CN105174601A

CN105174601A - 一种木薯酒精废水的生物处理工艺

Info

Publication number: CN105174601A
Application number: CN201510420641.7A
Authority: CN
Inventors: 牛晓君
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2035-07-16
Also published as: CN105174601B

Abstract

本发明属于废水处理技术领域，公开了一种木薯酒精废水的生物处理工艺。所述工艺包括如下步骤：将废水蒸馏后经过沉砂池过滤，除去泥沙和木薯渣，在搅拌和曝气条件下处理5～6h，然后调节pH值为6～6.5；然后在温度为58～62℃条件下进行一次厌氧处理，筛分后在温度为38～42℃的条件下进行二次厌氧处理，然后进入膜生物反应器进行脱氮处理及泥水分离；分离后的废水进入好氧池进行好氧处理；出水通过纳滤装置进行深度处理，或加入净水剂和粉末活性炭通过降流式连续固定床进行处理，得到符合标准的排放水或回用水。本发明工艺简单、处理效果好、综合费用低，实现了环境效益和经济效益的和谐统一。

Description

一种木薯酒精废水的生物处理工艺

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种木薯酒精废水的生物处理工艺。

背景技术

以木薯为原料生产酒精在我国广西、广东、湖北、江苏等省有较为广阔的市场。常规生产工艺中每生产1t木薯酒精排出的废水约为12～15t，且木薯酒精废糟液出水温度高，含有大量的有机化合物及悬浮物，COD高达30～60g/L，悬浮物高达20～30g/L，pH较低，属于典型的高浓度有机废水，其浓度高、黏度大，直接固液分离处理较为困难。且其分离后的糟渣由于蛋白质含量低，做饲料销售困难。如果该废水不能得到稳定、可靠的处理，势必对环境造成严重的污染。近年来，国家对严重污染环境的酒精废糟液的治理越来越重视，规定酒精行业废液允许排放的COD的二级标准为≤300mg/L，一级标准为≤100mg/L。

现有技术中木薯酒精废水进入污水处理系统有以下影响：

1、泥砂含量大

会在后续的水处理构筑物中沉积，减小有效容积，降低构筑物的可利用容积；同时，对卧式螺旋离心机、水泵、换热器、管道也造成很大的磨损。如果不去除，肯定会淤积在一级厌氧罐中，并且极难从厌氧罐中排出来。

2、木薯渣沉降速度快

木薯渣进入水处理构筑物内，会很快沉积在构筑物底部，靠单纯的排泥和提高上流速度来排除构筑物内木薯渣，肯定会遇到重大问题。并且，由于木薯渣特别容易沉淀，会造成带式压滤机、板框压滤机的脱水效果不好，损坏滤袋、滤布等。

3、木薯渣较难生物降解

通过反复试验，经过清洗烘干后的干木薯渣基本不能短时间产生沼气，而含木薯渣的废醪液能大量产气，其原因是木薯渣中夹带的高浓度有机废水在发生作用，废水中的COD_Cr产生沼气。所以，想通过在构筑物内提高停留时间，让木薯渣自行降解，是不可行的。

4、造成反应器淤塞、混合困难、进水堵塞。

根据以上提出的木薯渣的特点，一旦木薯渣进入反应器内，会很难自动出来，会造成反应器有效容积逐步减小，泥水混合困难，进水压力增加，进水管堵塞，需要定期进行开罐、放空清理。

5、造成好氧池淤塞、曝气系统堵塞

颗粒较小的木薯渣容易随水流进入好氧系统，在好氧池内沉积，堵塞曝气系统。尤其是在停留曝气一段时间后，堵塞现象更加严重。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种木薯酒精废水的生物处理工艺。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种木薯酒精废水的生物处理工艺，包括以下步骤：

