CN104478163B - 一种精炼制糖工业废水处理装置和方法 - Google Patents

一种精炼制糖工业废水处理装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种精炼制糖工业废水处理装置和方法。所述的精炼制糖工业废水处理装置，其特征在于，包括混凝沉淀池，混凝沉淀池出水口连接SBR反应池的进水口，SBR反应池的出水口连接砂滤池的进水口，砂滤池的出水口连接臭氧反应池的进水口，其中，所述的SBR反应池连接曝气设备，所述的曝气设备为高速发泡机，所述的臭氧反应池连接臭氧反应器。本发明提供的一种精炼制糖工业废水处理工艺，体现节能减排和循环经济的原则，在安全环保的前提下实现废水达标排放。

Description

一种精炼制糖工业废水处理装置和方法
技术领域
本发明涉及到一种精炼制糖工业废水处理装置和方法，属环保技术领域。
背景技术
我国“十二五”规划中对制糖行业发展的主要目标是：食糖年产量1600万吨左右；食糖年生产能力达到1800万吨。制糖工业是高耗水产业，每生产1吨糖，需耗费10吨水，产生0.2～21m3废水(每吨甜菜排废水约2.5m3)。
精炼制糖工业废水是以原糖为原料制糖过程中产生的废水，主要来自制糖生产过程中的蒸馏废水、清洗废水、地面冲洗水、循环水排水，以及少量生活污水等。制糖废水含有大量糖分，COD和BOD较高，BOD/COD值较高，可生化性较好，因此，废水处理工艺以生化法处理为主，物化法为辅。目前常用的制糖废水处理方法有：沉淀-ABR-氧化沟法、ABR-CASS法、水解酸化-UASB-SBR法等。
厌氧处理法中应用较多的是UASB工艺，但该工艺存在不足：如颗粒污泥的培养困难等。厌氧处理法中较为先进的工艺是ABR工艺，该工艺不仅综合了UASB的优点，而且在一定程度上弥补了UASB的缺陷，但仍存在反应器配水不均、反应器第一分格局部负荷较大等缺点，仍需要通过对其不断改进以在实际工程中进一步推广。好氧处理法主要包含活性污泥法和生物膜法。其中，活性污泥法用于制糖废水处理的方法主要有氧化沟活性污泥法和序批式活性污泥(SBR)法，但这两种工艺仍存在弊端：曝气量过高或过低均会影响活性污泥的生长，易出现污泥膨胀问题；生物膜法中用于制糖废水处理的最新工艺是将生物流化床工艺与膜分离单元有机结合，可以弥补该工艺在实际运行中的部分缺陷，但处理成本较高、工艺较复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有工艺的不足，提供一种低成本、高效率的精炼制糖工业废水处理装置和方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种精炼制糖工业废水处理装置，其特征在于，包括混凝沉淀池，混凝沉淀池出水口连接SBR反应池的进水口，SBR反应池的出水口连接砂滤池的进水口，砂滤池的出水口连接臭氧反应池的进水口，其中，所述的SBR反应池连接曝气设备，所述的曝气设备为高速发泡机，所述的臭氧反应池连接臭氧反应器。
本发明还提供了一种精炼制糖工业废水处理方法，其特征在于，使用上述的精炼制糖工业废水处理装置，具体步骤包括：
第一步：将COD≤1000mg/L、悬浮物含量(SS)≤500mg/L的精炼制糖工业废水原水，在混凝剂的作用下在混凝沉淀池中进行混凝沉淀处理，将原水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮聚体，降低原水中悬浮物含量(SS)至50mg/L以下；
第二步：将混凝沉淀后的上清液废水和外加营养液泵入SBR反应池，活性污泥的浓度范围为4000～6000mg/L，通过高速发泡机进行曝气，曝气方式为水气混合式微泡曝气，曝气时间为2～4h，溶解氧含量为1.5～2.Smg/L，停止曝气及沉淀20～40min后，废水COD下降至20～100mg/L；
第三步：将SBR反应池中排出的废水经砂滤池过滤除渣，再通入臭氧反应池中进行反应，调节废水pH值至6～10，通过臭氧反应器通入臭氧，臭氧投加量为10～50mg/L，臭氧反应时间为0.5～1h，最终废水COD下降至5～50mg/L，悬浮物含量下降至10mg/L以下。
