要:针对现有糠醛生产废水处理方法存在的缺陷和不足，提出一个糠醛废水综合处理方法。糠醛生产废水送入预处理单元，经预处理的废水进入电渗析器，电渗析器稀相出水达到生化处理要求后进入生化处理装置，经生化处理后达标排放；电渗析器浓相出水可经电渗析浓缩达到一定浓度后去萃取—精馏单元回收醋酸，可得到工业一级醋酸。电渗析器浓相出水也可不进行浓缩，循环使用。其优点在于：整个处理工艺除了具有废水处理量大、抗冲击性强、处理水质稳定外，其最大特点是在废水得到处理的同时回收了重要的化工产品醋酸，充分体现了电渗析技术、生物降解技术、萃取精馏技术的有机结合，是一个具有高效、经济的综合处理方法。
4、中国专利，名称: 含氨、氮废水的处理方法，申请（专利）号: CN200910030241.X 公开（公告）号: CN101844845A， 申请（专利权）人: 盐城市鸿盛环保工程有限公司 地址: 江苏省盐城市盐都区义丰镇建丰路11号，发明（设计）人: 毛艳秋 摘要: 一种含氨、氮废水的处理方法，包括膜处理与回收氨，其特征在于：首先在含有硝酸铵和游离氨的冷凝水中加入稀硝酸或气态氨进行中和反应，其次对反应后的冷凝液进行冷却、过滤除杂，将冷凝液输送至一次膜处理系统进行分离，然后将分离获得的硝酸铵溶液输送至二次膜处理系统进行二次处理，接下来将获得的硝酸铵溶液输送至溶液提纯装置进行提纯回收，将前述分离出来的水输送至反渗透系统进行进一步处理。
5、中国专利，名称: 一种垃圾渗滤液处理工艺，申请（专利）号: CN200910153435.9 公开（公告）号: CN101928094A 申请（专利权）人:伍立波 地址: 浙江省杭州市拱墅区科技创业中心四楼402室 发明（设计）人: 伍立波;沈静华;胡明峰 摘要:一种城市环境卫生处理的工艺，特别是指一种用于城市垃圾填埋厂及垃圾焚烧厂的渗滤液处理工艺。它是通过把垃圾滤液先进行硝化反应，再进行高分子膜处理，包括：超滤膜、纳滤膜、以及反渗透膜的处理，每一步骤选择特点的操作环境，然后再将处理后的浓缩水进行电渗析处理，最后把电渗析浓缩后的料液进行蒸馏等处理，最终把垃圾滤液中的废料排出系统，得到净化。本发明的优点是废水的完全处理，而且相对经济实惠，安装方便，效率高，而且可以做到无二次污染等。可广泛应用于生活垃圾、以及工业生产垃圾的处理等。
6、中国专利，名称:电渗析处理造纸废水装置，申请（专利）号: CN93223933.1 公开（公告）号: CN2164410，申请（专利权）人: 程幼学，地址:云南省昆明市气象路16号 发明（设计）人: 程幼学;杨琳;王万强 摘要:造纸废水处理装置由若干个电渗析单元连接而组成，每个单元有阳极板、阴极室和电渗析槽，阳极板和阴极室挂于电渗析槽内，阳极板的形状与阴极室相匹配，电渗析槽上有进出液口，阴极室由框架、阴极和阳离子交换膜层叠构成，框架上有孔眼，中间为空腔，上、下有进出口，框架的外层为阴极，阴极外面层叠阳离子交换膜。主权项: 1、一种电渗析处理造纸废水装置，其特征在于由若干个电渗析单元连接而组成，每个单元有阳极板、阴极室和电渗析槽，阳极板和阴极室挂于电渗析槽内，阳极板的形状与阴极室相匹配，电渗析槽上有进出液口，阴极室由框架、阴极和阳离子交换膜层叠构成，框架上有孔眼，中间为空腔，上、下有进出口，框架的外层为阴极，阴极外面层叠阳离子交换膜。
7、中国专利，名称: 化工分离膜器电渗析设备 申请（专利）号: CN200520015796.4 公开（公告）号: CN2805895 申请（专利权）人:吴润丰;陈光 地址:北京市朝阳区垡头三区9号 发明（设计）人: 陈光;黄世学;吴润丰;吴晓云;黄文哲;王超群 摘要: 一种化工分离膜器电渗析设备。它包括多个膜堆、组合型电极和压紧装置，每个膜堆均由阳离子交换膜、浓缩室隔板、阴离子交换膜、脱盐室隔板交替排列而成；组合型电极分别装在膜堆两侧，多个膜堆组合依次排列，用压紧装置紧固成一体。浓缩室隔板和脱盐室隔板结构类同，其中心部位为液流通道支撑网，周边部位为隔板框。其优点是：提高了单台设备的膜堆数量及处理能力，防止了多膜对组装时水流分配的不均匀性，便于检查、检修和运行管理；设备结构紧凑、美观合理，占地面积小。