(1)过滤处理：将废水蒸馏，馏出液进入混合处理罐中，剩余浓水经过沉砂池过滤，除去泥沙和木薯渣，过滤后的水进入集水池，在搅拌和曝气条件下处理5～6h，然后将混合处理罐中的馏出液导入集水池中混合，调节pH值为6～6.5；

(2)厌氧处理：将步骤(1)处理后的废水用水泵打入一级厌氧反应器中，在温度为58～62℃条件下进行一次厌氧处理，得到COD小于6000mg/L的一级厌氧水出水；然后通过筛分装置得到富集活性污泥的一级厌氧水的筛下物、富含渣泥的筛上物以及筛分后的出水；筛分后的出水进入分区多级内循环厌氧反应器，在温度为38～42℃的条件下进行二次厌氧处理，二次厌氧处理后的出水进入膜生物反应器进行脱氮处理及泥水分离；

(3)好氧处理：步骤(2)处理后的废水进入好氧池，通过连续曝气并加入臭氧进一步深度氧化处理，得到COD浓度小于80mg/L的好氧水出水；

(4)精细处理：将步骤(3)的好氧水出水通过纳滤装置(NF)进行深度处理或加入净水剂和粉末活性炭，通过降流式连续固定床进行处理，得到符合标准的排放水或回用水。

步骤(1)中所述馏出液与过滤进入集水池中的水的比例是1:(1.5～3)；所述的调节pH值是指用盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一种或两种以上的混合物调节pH值。

所述调节pH值的同时，还可加入1～10g/m³消泡剂进行消泡，或加入10～20g/m³的克菌灵P313进行调节；所述的消泡剂是指蔗糖酯、植物油、聚醚或硅油。

步骤(1)中所述的过滤过程如下：在沉砂池内依次安装150～160目的转筒式不锈钢滤网、砂水分离器和渣水分离器，浓水先通过滤网过滤，然后通过砂水分离器将沉砂池沉淀的泥沙排入集砂斗，集砂斗上设有滤液管，滤液排入集水池；渣水分离器将沉砂池沉淀的木薯渣排入集渣斗，集渣斗上设有滤液管，滤液排入集水池；所述的集砂斗设有排砂口，将沉淀的泥沙排入集砂车，送去沉砂堆放厂堆放；所述的集渣斗设有排渣口，将木薯渣排入集渣车，送去沉砂堆放厂堆放或送入螺旋挤压机挤压脱水后，送入热风炉干燥后，掺煤燃烧。

步骤(2)中所述的一级厌氧反应器是指全混合式高温厌氧反应器；所述筛分装置的筛孔直径为0.05～0.08毫米。

步骤(2)中所述的二次厌氧处理过程如下：一级厌氧水出水通过分区多级内循环厌氧反应器进行反应并实现气、固、液三相分离；三相分离后的废水送入陶瓷膜MBR系统进行处理；所述的陶瓷膜MBR系统主要由A/O池和管式膜设备组成；污水首先输送至A/O池，在其反硝化池进行反硝化反应，反硝化完的污水溢流到其硝化池中，进行硝化反应；将硝化反应后的污水输送到管式膜设备中，通过管式膜设备中的无机陶瓷膜超滤膜对污水进行固液分离。

所述的无机陶瓷膜超滤膜对污水进行固液分离的错流流速为1～7m/s，操作压力为0.3～0.4MPa。

所述的管式膜设备还外接有膜清洗系统，可在线清洗管式膜设备，所述的管式膜设备中采用聚氯丙烯超滤膜，聚氯丙烯超滤膜的孔径范围为30nm～50nm。

步骤(3)中所述的曝气是指采用转碟曝气机进行连续曝气；所述深度氧化处理的过程如下：转碟曝气机与风机连接，好氧水出水采用间歇吸引方式，工作5～8分钟，停止3分钟，好氧处理的水力停留时间为8～12小时。

步骤(4)中所述的净水剂是指聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)和改性硅藻土中的一种或两种以上的组合；所述的粉末活性炭是指粒径为150～180目的粉末活性炭。