优选地，所述的混凝剂为无机混凝剂和有机高分子混凝剂中的至少一种，所述的无机混凝剂为聚合氯化铝(PAC)或聚合氯化铝铁(PAFC)，投加重量为5～50公斤/千吨水；所述有机高分子混凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，投加重量为0.1～5公斤/千吨水。
更优选地，所述的聚合氯化铝中三氧化二铝(Al2O3)的质量分数为29～50％，盐基度为80～90％；所述的聚合氯化铝铁中三氧化二铁(Fe2O3)的质量分数为1～8％，三氧化二铝(Al2O3)的质量分数为29～32％，盐基度为60～85％；所述的聚丙烯酰胺的数均分子量为600～1800万。
优选地，所述的混凝沉淀处理的条件为：混凝搅拌转速为100～300rmp，混凝搅拌时间20-40min，沉淀时间0.5-1.5h。
优选地，所述的高速发泡机的定子与转子之间的最小距离为1～3mm，转速为600～1200rpm，压缩空气压力为0.4～1MPa，发泡机进料的气液质量比为5∶1～10∶1。
与现有鼓风曝气、机械曝气和射流曝气等相比，本发明采用的水气混合式微泡曝气工艺利用发泡机工作原理，将压缩空气和废水在发泡机搅拌头内快速混合达到饱和溶氧状态，同时发泡机的定子和转子交错高速剪切产生粒径5～20μm的微气泡，气泡数量迅速增加，提高废水的絮流程度，延长气泡与废水的接触时间，从而提高微生物活性和节省氧气的用量。
本发明采用的水气混合式微泡曝气可为生化反应提供更高效的供氧，包括提高溶解氧的速度和浓度，再采用臭氧高级氧化系统进一步将废水中的有机物氧化降解，降低废水COD，同时臭氧也起消毒净化作用。因此，本发明提供的一种精炼制糖工业废水处理工艺，体现节能减排和循环经济的原则，在安全环保的前提下实现废水达标排放。
附图说明
图1为精炼制糖工业废水处理装置图。
图中：1-混凝沉淀池；2-SBR反应池；3-砂滤池；4-臭氧反应池；5-高速发泡机；6-臭氧反应器。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本发明中选用的设备均为市售商品，具体选型如下：高速发泡机，型号：RH-FD，生产厂家：杭州德载自动化设备有限公司；臭氧反应器，型号：CE-G-2系列，生产厂家：青岛国林实业股份有限公司；聚合氯化铝，型号：PAC系列，生产厂家：巩义市大成水处理材料有限公司；聚合氯化铝铁，型号：PAFC系列，生产厂家：巩义恒丰环保科技有限公司；聚丙烯酰胺，型号：PAM系列，生产厂家：上海恒力水处理材料有限公司；
实施例1
如图1所示，为精炼制糖工业废水处理装置结构示意图，所述的精炼制糖工业废水处理装置包括混凝沉淀池1，混凝沉淀池1出水口连接SBR反应池2的进水口，SBR反应池2的出水口连接砂滤池3的进水口，砂滤池3的出水口连接臭氧反应池4的进水口，其中，所述的SBR反应池2连接曝气设备，所述的曝气设备为高速发泡机5，所述的臭氧反应池4连接臭氧反应器6。
使用上述的精炼制糖工业废水处理装置进行精炼制糖工业废水处理的具体步骤为：
第一步：将COD：1000mg/L、SS：500mg/L的精炼制糖工业废水原水，在混凝剂的作用下在混凝沉淀池1中进行混凝沉淀处理，将原水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮聚体，降低原水中悬浮物含量(SS)至10mg/L；所述的混凝剂为聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)，聚合氯化铝(PAC)中三氧化二铝(Al2O3)的质量分数为50％，盐基度为90％，投加重量为50公斤/千吨水，聚丙烯酰胺(PAM)的数均分子量为1800万，投加重量为5公斤/千吨水；所述混凝沉淀条件为混凝搅拌转速200rmp，混凝搅拌时间30min，沉淀时间1h；