8、中国专利，名称:制革深度处理废水循环利用装置，申请（专利）号: CN201120044430.5，公开（公告）号: CN201952316U ，（专利权）人: 波鹰（厦门）科技有限公司，地址:福建省厦门市集美区杏西路42号之一（炼胶车间），发明（设计）人:张世文;王峰 摘要: 制革深度处理废水循环利用装置，涉及一种废水处理。装置设纳米催化电解系统、浸没式超滤膜过滤分离系统、超滤膜清洗系统和电渗析系统；纳米催化电解系统设第1截止阀、水泵、纳米催化电解机、沉淀罐和过滤装置；浸没式超滤膜过滤分离系统设第2截止阀、浸没式超滤膜池、鼓风机、曝气器、超滤膜系统、抽吸泵和透析液贮罐；超滤膜清洗系统设清洗液罐、反冲洗泵、第4截止阀和联接管道；电渗析系统设第5截止阀、电渗析机、透析液贮罐和浓缩水贮罐。基于纳米催化电解技术、浸没式超滤技术与电渗析技术相结合应用，且成本较低，效能较高，达到废水再生循环利用。
上述公开文献报道了一些工业废水的处理方法， 但是对于一些浓度高的有机废水，例如食品生产废水、淀粉废水和药品行业的废水，例如酒精废液等，由于粘度大，使用单纯的电渗析方法有一定难度，单独采用生化法进行处理，也因为废水中有较多硫酸根离子和钾离子等盐分，造成厌氧效率较低、好氧负荷过高，从而而使得生化法处理这些废水的成本高，效果差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理高浓度的有机废水的方法及装置，可以有效降低废水中无机盐的含量，提高其废水可生化性，实现废物利用，节约资源的要求。
本发明的方法是这样实现的：
高浓度有机废水的处理方法，是先采用电渗析脱盐并浓缩处理，然后再用生化处理的综合方法，所述的电渗析脱盐并浓缩处理是用处理好的回用水回流到调节池，用以稀释原水后，进入电渗析处理装置，在电渗析处理装置中，无机盐被分离并析出，较粘稠的固形物由超滤膜过滤，析出的无机盐可以单独使用，或者与超滤膜过滤的固形物进入浓缩池加热浓缩，再干燥，得到有机复合肥产品。电渗析另一部分得到淡化水，COD和BOD含量较高，先进行厌氧处理，再进行好氧处理，得到的水COD和BOD含量达到要求后，部分作为回用水用于稀释高浓度有机废水，部分排放或用于生产上的冷却水。
以上所述的电渗析脱盐浓缩处理装置是在一个安装有分别添加正电和负电的电极板和若干组隔膜的电渗析槽，正电和负电的两块电极板设在电渗析槽的内部两侧，隔膜设在电极板的中间，隔膜为阳膜和阴膜，交替安装，正电电极板紧靠阴膜，负电电极板紧靠阳膜，污水从电渗析槽上部进入，经电解和膜分离，电渗析槽下部是经过电离出正负离子的清液。
以上所述的厌氧处理可以采用一级厌氧处理和二级厌氧处理结合的方式，或者采用升流式厌氧污泥床反应器。
所述的一级厌氧处理是采用普通沼气池；所述的二级厌氧处理采用厌氧生物滤池，厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，污水从池底进入，从池顶排出，微生物附着生长在滤料上，污水平均停留时间可长达5-24小时；滤料采用各种形状的石质滤料、废陶瓷或塑料填料，粒径在0.5-5cm。
所述的一级厌氧处理采用微生物发酵生产沼气，可以适当添加沼气发酵的营养物质，所述的营养物质是在初次发酵时，从其他普通的沼气池中引入1/5-1/5的沼水，增加微生物的浓度；
以上所述的升流式厌氧污泥床反应器( Up-flow Anaerobic Sludge Bed，简称UASB）包括反应器筒体、沼气出口管、污水进口管、处理水出口管和安装在反应器的上部设有三相分离器，所述的反应器筒体下部是污泥层，该污泥层在工作的时候存储大量高浓度、高活性的污泥，污泥层占反应器筒体的1/3-1/2高度，污水进口管从反应器筒体底部进入，反应器筒体中部是污泥悬浮层，污泥悬浮层占反应器筒体的1/4-1/3高度，反应器筒体上部是沉淀区，给污水中的污泥自由沉降，沉淀区占反应器筒体的1/5-1/4高度，反应器筒体顶部是气室，沼气从反应器筒体的沉淀区上部以及反应器内部进入气室，从顶部的沼气出口管回收加以利用。