步骤(4)中所述的净水剂和粉末活性炭优选质量比为9:1的改性硅藻土与150～180目粉末活性炭的组合，净水剂和粉末活性炭的总投放量为50～60mg/L。

本发明的处理工艺具有如下优点及有益效果：

(1)在稳定运行期，厌氧处理系统允许进水COD浓度的变化范围为(4500～8500)mg/l，进水有机负荷为(9.5～15.5)kgCOD/(m³.d)，水力停留时间为小于24小时，厌氧生物反应器对COD的平均去除率达74.6％；

(2)该组合工艺稳定运行时，废水COD的去除率最高可达98％以上，出水水质可达到综合排放一级标准，采用两级厌氧、厌氧活性污泥浓缩回用等技术，强化了厌氧操作，降低了投资及排放废水中的COD含量，提高了沼气收率，实现了厌氧污泥的减量排放，解决了制约酒精生产实现清洁生产的关键技术瓶颈，经济和社会效益明显；

(3)采用两级厌氧工艺处理高浓度有机废水，能使废水中的有机物通过厌氧菌作用最大限度地产生沼气，保证产气量；对废水处理而言，厌氧比好氧节能，所以从节能方面考虑，应尽可能在厌氧段去除更多的有机物；两级厌氧产生的沼气收集利用，废水进入后续好氧段继续处理；整个处理工艺流程简洁，管理方便，生产运行能耗低，处理效率高、污泥产量少且易于处置；

(4)本发明的工艺用膜生物反应器取代传统的二沉池，可以防止高污泥负荷情况运行出现污泥膨胀现象，使得泥水分离效果不佳，出水不达标；AO工艺在脱氮方面具有很大优势，而生物膜系统又有利于硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高，从而保证整个系统具有很高的脱氮效果；

(5)本发明陶瓷膜MBR系统中的无机陶瓷膜超滤膜能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相对极大丰富，活性污泥驯化、增殖过程大大缩短，处理的深度和系统抗冲击能力得以加强。

(6)本发明的处理工艺，提高了厌氧处理效率，减轻了后续好氧处理负荷，该工艺简单、处理效果好、综合费用低、实现环境效益和经济效益的和谐统一。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，包括以下步骤：

(1)过滤处理

先将废水蒸馏，将蒸馏后的部分废水放到混合处理罐中，其余蒸馏后的废水经过沉砂池，在沉砂池内依次安装150至160目的转筒式不锈钢滤网、砂水分离器和渣水分离器，通过上述分离器过滤废水；砂水分离器将沉砂池沉淀的泥沙排入集砂斗，集砂斗上设有滤液管，滤液排入集水池；渣水分离器将沉砂池沉淀的大块木薯渣排入集渣斗，斗上设有滤液管，滤液也排入同一集水池；上述滤液在集水池中停留5-6小时，在集水池中设搅拌装置或曝气搅拌系统，之后将混合处理罐的蒸馏后部分废水加入其中然后进行pH值调节，使集水池中的废水pH值达到6-6.5；这样的pH值范围可使后续的处理效果达到最佳。

集砂斗设有排砂口，将沉砂排入集砂车，送去沉砂堆放厂堆放；集渣斗设有排渣口，将木薯渣排入集渣车，送去沉砂堆放厂堆放或送入螺旋挤压机挤压脱水后，送入热风炉干燥后，掺煤燃烧；沉砂池进水口、集砂斗和集渣斗都留有二沉池出水回流管，用于对沉砂和木薯渣的清洗，同时调节废醪液的粘度。

