CN104118972A - 基于活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统处理发酵工业废水的工艺 - Google Patents
基于活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统处理发酵工业废水的工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统处理发酵工业废水的工艺。该工艺是对发酵工业废水采用装载有活性污泥的曝气箱进行充分的好氧处理，再转入人工生态湿地系统，处理后的废水达标后排放；该工艺的优势是好氧处理与设计人工生态湿地系统有机地结合起来，对发酵工业废水进行净化处理，取得了很好的除污效果，对酵母菌发酵工业废水中化学需氧量的去除率可达到95.7％，对氨氮的去除率可达到91.2％，对总磷的去除率可达到95.0％；本发明的活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统设计科学合理，操作简单方便，投入成本少，对发酵工业废水综合去污效果好，适宜推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统处理发酵工业废水的工艺，属于废水处理领域。
背景技术
发酵行业的废水排放量约占全国工业废水排放总量的1.8％，是轻工业中污染较重的行业。发酵工业的废水中含有丰富的蛋白质、氨基酸、糖类和多种微量元素，具有较高的COD值，不加利用直接排放既浪费了资源，同时也增加了污染物处理成本。目前除了少量氨基酸废水能资源化利用，且主要制备氨基酸饲料和氨基酸农药等。这虽然在一定程度上能提高资源利用率，但废水利用潜力很有限，仍有大部分废水排出，带来很大的环境污染压力。
目前，国内发酵工业废水文献报道主要有以下几种方法：1.厌氧和好氧微生物处理法。厌氧处理方法包括上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧填料床、厌氧滤池、厌氧折流反应器(ABR)、厌氧塘等，但是以UASB最优，能耗低、剩余污泥少、处理效率高等优点。好氧处理法有SBR法、CASS法、接触氧化法、好氧塘法等。由于发酵类有机废水有机负荷高，处理难度大，实际生产中往往将厌氧和好氧处理法结合使用。由于纯微生物处理法能耗大，投资费用和运行费用高，受废水的水温、pH等环境条件影响大。2、气浮法处理废水，虽具有分离时间短、装置简单、处理量大、占地面积小等优点，但是气浮法的处理效率与进料位置、进气量、液面高度、气浮剂用量等操作条件密切相关，管理操作复杂，同时对处理设备性能要求高、投资费用和运行费用都较高。3、光合细菌处理法处理发酵废水，具有有机污染物去除效率高，投资省，占地少，且菌体污泥是对人畜无害、富含营养的蛋白饲料，是一种非常有前途的处理技术，但是光和细菌对温度变化，需要相应的加热和保温装置，晚上需要较强的白炽灯光照，运行费用较高，管理不便等。
专利号CN 200910225362.X公开了一种高浓度发酵废水处理方法，使用ABR与MBR工艺联用，即厌氧折流反应器与膜生物反应器结合工艺进行处理。该工艺设备操作复杂，能耗大且存在堵膜现象，设备维护困难等问题。专利号200910234221.4也公开了一种一体化上流式反应器及深度处理发酵工艺废水的方法，但是其处理对象为对发酵工业废水厌氧与好氧二级生化处理后的出水，特征是高盐度、COD小于400mg/L和BOD/COD值小于0.25，该反应器处理能力有限，必须结合厌氧和好氧反应，必会导致占地面积大，能耗大，投资费用和运行费用高等问题。
人工生态湿地是一种低投入、低能耗、低管理费用的污水处理技术，它能够利用淤泥、微生物、植物这个复合生态系统的物理、化学和生物三重协调作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水中氮磷高效去除，目前主要小规模应用在农村养殖污水、农田和生活污水处理等方面。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种基于活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统低成本、安全环保，高效去除发酵工业废水中污染物的工艺，该工艺具有抗污染冲击能力强、能耗低、占地面积小、运行稳定、操作方便、成本低的特点，适宜推广应用。
本发明提供了一种基于活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统处理发酵工业废水的工艺，该工艺包括以下步骤：
步骤(1)：调节酸碱度
将发酵工业废水经过滤后进入调节池中调节pH到7～8；
步骤(2)：活性污泥处理