所述的三相分离器为瓶状的容器，底部开口，外部尺寸小于反应器筒体的内径，容器下部安置在沉淀区，顶部的瓶颈在反应器筒体上部与气室联通，引出沼气；处理水出口管设在沉淀区的上部，将初步澄清的水引出到二级厌氧处理器进行处理。
所述的好氧处理采用氧化塘法，氧化塘是将二级厌氧处理的污水放到氧化塘中，氧化塘是种植有很多水生植物的池塘，类似湿地的作用，给污水在里面停留10-30天，即可使高浓度有机废水经过三级处理以后完全达标。
所述的好氧处理，采用序列间歇式活性污泥装置，所述的序列间歇式活性污泥装置（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，简称SBR）由反应器、旋转曝气器、搅拌器组成，反应器采用玻璃缸或陶瓷缸，反应器内安装搅拌器和曝气头，曝气头的另一端接空气压缩机。
所述的高浓度有机废水的处理方法，采用电渗析脱盐并浓缩处理的工艺条件的选择方法，包括以下步骤：
（1）确定直流电源电压对电渗析脱盐的影响程度：控制入流废水的相关参数及流量不改变，获取不同电压梯度下电渗析脱盐率和脱钾率数值，用origin或excel作图，观察脱盐脱钾趋势； (2)确定电渗析入水流量对脱盐的影响程度：控制入流废水的相关参数及直流电源的电压不变，获取不同流量梯度下电渗析脱盐率和脱钾率数值，用origin或excel作图，观察脱盐脱钾趋势；
(3)确定入流废水酸碱度对电渗析脱盐的影响程度：控制直流电源的电压和入流废水的流量不变，获取不同酸碱度下电渗析脱盐率和脱钾率数值，用origin或excel作图，观察脱盐脱钾趋势；
若以上三个变量下的脱盐率均出现明显的峰值，选择用响应面分析法（RSM）处理，以三个单因素的峰值作为基点，确定水平，通过基于响应面分析方法的design-expert软件中Box-Behnken Design确立各影响因素组成的曲面方程，拟合得出最佳的工艺参数组合；
若以上三个变量中至少有一个未出现峰值，选用正交实验法处理，以三个因数的最佳值作为水平设计实验，通过正交软件处理确定最佳工艺参数组合。
本发明电渗析脱盐并浓缩处理过程的原理：
对于至少有一个因数未出现峰值的情况，只能用正交实验确定最佳工艺参数组合，正交的优化功能较响应面的功能弱，仅仅是所取的因素水平的最佳组合。实验时，在考虑工作量的情况下，应设计尽量多的因数水平，以期达到更好的工艺优化组合，必要时需经反复正交实验来确定更佳的工艺参数组合。
对于三个因数均出现峰值的情况下，利用响应面来寻找最佳工艺参数组合，拟合得出的最佳工艺参数组合不局限于特定实验的组合，而是构建响应面方程后得出的最佳工艺参数组合，一次实验结果的实用性及优化程度可能高于正交得出的结果。
响应面分析方法和正交实验方法均是研究比较成熟的实验方法，应用于工农业生产方面的研究也有很多相关报道，但应用响应面分析方法或正交实验方法来寻求电渗析处理酵母废水的最佳工艺参数组合，优化工艺条件的报道尚未见到。
对单因数实验的两种结果做出了合理的后续优化处理，首次将响应面分析方法和正交实验方法应用到寻求电渗析处理酵母废水的最佳工艺参数组合上来。但该方法也有不完善之处，对于正交实验寻优方面，要找到更好优化组合工作量较大；响应面分析法受条件限制较大，必须要考察的每个因数对脱盐率及脱钾率的曲线出现波峰或波谷是才可以使用。
升流式厌氧污泥床反应器的工作原理：
污水从升流式厌氧污泥床反应器底部自下而上地通过厌氧污泥床反应器，在反应器的底部有一个高浓度、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里转化成CH
4
和CO
2
。由于气态产物的搅动和气泡黏附污泥，在污泥层之上形成一个污泥悬浮层。反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离。被分离的消化气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出。淡化后的高浓度有机废水经过UASB后，COD，BOD大大的降低，但水质还达不到排放要求。需要进行下一步的好氧处理。
SBR反应池的工作原理：