(2)厌氧处理

将步骤(1)处理后的废水用水泵直接打入一级厌氧反应器，一级厌氧反应器采用厌氧罐，设置换热器，控制厌氧罐的操作温度，厌氧罐为全混合式高温厌氧反应器，分为木薯渣沉淀区、进水区、反应区、出水区、气体收集区六部分，厌氧罐配套建有自动排渣装置，厌氧操作温度控制为58～62℃，厌氧操作的容积负荷达到8.3kgCOD/m³.d以上，废水经一次厌氧处理后，得到COD小于6000mg/L一级厌氧水出水；一级厌氧水出水，通过筛分装置得到富集活性污泥的一级厌氧水的筛下物及富含渣泥的筛上物，筛分装置的筛孔直径为0.05～0.08毫米，筛孔直径及筛分物料停留时间的变化使活性污泥的回收率控制位为50％～60％。

筛分后的一级厌氧水出水来到分区多级内循环厌氧反应器进行二级厌氧，分区多级内循环厌氧反应器由两个UASB反应器上下重叠串联而成，在中温38～42℃厌氧菌的作用下去除COD和SS，然后经过上流式污泥床-过滤器(UBF)，进行厌氧反应，分解、吸附污水中有机物；之后经过三相分离后的废水送入陶瓷膜MBR系统进行处理；所述的陶瓷膜MBR系统主要由A/O池和管式膜设备组成；污水首先输送至A/O池，在其反硝化池进行反硝化反应，反硝化完的污水溢流到其硝化池中，进行硝化反应；将硝化反应后的污水输送到管式膜设备中，通过管式膜设备中的无机陶瓷膜超滤膜对污水进行固液分离，分离的水回流至上流式污泥床-过滤器；同时对A/O池和无机陶瓷膜超滤膜曝气处理；厌氧处理的水力停留时间为18至20小时；厌氧处理后的出水进行泥水分离，部分颗粒污泥回流进入一级厌氧反应器，部分剩余污泥进入污泥浓缩池或者外销作为颗粒污泥种泥；

所述A/O池中的污泥有一部分回流到UASB池，所的管式膜设备还外接有膜清洗系统，可在线清洗管式膜设备，所述的管式膜设备中无机陶瓷膜超滤膜的孔径范围为30nm～50nm。

(3)好氧处理

经步骤(2)厌氧处理后的出水进入好氧池，对好氧池采用转碟曝气机进行连续曝气并加入臭氧对好氧水进行进一步深度氧化处理，深度氧化处理后的污水COD浓度小于80mg/L，该转碟曝气机与风机连接，好氧池的出水采用间歇吸引方式，工作5～8分钟，停止3分钟，好氧生物处理的水力停留时间为8至12小时；之后出水进入产水池中，然后进入纳滤装置(NF)进行深度处理，纳滤膜出水达标排放用于绿化或者灌溉；

好氧池的出水管线处设有自吸泵，任何故障导致风机停止运作时，自吸泵停止，阻止出水进入纳滤装置进行过滤。

(4)精细处理

精细处理主要采用沉淀处理，通过加入质量比为9:1的改性硅藻土和150～180目粉末活性炭的组合，采用降流式连续固定床进行处理，去除废水中的悬浮胶体物质，使得最后的出水COD达到75mg/L；所有剩余污泥经过浓缩、脱水处理后外运用作肥料，或者实施填埋处理；产生的沼气被综合利用，出水达标后排入地表水体或者综合回收利用。

本实施例中，一级厌氧反应器出水从反应器中下部进入厌氧罐，通过废水产生的沼气和进水在反应器内形成完全废水和污泥完全混合，高温厌氧菌将废水中的COD转换为沼气排出，同时实现污泥的增长。

本实施例中，每个厌氧罐配套建有自动排渣装置，可以根据罐内木薯渣沉积情况，定时定量对管内木薯渣进行清理排放，在保证反应器正常运行的情况下，在木薯渣排放过程中，尽可能少的减少污泥的排放，保证反应器仍可在较高的负荷下运行。