第二步：将混凝沉淀后的上清液废水和外加营养液(营养液为含有氯化铵和磷酸二氢钾的水溶液，分别提供微生物生长所需的N和P元素，营养液添加量与废水COD有关，即COD∶N∶P＝200∶10∶1(质量浓度之比，单位mg/L))泵入SBR反应池2，活性污泥的浓度范围为6000mg/L，通过高速发泡机5进行曝气，曝气方式为水气混合式微泡曝气，将SBR反应池2中的废水与空气混合曝气，曝气时间为4h，溶解氧含量为2.5mg/L，停止曝气及沉淀30min后，废水COD下降至20mg/L。所述的高速发泡机的定子与转子之间的最小距离为1mm，转速为1200rpm，压缩空气压力为1MPa，发泡机进料的气液质量比为10∶1。
第三步：将SBR反应池2中排出的废水经砂滤池3过滤除渣，再通入臭氧反应池4中进行反应，调节废水pH值至10，通过臭氧反应器(6)通入臭氧，臭氧投加量为50mg/L，臭氧反应时间为0.5h，最终废水COD下降至5mg/L，悬浮物含量下降至1mg/L，其他废水指标均满足污水综合排放标准(GB 8978-1996)一级标准。
实施例2
如图1所示，为精炼制糖工业废水处理装置结构示意图，所述的精炼制糖工业废水处理装置包括混凝沉淀池1，混凝沉淀池1出水口连接SBR反应池2的进水口，SBR反应池2的出水口连接砂滤池3的进水口，砂滤池3的出水口连接臭氧反应池4的进水口，其中，所述的SBR反应池2连接曝气设备，所述的曝气设备为高速发泡机5，所述的臭氧反应池4连接臭氧反应器6。
使用上述的精炼制糖工业废水处理装置进行精炼制糖工业废水处理的具体步骤为：
第一步：将COD：400mg/L、SS：200mg/L的精炼制糖工业废水原水，在混凝剂的作用下在混凝沉淀池1中进行混凝沉淀处理，将原水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮聚体，降低原水中悬浮物含量(SS)至10mg/L；所述的混凝剂为聚合氯化铝铁(PAFC)和聚丙烯酰胺(PAM)，聚合氯化铝铁中三氧化二铁(Fe2O3)的质量分数为1％，三氧化二铝(Al2O3)的质量分数为29％，盐基度为60％，投加重量为5公斤/千吨水，聚丙烯酰胺(PAM)的数均分子量为600万，投加重量为0.1公斤/千吨水；所述混凝沉淀条件为混凝搅拌转速200rmp，混凝搅拌时间30min，沉淀时间1h；
第二步：将混凝沉淀后的上清液废水和外加营养液(营养液为含有氯化铵和磷酸二氢钾的水溶液，分别提供微生物生长所需的N和P元素，营养液添加量与废水COD有关，即COD∶N∶P＝200∶10∶1(质量浓度之比，单位mg/L))泵入SBR反应池2，活性污泥的浓度范围为4000mg/L，通过高速发泡机5进行曝气，曝气方式为水气混合式微泡曝气，将SBR反应池2中的废水与空气混合曝气，曝气时间为2h，溶解氧含量为1.5mg/L，停止曝气及沉淀30min后，废水COD下降至100mg/L。所述的高速发泡机的定子与转子之间的最小距离为3mm，转速为600rpm，压缩空气压力为0.4MPa，发泡机进料的气液质量比为5∶1。
第三步：将SBR反应池2中排出的废水经砂滤池3过滤除渣，再通入臭氧反应池4中进行反应，调节废水pH值至6，通过臭氧反应器(6)通入臭氧，臭氧投加量为10mg/L，臭氧反应时间为1h，最终废水COD下降至50mg/L，悬浮物含量下降至2mg/L，其他废水指标均满足污水综合排放标准(GB 8978-1996)一级标准。
实施例3
如图1所示，为精炼制糖工业废水处理装置结构示意图，所述的精炼制糖工业废水处理装置包括混凝沉淀池1，混凝沉淀池1出水口连接SBR反应池2的进水口，SBR反应池2的出水口连接砂滤池3的进水口，砂滤池3的出水口连接臭氧反应池4的进水口，其中，所述的SBR反应池2连接曝气设备，所述的曝气设备为高速发泡机5，所述的臭氧反应池4连接臭氧反应器6。
使用上述的精炼制糖工业废水处理装置进行精炼制糖工业废水处理的具体步骤为：
第一步：将COD：800mg/L、SS：400mg/L的精炼制糖工业废水原水，在混凝剂的作用下在混凝沉淀池1中进行混凝沉淀处理，将原水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮聚体，降低原水中悬浮物含量(SS)至20mg/L；所述的混凝剂为聚合氯化铝铁(PAFC)和聚丙烯酰胺(PAM)，聚合氯化铝铁中三氧化二铁(Fe2O3)的质量分数为6％，三氧化二铝(Al2O3)的质量分数为30％，盐基度为80％，投加重量为15公斤/千吨水，聚丙烯酰胺(PAM)的数均分子量为1200万，投加重量为0.5公斤/千吨水；所述混凝沉淀条件为混凝搅拌转速200rmp，混凝搅拌时间30min，沉淀时间1h；