SBR反应池属于“注水-反应-排水”类型的反应器，在流态上属于完全混合，但有机污染物却是随着反应时间的推移而被降解的。SBR的基本运行模式，其操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置的基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，所有处理过程都是在同一个设有曝气或者搅拌装置的反应器内依次进行，混合液始终留在池中。废水经SBR后，COD，BOD进一步被降解，水质可达到排放标准。
本发明好氧处理工序序列间歇式活性污泥装置可以适用于有机物浓度高的废水生物净化高效节能处理。废水供给为间歇供应方式，应用活性污泥法技术，利用微生物的生命过程降解有机物，使废水净化。集厌氧、好氧、沉淀、排水四个功能于一体，设计合理、结构紧凑，占地少，基建、运行、管理和电能费用大大减少。好氧和厌氧的交替运行，能有效地抑制污泥膨胀。可同时去除水中的氮、磷等，出水的COD、BOD和SS等的处理率达到90％左右。
所述的好氧处理也可以采用氧化塘法，氧化塘是将二级厌氧处理的污水放到氧化塘中，氧化塘是种植有很多水生植物的池塘，类似湿地的作用，给污水在里面停留10-30天，即可使高浓度有机废水经过三级处理以后完全达标。
本发明的突出的实质性特点和显著的进步是：
本技术领域的技术人员都知道，高浓有机度废水较难处理，特别当废水中有较多硫酸根离子和钾离子等盐分，造成厌氧效率较低、好氧负荷过高，从而而使得生化法处理废水成本高，效果差。所以本发明利用电渗析处理高浓有机废水，将其脱盐后再经厌氧-好氧处理，是一种创造性的思维方法，需要功能强大的电渗析膜堆的支持，需要研发出一种不易堵塞的电渗析膜。
本发明的特点还在于：通过试验获取电渗析处理酵母废水最佳工艺参数的方法，设计实验与计算机软件的联合处理作用，得出电渗析处理酵母废水最大脱盐效果的工艺参数组合（即最佳直流电源电压、入流废水流量、入流废水pH值的工艺参数组合）。这样就可以根据工艺参数设计酵母废水处理装置。
本发明可用于生物化工和制药、食品工业的脱盐、纯化和浓缩处理，减少废水中有机物含量，减小环境污染。
附图说明
图1是本发明高浓度有机废水的处理方法的工艺流程图；
图2是升流式厌氧污泥床反应器结构示意图；
图3是电渗析脱盐浓缩处理装置结构示意图；
图4是间歇式活性污泥装置结构图；
图5是是获取电渗析处理高浓度废水最佳工艺参数组合的工艺流程简图；
图6是电渗析处理高浓度废水不同电压下脱盐率的变化图；
图7是电渗析处理高浓度废水脱钾率随pH值的变化图。
如图1所示，高浓度有机废水的处理方法，是先采用电渗析脱盐并浓缩处理，然后再用生化处理的综合方法，所述的电渗析脱盐并浓缩处理是用处理好的回用水回流到调节池，用以稀释原水后，进入电渗析处理装置，在电渗析处理装置中，无机盐被分离并析出，较粘稠的固形物由超滤膜过滤，析出的无机盐可以单独使用，或者与超滤膜过滤的固形物进入浓缩池加热浓缩，再干燥，得到有机复合肥产品。电渗析另一部分得到淡化水，COD和BOD含量较高，先进入一级厌氧处理、二级厌氧处理，再进行好氧处理，得到的水COD和BOD含量达到要求后，部分作为回用水用于稀释高浓度有机废水，部分排放或用于生产上的冷却水。
如图2所示，升流式厌氧污泥床反应器结构包括反应器筒体、沼气出口管1、污水进口管3、处理水出口管（经过厌氧反应以后的初步澄清的水）和安装在反应器的上部设有三相分离器2，所述的反应器筒体下部是污泥层7（D区），该污泥层在工作的时候存储大量高浓度、高活性的污泥，污泥层占反应器筒体的1/3-1/2高度，污水进口管3从反应器筒体底部进入，反应器筒体中部是污泥悬浮层6（C区），污泥悬浮层占反应器筒体的1/4-1/3高度，反应器筒体上部是沉淀区5（B区），给污水中的污泥自由沉降，沉淀区占反应器筒体的1/5-1/4高度，反应器筒体顶部是气室4（A区），沼气在气室集中；所述的三相分离器2为瓶状的容器，底部开口，外部尺寸小于反应器筒体的内径，容器下部安置在沉淀区，顶部的瓶颈在反应器筒体上部与气室联通，引出沼气；处理水出口管设在沉淀区的上部，将初步澄清的水引出到二级厌氧处理器进行处理。