本实施例中一级厌氧操作产生的沼气送至沼气储罐，沼气产量与传统工艺比较提高了20％以上，沼气中甲烷纯度为50～65％，一次厌氧罐排放的含有大量渣泥的一次厌氧出水送至污泥沉淀浓缩装置，通过污泥沉淀浓缩装置沉淀操作得到浓缩的活性污泥，在富集活性污泥的一级厌氧水中，由于同时也含有可以进一步消化降解的富含有机物的固体小颗粒，也随浓缩活性污泥返回一级厌氧罐重新进行消化处理，增加沼气产量，较高的活性污泥浓度，使废水一级厌氧操作的容积负荷大于7.0kgCOD/m³·d；筛上物渣泥送至液固分离机，通过液固分离机将渣泥进一步脱水浓缩，脱水后的渣泥固相含水量为60～75％。脱水后的渣泥继续送至渣泥干燥装置干燥，烘干后得到的干糟作为干燥装置的燃料使用。

本实施例中，分区多级内循环厌氧反应器由两个UASB反应器上下重叠串联而成，底部为进水区和回流出水区，下部的第一反应室为高负荷区，上部的第二反应室为低负荷区；每个厌氧反应室的顶部各设一个气、固、液三相分离器和沼气收集器；两反应室之间设有沼气提升管，在第二反应室上部设有三相分离系统，反应器的顶部有三相分离包；

两反应室和三相分离包用沼气提升管和回流管相连。在第一反应室的沼气收集器设沼气提升管直通反应器顶的气、液分离包。分离包的底部设一回流管直通至反应器的底。

曝气系统不仅对A/O池曝气提供氧源，而且在无机陶瓷膜超滤膜产生气液两相流控制膜污染，气液两相流回到消化反应池，加大了气液混合效果，从而提高了生化效率与膜抗污染性能；经膜分离后的气液固混合污泥回流到A/O池中，渗透清液输入中间罐。

填料筛选了聚烯烃类和聚酰胺中的一种或几种，混合以亲水、吸附或抗热氧助剂，采用拉丝、丝条制毛工艺，将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上，丝条呈立体均匀排列辐射状态。

本实施例中，混合处理罐中的馏出液与过滤进入集水池中的水比例是1:1.5～3；废水混合调节pH使用盐酸、硫酸、硝酸或磷酸，或者其中两种酸的混合。调节pH后，可加入1～10g/m³消泡剂进行消泡，所述的消泡剂采用蔗糖酯、植物油、聚醚或硅油；或加入10～20g/m³的克菌灵P313进行调节，调节pH后，其COD调节到6500～7000mg/L。

所述的无机陶瓷膜超滤膜中产生气液两相流的曝气量占总曝气量的10％～30％。另外，所述的无机陶瓷膜超滤膜对污水进行固液分离的错流流速为1～7m/s，操作压力为0.3～0.4MPa。

厌氧反应器的出水，通过薄壁堰均匀配水后，自流进入后续接触氧化反应系统中进行处理。厌氧反应器出水进入接触氧化池，在好氧微生物的作用下，将废水中的有机物最终转化为CO₂和水，使废水最终达标排放。

填料在有效区域内能全方位均匀舒展满布，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能均匀的附着在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，而且在运行过程中获得愈来愈大的比表面积，同时又能进行良好的新陈代谢。

接触氧化段的泥水混合液大部分回流至厌氧段，以达到脱氮的目的。氧化沟工艺可以完成有机污染物的去除、硝化反硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能。

好氧污泥、多余的厌氧污泥及加药沉淀污泥的处理工艺主要采用重力浓缩+卧式螺旋脱水机进行脱水处理，或打回一级厌氧反应器，重新进入厌氧系统进行减量化处理。经过脱水处理后，污泥含水率可达到80％以下。

本实施例的好氧曝气采用转碟曝气机对废水进行充氧，防止细小的颗粒堵塞鼓风曝气要用的曝气头，还可以对废水起到一定的降温作用，降低废水温度，提高好氧去除率，同时，可实现不停止进水条件下的设备维修。