第二步：将混凝沉淀后的上清液废水和外加营养液(营养液为含有氯化铵和磷酸二氢钾的水溶液，分别提供微生物生长所需的N和P元素，营养液添加量与废水COD有关，即COD∶N∶P＝200∶10∶1(质量浓度之比，单位mg/L))泵入SBR反应池2，活性污泥的浓度范围为4500mg/L，通过高速发泡机5进行曝气，曝气方式为水气混合式微泡曝气，将SBR反应池2中的废水与空气混合曝气，曝气时间为3h，溶解氧含量为2mg/L，停止曝气及沉淀30min后，废水COD下降至70mg/L。所述的高速发泡机的定子与转子之间的最小距离为2mm，转速为800rpm，压缩空气压力为0.6MPa，发泡机进料的气液质量比为7∶1。
第三步：将SBR反应池2中排出的废水经砂滤池3过滤除渣，再通入臭氧反应池4中进行反应，调节废水pH值至7，通过臭氧反应器(6)通入臭氧，臭氧投加量为30mg/L，臭氧反应时间为0.8h，最终废水COD下降至25mg/L，悬浮物含量下降至5mg/L，其他废水指标均满足污水综合排放标准(GB 8978-1996)一级标准。

Claims (5)

1.一种精炼制糖工业废水处理装置，其特征在于，包括混凝沉淀池（1），混凝沉淀池（1）出水口连接SBR反应池（2）的进水口，SBR反应池（2）的出水口连接砂滤池（3）的进水口，砂滤池（3）的出水口连接臭氧反应池（4）的进水口，其中，所述的SBR反应池（2）连接曝气设备，所述的曝气设备为高速发泡机（5），所述的高速发泡机的定子与转子之间的最小距离为1~3mm，转速为600~1200rpm，压缩空气压力为0.4~1MPa，发泡机进料的气液质量比为5：1~10:1，所述的臭氧反应池（4）连接臭氧反应器（6）。
2.一种精炼制糖工业废水处理方法，其特征在于，使用权利要求1所述的精炼制糖工业废水处理装置，具体步骤包括：
第一步：将COD≤1000mg/L、悬浮物含量≤500 mg/L的精炼制糖工业废水原水，在混凝剂的作用下在混凝沉淀池（1）中进行混凝沉淀处理，将原水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮聚体，降低原水中悬浮物含量至50mg/L以下；
第二步：将混凝沉淀后的上清液废水和外加营养液泵入SBR反应池（2），活性污泥的浓度范围为4000~6000mg/L，通过高速发泡机（5）进行曝气，曝气方式为水气混合式微泡曝气，曝气时间为2~4h，溶解氧含量为1.5~2.5mg/L，停止曝气及沉淀20~40min后，废水COD下降至20~100 mg/L；
第三步：将SBR反应池（2）中排出的废水经砂滤池（3）过滤除渣，再通入臭氧反应池（4）中进行反应，调节废水pH值至6~10，通过臭氧反应器（6）通入臭氧，臭氧投加量为10~50mg/L，臭氧反应时间为0.5~1h，最终废水COD下降至5~50 mg/L，悬浮物含量下降至10mg/L以下。
3.如权利要求2所述的精炼制糖工业废水处理方法，其特征在于，所述的混凝剂为无机混凝剂和有机高分子混凝剂中的至少一种，所述的无机混凝剂为聚合氯化铝或聚合氯化铝铁，投加重量为5~50公斤/千吨水；所述有机高分子混凝剂为聚丙烯酰胺，投加重量为0.1~5公斤/千吨水。
4.如权利要求3所述的精炼制糖工业废水处理方法，其特征在于，所述的聚合氯化铝中三氧化二铝的质量分数为29~50%，盐基度为80~90%；所述的聚合氯化铝铁中三氧化二铁的质量分数为1~8%，三氧化二铝的质量分数为29~32%，盐基度为60~85%；所述的聚丙烯酰胺的数均分子量为600~1800万。
5.如权利要求2所述的精炼制糖工业废水处理方法，其特征在于，所述的混凝沉淀处理的条件为：混凝搅拌转速为100~300rmp，混凝搅拌时间20-40min，沉淀时间0.5-1.5h。
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