如图3所示，电渗析脱盐浓缩处理装置是在一个安装有分别添加正电和负电的电极板和若干组隔膜的电渗析槽，正电和负电的两块电极板设在电渗析槽的内部两侧，隔膜设在电极板的中间，隔膜为阳膜和阴膜，交替安装，正电电极板紧靠阴膜，负电电极板紧靠阳膜，污水从电渗析槽上部进入，经电解和膜分离，电渗析槽下部是经过电离出正负离子的清液。
如图4所示，所述的序列间歇式活性污泥装置（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，简称SBR）由反应器、旋转曝气器、搅拌器组成，反应器采用玻璃缸或陶瓷缸，反应器内安装搅拌器和曝气头，曝气头的另一端接空气压缩机。
图5所示，获取电渗析处理高浓度废水最佳工艺参数组合的工艺流程，是先通过单因数实验确定电渗析处理酵母废水受各因数影响程度的数据，通过origin或excel作图直观了解是否出现峰值，若改变三因数的水平对应酵母废水的脱盐率均出现峰值时，用响应面（RSM）分析方法设计实验，通过design-expert软件中Box-Behnken Design拟合得出最佳的工艺参数组合；若改变三因数的水平对应酵母废水的脱盐率有一个或一个以上未出现峰值时，用正交实验设计方法设计实验，通过正交软件拟合得出最佳的工艺参数组合。按此方法的出的电渗析处理酵母废水工艺参数组合可以实现在限制条件下工艺参数最大程度优化的目的。
图6所示，我们对含有无机盐，例如K
2
SO4高浓度废水电渗析处理，在不同电压下脱盐率为：
| 流量 L/h | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| 淡水出水钾含量 mg/L钾含量mg/l | 0.1332 | 0.2453 | 0.3549 | 0.7623 | 1.0382 |
| 进水钾含量 mg/L量mg/l | 15.535 | 14.955 | 16.27 | 15.53 | 16.486 |
| 脱钾率 % | 99.14258 | 98.35975 | 97.81868 | 95.09144 | 93.70254 |
图7所示，我们对含有K离子的高浓度废水电渗析处理，在不同pH下脱盐率为
| pH | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 淡水出水钾含量 mg/L | 0.3983 | 0.5382 | 0.4968 | 0.6983 |
| 进水钾含量 mg/L | 15.3050 | 14.8600 | 16.0050 | 15.8150 |
| 脱钾率 % | 97.39758 | 96.3782 | 96.89597 | 95.58457 |
经过本发明人对高浓度有机废水进行电渗析处理，
最佳工艺组合条件下电渗析进出水生化性表
| 空白 | 进水 | 出水 | |
| 溶解氧 (mg/L) | 8.5 | 8.9 | 8.1 |
| 五天后溶氧量 (mg/L) | 6.8 | 1.3 | 3.1 |
| BOD 5 (mg/L) | - | 19.7 | 67.7 |
由上表可知，电渗析进出水的BOD
5
值有较大的改变，进水的BOD
5
为19.7,出水的BOD
5
为67.7，说明经过电渗析处理后，废水的盐含量降低，易于利用微生物处理有机物,这表明经过电渗析处理后模拟酵母废水的生化性发生了明显的改善。
下表是电渗析脱钾正交实验数据：
电渗析脱钾正交实验
| 因素 | pH | 电压 | 流量 | 实验结果 |
| 实验1 | 6 | 40 | 30 | 98.94 |
| 实验2 | 6 | 50 | 40 | 98.54 |
| 实验3 | 6 | 60 | 50 | 98.03 |
| 实验4 | 7 | 40 | 40 | 96.81 |
| 实验5 | 7 | 50 | 50 | 97.62 |
| 实验6 | 7 | 60 | 30 | 99.99 |
| 实验7 | 8 | 40 | 50 | 99.68 |
| 实验8 | 8 | 50 | 30 | 99.99 |
| 实验9 | 8 | 60 | 40 | 99.70 |
| 均值1 | 98.503 | 98.477 | 99.58 | |