活性污泥浓度可以提高到11000～12000mg/L，且不需要设生化沉淀池，故大大减少占地面积。显著减轻了后续环保工序的处理压力，有利于环保。木薯酒精混合废水含有一定量的营养物质及生长因子，回用后能提高木薯酒精发酵工序的酒份，与传统工艺比较，可以提高酒份0.1～0.3％(v/v)。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于包括以下步骤：

(4)精细处理：将步骤(3)的好氧水出水通过纳滤装置进行深度处理，或加入净水剂和粉末活性炭通过降流式连续固定床进行处理，得到符合标准的排放水或回用水。

2.根据权利要求1所述的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于：步骤(1)中所述馏出液与过滤进入集水池中的水的比例为1:(1.5～3)；所述的调节pH值是指用盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一种或两种以上的混合物调节pH值。

3.根据权利要求1所述的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于：所述调节pH值的同时，还加入1～10g/m³消泡剂进行消泡，或加入10～20g/m³的克菌灵P313进行调节；所述的消泡剂是指蔗糖酯、植物油、聚醚或硅油。

4.根据权利要求1所述的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于：步骤(1)中所述的过滤过程如下：在沉砂池内依次安装150～160目的转筒式不锈钢滤网、砂水分离器和渣水分离器，浓水先通过滤网过滤，然后通过砂水分离器将沉砂池沉淀的泥沙排入集砂斗，集砂斗上设有滤液管，滤液排入集水池；渣水分离器将沉砂池沉淀的木薯渣排入集渣斗，集渣斗上设有滤液管，滤液排入集水池；所述的集砂斗设有排砂口，将沉淀的泥沙排入集砂车，送去沉砂堆放厂堆放；所述的集渣斗设有排渣口，将木薯渣排入集渣车，送去沉砂堆放厂堆放或送入螺旋挤压机挤压脱水后，送入热风炉干燥后，掺煤燃烧。

5.根据权利要求1所述的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于：步骤(2)中所述的一级厌氧反应器是指全混合式高温厌氧反应器；所述筛分装置的筛孔直径为0.05～0.08毫米。

6.根据权利要求1所述的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于：步骤(2)中所述的二次厌氧处理过程如下：一级厌氧水出水通过分区多级内循环厌氧反应器进行反应并实现气、固、液三相分离；三相分离后的废水送入陶瓷膜MBR系统进行处理；所述的陶瓷膜MBR系统主要由A/O池和管式膜设备组成；污水首先输送至A/O池，在其反硝化池进行反硝化反应，反硝化完的污水溢流到其硝化池中，进行硝化反应；将硝化反应后的污水输送到管式膜设备中，通过管式膜设备中的无机陶瓷膜超滤膜对污水进行泥水分离。

7.根据权利要求6所述的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于：所述的无机陶瓷膜超滤膜对污水进行泥水分离的错流流速为1～7m/s，操作压力为0.3～0.4MPa。

8.根据权利要求1所述的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于：步骤(3)中所述的曝气是指采用转碟曝气机进行连续曝气；所述深度氧化处理的过程如下：转碟曝气机与风机连接，好氧水出水采用间歇吸引方式，工作5～8分钟，停止3分钟，好氧处理的水力停留时间为8～12小时。

9.根据权利要求1所述的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于：步骤(4)中所述的净水剂是指聚合氯化铝、聚丙烯酰胺和改性硅藻土中的一种或两种以上的组合；所述的粉末活性炭是指粒径为150～180目的粉末活性炭。

10.根据权利要求1所述的一种木薯酒精废水的生物处理工艺，其特征在于：步骤(4)中所述的净水剂是指改性硅藻土，所述的粉末活性炭是指粒径为150～180目粉末活性炭；净水剂与粉末活性炭的质量比为9:1；净水剂和粉末活性炭的总投放量为50～60mg/L。