经步骤(1)调节pH后的发酵工业废水泵入到曝气箱中进行好氧处理；所述的曝气箱底部铺设有曝气管，所述曝气管周围填充有活性好氧污泥；对发酵工业废水进行好氧处理时，从外部通入的空气经曝气管分散后进入曝气箱与活性好氧污泥和发酵工业废水接触，对发酵工业废水进行好氧处理；所述的活性好氧污泥使用前经过30～60天驯化，驯化方式为低有机物负荷或低水力负荷梯度升高式驯化，各梯度驯化期不低于7天；其中，好氧处理过程维持曝气箱中发酵工业废水 pH为7～9；
步骤(3)：人工生态湿地系统处理
经步骤(2)活性污泥处理后的发酵工业废水转入人工生态湿地系统；所述的人工生态湿地系统由生态中转池和生态沟渠组成，所述的生态中转池和生态沟渠之间通过溢流口连通，所述的生态沟渠通过设置至少两组隔断进行分级，各级生态沟渠之间通过在隔断上部设置溢流口进行连通；所述的生态中转池中种植有具有耐污性能的植物，所述的多级生态沟渠中种植有具有吸附氨氮、磷能力的挺水植物；经活性污泥处理后的发酵工业废水先进入生态中转池，再依次进入各级生态沟渠中进行生态处理，生态处理后的达标的废水直接排放，不达标的废水通过内循环进入生态中转池中进行循环处理。
本发明的基于活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统处理发酵工业废水的工艺还包括以下优选方案：
所述的发酵工业废水属于中高浓度有机物废水，可生化性好，酸碱度波动大；典型的例子如酵母菌发酵废水、大肠杆菌发酵废水。
优选的方案中发酵工业废水在曝气箱中进行好氧处理的时间为2～3天。
优选的方案中生态沟渠通过设置2～4组隔断进行将生态沟渠分为3～5级；最优选为3级。
优选的方案中好氧处理过程维持曝气箱中发酵工业废水的pH为7～8；最优选为7.5～8。
优选的方案中曝气管按0.8～1.2m/m2的比例以组为单位平行铺设在曝气箱底部，曝气管的直径为80～120mm。
优选的方案中生态中转池混合种植粉绿狐尾藻和凤眼莲，其中，粉绿狐尾藻和凤眼莲种植最佳区域比例为3～5:1。
优选的方案中多级生态沟渠中种植有芦苇、茭草、水葱、菖蒲、风车草、美人蕉、铜钱草、凤眼莲和粉绿狐尾藻中的至少两种。
优选的方案中发酵工业废水经好氧处理后沉降60～120min，上层清液通过溢流口进入人工生态湿地。
优选的方案中各级生态沟渠面积分别为50～80m2，蓄水深度为60～80cm。
优选的方案中生态沟渠横断面为倒梯形，沟渠口比底宽50～100cm，沟渠深 度为80～100cm，坡面为自然边坡或卵石坡，坡度<45°。
优选的方案中生态中转池的面积为300～360m2，蓄水深度为100～120cm。
优选的方案中调节池进水口前设置有粗细格栅，可以用来过滤发酵工业废水，调节池体中还设有加药装置，以供给酸碱溶液，来调节发酵工业废水的pH值。
优选的方案中曝气箱箱体呈长方体形半封闭结构。所述的曝气箱一端池壁上部设有进水口，曝气箱对应进水口另一端池壁中下部设有出水口，所述出水口端口设有筛网。所述曝气箱底部设有曝气管，曝气管与空气主干管连接。所述的曝气箱底部在曝气管周围填充有活性好氧污泥。所述的曝气箱池壁上部设有溢流管，下部设有排泥口。所述的曝气箱顶部设有人孔。所述的进水口上的管路设置闸阀，控制进水口的流量。所述的空气主干管上设置控制闸阀，控制曝气管的进气量调整水体中溶解氧。所述的出水口通过管道和人工生态湿地系统连接，所述的管道上设置闸阀，控制出水口的流量。
优选的方案中中转生态池和生态沟渠底部和四壁均设有防渗层。
所述的隔断高度为60～80cm。
所述的人工生态湿地系统通过设置循环泵驱动实现废水在人工生态湿地系统中的内循环，既可对高浓度区进行直接补水稀释，又能延长水体在人工湿地中的滞留处理时间。
本发明的有益效果：和现有技术相比本发明对传统的曝气池做出了改进，具有曝气无死角，占地面积小，好氧反应完全的优点；同时本发明设计的人工生态湿地系统具有抗污染冲击能力强、占地面积小、处理效率高、运行稳定、能耗低、且操作方便，运行成本和管理成本较低等特点，特别是人工生态湿地系统设置内循环，可以提升系统污水处理能力，减少占地面积。本发明最大的优势是将改进的好氧处理过程与设计人工生态湿地系统有机地结合起来，对酵母菌和/或大肠杆菌发酵处理后的中高浓度有机废水进行净化处理，取得了很好的除污效果。综上所述本发明的活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统设计科学合理，操作简单方便，投入成本少，对发酵工业废水综合去污效果好，适宜推广应用。
附图说明
【图1】为发酵工业废水处理的工艺流程图。
【图2】为曝气箱的结构简图；1为进水口，2为出水口，3为曝气管，4为活性好氧污泥，5为排泥口，6为筛网，7为空气主干管，8为人孔，9为溢流口。