| 均值2 | 98.11 | 98.687 | 98.35 | |
| 均值3 | 99.76 | 99.21 | 98.443 | |
| 极差 | 1.65 | 0.733 | 1.23 | |
| 主次顺序 | pH | 流量 | 电压 | |
| 优水平 | pH=8 | 30 L/h | 60 V |
下表是电渗析脱盐正交实验数据：
电渗析脱盐正交实验
| 所在列 | 1 | 2 | 3 | |
| 因素 | pH | 电压 | 流量 | 实验结果 |
| 实验1 | 6 | 40 | 30 | 86.37 |
| 实验2 | 6 | 50 | 40 | 82.96 |
| 实验3 | 6 | 60 | 50 | 80.78 |
| 实验4 | 7 | 40 | 40 | 81.38 |
| 实验5 | 7 | 50 | 50 | 80.31 |
| 实验6 | 7 | 60 | 30 | 89.58 |
| 实验7 | 8 | 40 | 50 | 77.92 |
| 实验8 | 8 | 50 | 30 | 87.57 |
| 实验9 | 8 | 60 | 40 | 84.31 |
| 均值1 | 83.37 | 81.89 | 87.84 | |
| 均值2 | 83.757 | 83.613 | 82.883 | |
| 均值3 | 83.267 | 84.89 | 79.67 | |
| 极差 | 0.49 | 3 | 8.17 | |
| 主次顺序 | 流量 | 电压 | pH | |
| 优水平 | 30 L/h | 60 V | 7 |
具体实施方式
实施例1：广西某糖业公司的糖蜜酵母废水，COD在5500mg/L左右，总盐含量在6000mg/L左右，钾离子含量在540mg/L左右，该废水的生化性较差。经实验室小试规模处理，由于单因子实验阶段脱盐趋势图上未出现较明显峰值，选用正交实验设计方法设计实验，得出的最佳脱盐参数组合为：流量30L/h，电压为60V，pH值为7。该最佳组合下，脱盐率达到89.6%，经电渗析处理后糖蜜酵母废水的BOD5/COD值由原水的0.293处理后上升到0.477，废水的生化性能得到明显的提升。处理后的淡化液经过厌氧处理和好氧处理后回用，浓缩液经过再浓缩和干燥以后得到干燥的酒精废液干粉，作为饲料或工业原料。
实施例2，广西某造纸厂，在洗浆阶段产生了含有大量的无机盐离子和纤维素等污染物的洗涤废水。过去，虽然采用电渗析处理系统，但是由于只是考虑废水中无机盐离子的影响，没有考虑其它情况，洗涤废水排放较难达标，采用本发明的工艺方法，先用电渗析将其脱盐后，再经两级厌氧-好氧处理或者采用升流式厌氧污泥床反应器，可以实现在限制条件下工艺参数最大程度优化，试验3个月，排放指标全部合格。
实施例3，广西某养殖厂，采用海水养殖，且废水排放量较大。过去，虽然采用生物法处理，但是由于只是考虑养殖废水中的高有机物，生物处理效果并不是很理想。经过采用本发明的方法，采用电渗析将其脱盐后再经两级厌氧-好氧处理，好氧处理采用间歇式活性污泥装置，可以实现在限制条件下工艺参数最大程度优化，试验3个月，排放指标全部合格。
Claims (8)
1.高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：先采用电渗析脱盐并浓缩处理，然后再用生化处理的综合方法，所述的电渗析脱盐并浓缩处理是用处理好的回用水回流到调节池，用以稀释原水后，进入电渗析处理装置，在电渗析处理装置中，无机盐被分离并析出，较粘稠的固形物由超滤膜过滤，析出的无机盐可以单独使用，或者与超滤膜过滤的固形物进入浓缩池加热浓缩，再干燥，得到有机复合肥产品；电渗析另一部分得到淡化水，COD和BOD含量较高，先进行厌氧处理，再进行好氧处理，得到的水COD和BOD含量达到要求后，部分作为回用水用于稀释高浓度有机废水，部分排放或用于生产上的冷却水。
2.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：所述的电渗析脱盐浓缩处理装置是在一个安装有分别添加正电和负电的电极板和若干组隔膜的电渗析槽，正电和负电的两块电极板设在电渗析槽的内部两侧，隔膜设在电极板的中间，隔膜为阳膜和阴膜，交替安装，正电电极板紧靠阴膜，负电电极板紧靠阳膜，污水从电渗析槽上部进入，经电解和膜分离，电渗析槽下部是经过电离出正负离子的清液。