【图3】为生态中转池和三级生态沟渠的剖视示图；10为人工生态系统进水口，11为溢流口，12为人工生态系统出水口，13为具有耐污性能的植物，14为具有吸附氨氮、磷能力的挺水植物，15为生态中转池，16-1为一级生态沟渠，16-2为二级生态沟渠，16-3为三级生态沟渠。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明的保护范围。
实施例1
工艺流程如图1所示，日处理30t酵母菌发酵工业废水，包含提取和浓缩废水、罐体和设备清洗废水等。废水中富含蛋白质、氨基酸、糖类等有机物和多种微量元素，COD高达3500mg/L，氨氮值超过400mg/L，pH值在4～11范围波动。
处理过程如下：发酵工业废水经粗细格栅过滤后流入调节池，调节池面积40m2，深2m，设有酸碱补加装置(10mol/L的H2SO4和30％液碱溶液)调节pH范围至7～8之间。
经调节池预处理的废水经过污水提升泵泵入到曝气箱，曝气箱如图2所示结构。
根据处理水量需求安装四组曝气箱，箱体长7m，宽3m，高2.5m，呈方形半封闭状，整体为不锈钢材质，箱体顶部设计一个溢流口(9)和两个人孔(8)便于检修和透气；曝气箱底部设有微生物载体附着(4)和排泥口(5)，微生物优选活性好氧污泥；每个曝气箱底部平行分布直径100mm，长度1m的曝气管(3)20支。曝气管与空气主干管(7)相连接，曝气机与主干管端部相连接，主干管上设置控制闸阀，控制曝气管的进气量来调整水体中溶解氧。曝气箱的两侧分别设置进水口(1)和出水口(2)，两路水管道均设置闸阀以控制流量，并在出水口位置设有筛网(6)拦截活性污泥。
曝气箱底部装载的活性污泥需要驯化，对活性好氧污泥采取低水力负荷梯度 升高的驯化方式启动，各梯度驯化期7～8天，约45天左右驯化结束开始正常运行。
曝气箱箱内废水pH维持在7.5～8之间，充分曝气3天，曝气结束后，停止供气沉淀90min左右，上清液通过出水管道自流入人工生态湿地。
人工生态湿地包括中转生态池和三级生态沟渠。中转生态池和生态沟渠系统之间采用溢流口连通，底部和四壁均设有防渗层。
所述的中转生态池面积350m2，池体高度150cm，蓄水深度100～120cm，混合种植耐污性能好的绿狐尾藻和凤眼莲，其中粉绿狐尾藻和凤眼莲种植区域比例为4:1。所述的生态沟渠系统为表流型湿地，其设计包括：A.生态沟渠横断面：设计为倒梯形，口宽180cm，底宽100cm，深度为90cm，采用自然边坡，坡度为30°，沟底为土质。B.隔断：生态沟渠系统中设置高度80cm的隔断依次分为3级，隔断顶部设计溢流管口连接，各级生态沟渠面积60～80m2，蓄水深度约70cm；C.各级沟渠之间利用隔断上端的溢流口串连起来。
三级生态沟渠均种植吸附氨氮、磷能力较强的挺水植物，为铜钱草和绿狐尾藻的组合，两者种植区域比例为1:3。植物吸收去除水体中的有机物、氨氮、磷等，并可随着种植物的收割将污染物移出湿地处理单元。
人工生态湿地内部由泵驱动实现内循环，既可对高浓度区进行直接补水稀释，又能延长水体在人工湿地中的滞留处理时间。
经实验和工程实践表明，本发明所述的发酵工业废水处理系统各单元的处理效果，处理后的污水pH稳定，其它物质降低见表1。
表1活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统各单元的处理发酵废水效果表
实施例2
日处理20t大肠杆菌发酵工业废水，包含提取和浓缩废水、罐体设备洗涤废水等。由于大肠杆菌培养基含有大量有机氮碳源，因此排放的工业废水中总COD在5000mg/L以上，氨氮值高于500mg/L，总磷达到100mg/L。
处理过程如下：发酵工业废水经粗细格栅过滤后流入调节池，调节池面积30m2，深2m，设有酸碱补加装置(10mol/L的H2SO4和30％液碱溶液)调节pH范围至7～8之间。
经调节池预处理的废水经过污水提升泵泵入到曝气箱，四组曝气箱结构同实施例1的箱体结构。曝气箱底部装载的活性污泥需要驯化，对活性好氧污泥采取低有机物负荷梯度升高的驯化方式启动，各梯度驯化期为7天，约42天左右驯化结束开始正常运行。
曝气箱箱内废水pH维持在7.5～8之间，充分曝气2天，曝气结束后，停止供气沉淀100min左右，上清液通过出水管道自流入人工生态湿地。
人工生态湿地包括中转生态池和四级生态沟渠。中转生态池和生态沟渠系统之间采用溢流口连通，底部和四壁均设有防渗层。
所述的中转生态池面积300m2，池体高度120cm，蓄水深度80cm，混合种植耐污性能好的绿狐尾藻和凤眼莲，其中粉绿狐尾藻和凤眼莲种植区域比例为5:1。
所述的生态沟渠系统设计包括：A.生态沟渠横断面：设计为倒梯形，口宽200cm，底宽100cm，深度为90cm，采用自然边坡，坡度为30°，沟底为土质。B.隔断：生态沟渠系统中设置高度80cm的隔断依次分为4级，隔断顶部设计溢流管口连接，各级生态沟渠宽口面积80m2，蓄水深度约70cm；C.各级沟渠之间利用隔断上端的溢流口串连起来。四级生态沟渠均种植吸附氨氮、磷能力较强的挺水植物，为美人蕉、铜钱草和绿狐尾藻的组合，三者种植区域比例为1:1:3。