3.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：所述的厌氧处理可以采用一级厌氧处理和二级厌氧处理结合的方式，或者采用升流式厌氧污泥床反应器。
4.根据权利要求3所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：所述的一级厌氧处理是采用普通沼气池；所述的二级厌氧处理采用厌氧生物滤池，厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，污水从池底进入，从池顶排出，微生物附着生长在滤料上，污水平均停留时间5-24小时；滤料采用各种形状的石质滤料，废陶瓷或塑料填料，粒径在0.5-5cm。
5.根据权利要求3所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：所述的升流式厌氧污泥床反应器包括反应器筒体、沼气出口管、污水进口管、处理水出口管和安装在反应器的上部设有三相分离器，所述的反应器筒体下部是污泥层，该污泥层在工作的时候存储大量高浓度、高活性的污泥，污泥层占反应器筒体的1/3-1/2高度，污水进口管从反应器筒体底部进入，反应器筒体中部是污泥悬浮层，污泥悬浮层占反应器筒体的1/4-1/3高度，反应器筒体上部是沉淀区，给污水中的污泥自由沉降，沉淀区占反应器筒体的1/5-1/4高度，所述的三相分离器为瓶状的容器，底部开口，外部尺寸小于反应器筒体的内径，容器下部安置在沉淀区，顶部的瓶口在反应器筒体上部与气室联通，引出沼气；处理水出口管设在沉淀区的上部，将初步澄清的水引出到二级厌氧处理器进行处理；反应器筒体顶部是气室，沼气从反应器筒体的沉淀区上部以及反应器内部进入气室，从顶部的沼气出口管回收加以利用。
6.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：所述的好氧处理采用氧化塘法，氧化塘是将二级厌氧处理的污水放到氧化塘中，氧化塘是种植有很多水生植物的池塘，类似湿地的作用，给污水在里面停留10-30天，即可使高浓度有机废水经过三级处理以后完全达标。
7.根据权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：所述的好氧处理，采用序列间歇式活性污泥装置，所述的序列间歇式活性污泥装置由反应器、旋转曝气器、搅拌器组成，反应器采用玻璃缸或陶瓷缸，反应器内安装搅拌器和曝气头，曝气头的另一端接空气压缩机。
8.权利要求1所述的高浓度有机废水的处理方法，其特征在于：采用电渗析脱盐并浓缩处理的工艺条件的选择方法，包括以下步骤：
（1）确定直流电源电压对电渗析脱盐的影响程度：控制入流废水的相关参数及流量不改变，获取不同电压梯度下电渗析脱盐率和脱钾率数值，用origin或excel作图，观察脱盐脱钾趋势； (2)确定电渗析入水流量对脱盐的影响程度：控制入流废水的相关参数及直流电源的电压不变，获取不同流量梯度下电渗析脱盐率和脱钾率数值，用origin或excel作图，观察脱盐脱钾趋势；
(3)确定入流废水酸碱度对电渗析脱盐的影响程度：控制直流电源的电压和入流废水的流量不变，获取不同酸碱度下电渗析脱盐率和脱钾率数值，用origin或excel作图，观察脱盐脱钾趋势；
若以上三个变量下的脱盐率均出现明显的峰值，选择用响应面分析法（RSM）处理，以三个单因素的峰值作为基点，确定水平，通过基于响应面分析方法的design-expert软件中Box-Behnken Design确立各影响因素组成的曲面方程，拟合得出最佳的工艺参数组合；
若以上三个变量中至少有一个未出现峰值，选用正交实验法处理，以三个因数的最佳值作为水平设计实验，通过正交软件处理确定最佳工艺参数组合。
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