人工生态湿地内部由泵提升水体实现内循环直至废水处理指标达到要求。
处理后的发酵工业废水pH稳定，出水COD、氨氮和总磷平均浓度分别为100mg/L、30mg/L、5.0mg/L，污水处理效果稳定达标。
Claims (10)
1.基于活性好氧污泥-人工生态湿地复合系统处理发酵工业废水的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：调节酸碱度
将发酵工业废水经过滤后进入调节池中调节pH到7～8；
步骤(2)：活性污泥处理
经步骤(1)调节pH后的发酵工业废水泵入到曝气箱中进行好氧处理；所述的曝气箱底部铺设有曝气管，所述曝气管周围填充有活性好氧污泥；对发酵工业废水进行好氧处理时，从外部通入的空气经曝气管分散后进入曝气箱与活性好氧污泥和发酵工业废水接触，对发酵工业废水进行好氧处理；所述的活性好氧污泥使用前经过30～60天驯化，驯化方式为低有机物负荷或低水力负荷梯度升高式驯化，各梯度驯化期不低于7天；其中，好氧处理过程维持曝气箱中发酵工业废水pH为7～9；
步骤(3)：人工生态湿地系统处理
经步骤(2)活性污泥处理后的发酵工业废水转入人工生态湿地系统；所述的人工生态湿地系统由生态中转池和生态沟渠组成，所述的生态中转池和生态沟渠之间通过溢流口连通，所述的生态沟渠通过设置至少两组隔断进行分级，各级生态沟渠之间通过在隔断上部设置溢流口进行连通；所述的生态中转池中种植有具有耐污性能的植物，所述的多级生态沟渠中种植有具有吸附氨氮、磷能力的挺水植物；经活性污泥处理后的发酵工业废水先进入生态中转池，再依次进入各级生态沟渠中进行生态处理，生态处理后的达标的废水直接排放，不达标的废水通过内循环进入生态中转池中进行循环处理。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的发酵工业废水在曝气箱中进行好氧处理的时间为2～3天。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，好氧处理过程维持曝气箱中发酵工业废水的pH为7～8。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的曝气管按0.8～1.2m/m2的比例以组为单位平行铺设在曝气箱底部，曝气管的直径为80～120mm。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的生态中转池中混合种植有粉绿狐尾藻和凤眼莲。
6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的多级生态沟渠中种植有芦苇、茭草、水葱、菖蒲、风车草、美人蕉、铜钱草、凤眼莲和粉绿狐尾藻中的至少两种。
7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，经好氧处理后的发酵工业废水经沉降60～120min后，上层清液通过溢流口进入人工生态湿地。
8.如权利要求1～7任一项所述的工艺，其特征在于，各级生态沟渠面积分别为50～80m2，蓄水深度为60～80cm。
9.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的生态沟渠横断面为倒梯形，沟渠口比底宽50～100cm，沟渠深度为80～100cm，坡面为自然边坡或卵石坡，坡度<45°。
10.如权利要求1～7任一项所述的工艺，其特征在于，所述的生态中转池的面积为300～360m2，蓄水深度为100～120cm。
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- 2014-08-18 CN CN201410406122.0A patent/CN104118972B/zh active Active
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Denomination of invention: Process for treating fermentation industrial wastewater based on a composite system of activated aerobic sludge and artificial ecological wetland Granted publication date: 20160224 Pledgee: Changsha Bank city branch of Limited by Share Ltd. Pledgor: HUNAN FLAG BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980012003 |