CN109574395A - 一种发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水净化除臭方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水净化除臭方法，所述方法步骤如下：废水经旋流器(2)分离后，脱渣废水进入废水监控缓冲室(14)，选择性通过一级热交换系统(3)、陶瓷膜超滤‑纳滤联运系统(6)、高温厌氧发酵罐(7)、二级热交换系统(8)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)，泵入中水收集池(13)，而产生的污泥泵入污泥池(15)，经板框压滤机(16)脱水后，送有资质单位处理，滤液泵入沉降池(9)。
Description
技术领域：
本发明属于工业废气处理领域，具体涉及一种发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水净化除臭方法。
技术背景：
冬虫夏草Chinese cordyceps，Ophiocordyceps sinensis(Berk.)G.H.Sung etal.是冬虫夏草菌寄生在蝙蝠蛾幼虫上形成的菌核与子座的干燥体，是我国的名贵强壮滋补类中药材，具有多种药理作用。虫草多糖是冬虫夏草的主要有效成分之一。作为一类新型的生物免疫调节剂,是其中有极其重要的医用价值生理活性物质。虫草多糖可提高人体免疫功能，升高白细胞，临床已用于治疗恶性肿瘤。本公司生产的发酵虫草菌粉系采用中国医学科学院药物研究所从天然虫草中分离的菌株经发酵生产而得，经毒理、药理、化学研究，均与原分离株天然虫草化学组成、药理作用基本一致，可替代天然虫草生产虫草制品，以弥补自然资源的短缺。
发酵虫草菌粉生产过程中所产生的发酵消罐废水、提取岗位冲洗废水及提取岗位产生的发酵滤液具有化学组分复杂、水量大、含有固体颗粒物、特征性异味等特征，符合医药行业的整治范围，需要进行治理后达标排放。发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水主要成分为水、蛋白质、培养基残留、虫草菌丝体、葡萄糖及虫草多糖，并含有发酵中产生的少量H2S、NH3、有机酸等臭气成分。主要污染物平均中值为：COD：8000mg/l；氨氮：600mg/l；悬浮物：500mg/l；BOD：4200mg/l；色度：300；总磷：300mg/l。
近年来，随着国家环保要求的提高和标准的进一步严格，公司发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水零排放势在必行。目前，公司发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水采用一级高温厌氧发酵处理，处理后的水体主要污染物平均中值为：COD：450mg/l；氨氮：40mg/l；悬浮物：200mg/l；BOD：220mg/l；色度：80；总磷：4mg/l。虽能大幅降低COD、氨氮、悬浮物、BOD、色度及总磷，但仍存在废水质控指标超标，臭气偏重，处理能力难以达到国家医药行业新排放标准，需经工业园区污水处理厂进一步处理。
提取岗位产生的发酵滤液含有2～6‰的虫草多糖，对发酵滤液中的虫草多糖进行回收利用，不仅可以减轻生产废水处理压力，也可以在产生一定的经济效益。
为此，发明人对现有废水处理工艺进行调整，采用资源回收利用并二级高、中温厌氧发酵处理相结合的方式，以提高发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水处理效率及资源利用率。解决了现有技术处理的发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水质控指标超标，臭气偏重、处理能力难以达到国家医药行业新排放标准的缺点。
发明内容：
本发明的目的是提供一种发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水的净化除臭方法，本发明的方法能够有效的提高发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水处理效率，使发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水排放达到国家医药行业新排放标准。为了实现以上目的，本发明采用本发明的废水处理系统进行处理，所述方法步骤如下：
将发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水经旋流器(2)分离后，脱渣废水进入布有温度、废水浓度监测传感器的废水监控缓冲室(14)，在线自动监测控制系统(1)获取监测传感器监测数据信号后，经按各设备废水处理能力设置的标准延时转换函数集逻辑计算形成信号反馈，自控全系统电磁阀及水泵启闭，使脱渣废水按预设方式选择性通过一级热交换系统(3)、陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)、高温厌氧发酵罐(7)、二级热交换系统(8)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)，在线检测达标后的废水泵入中水收集池(13)供生产再利用或排放；其中经过高温厌氧发酵罐(7)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)产生的污泥泵入污泥池(15)，经板框压滤机(16)脱水后，进一步处理。
其中所述的发酵虫草菌粉生产过程中产生系统废水主要污染物平均中值为：COD：8000mg/l；氨氮：600mg/l；悬浮物：500mg/l；BOD：4200mg/l；色度：300；总磷：300mg/l。
其中所述的发酵虫草菌粉生产过程中产生系统废水系指发酵虫草菌粉生产过程中所产生的发酵消罐废水、提取岗位冲洗废水及提取岗位产生的发酵滤液，废水主要成分为水、蛋白质、培养基残留、虫草菌丝体、葡萄糖及虫草多糖，并含有发酵中产生的少量H2S、NH3、有机酸等臭气成分。
优选的，本发明所述的方法，当温度信号大于热交换系统启动温度时，一级热交换系统(3)进水电磁阀开启，一级热交换系统(3)启动工作，否则，一级热交换系统(3)进水电磁阀关闭，旁通电磁阀开启，一级热交换系统(3)短过；当虫草提取岗位过滤指示信号开启，且COD≥2000mg/l，氨氮≥100mg/l，悬浮物≥100mg/l，BOD≥2200mg/l，色度≥100，总磷≥100mg/l，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)进水电磁阀开启，当进料量达到陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)处理低限时，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)启动工作，当虫草提取岗位过滤指示信号关闭，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)进水电磁阀关闭，旁通电磁阀开启，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)短过，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)处理完料液后，启动纯化水自清洗进程；当COD≥3000mg/l，BOD≥2200mg/l，高温厌氧发酵罐(7)进水电磁阀开启，否则，短过；当温度信号大于热交换系统启动温度时，二级热交换系统(8)进水电磁阀开启，二级热交换系统(8)启动工作，否则，短过；当COD≥20mg/l，或氨氮≥1mg/l，或悬浮物≥3mg/l，或BOD≥4mg/l，或色度≥8或总磷≥0.2mg/l，沉降池(9)进水电磁阀开启，否则，短过；当悬浮物≥3mg/l，气浮池(10)进水电磁阀开启，否则，短过；当PH≤6.5或≥7.5，调节池(11)进水电磁阀开启，否则，短过；当COD≥20mg/l，或氨氮≥1mg/l，或悬浮物≥3mg/l，或BOD≥4mg/l，或色度≥8或总磷≥0.2mg/l，中温UASB反应器(12)进水电磁阀开启，否则，短过；在线检测达标后的废水泵入中水收集池(13)供生产再利用或排放；其中经过高温厌氧发酵罐(7)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)产生的污泥泵入污泥池(15)，经板框压滤机(16)脱水后，进一步处理。
本发明采用的废水处理系统由在线自动监测控制系统(1)、旋流器(2)、一级热交换系统(3)、空气系统(4)、纯化水清洗系统(5)、陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)、高温厌氧发酵罐(7)、二级热交换系统(8)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)、中水收集池(13)组成。
所述的在线自动监测控制系统(1)由布设于气、液流管路上的用于在线监测温度、压力、流速、流量、COD、氨氮、悬浮物、BOD、色度总磷及药剂浓度的智能传感器，控制气、液体流向及流量的电磁阀，控制鼓风机及输料泵运行的变频器及用于记录、显示、控制发酵和操作过程的工控机组成。工控机内配备的同步传输子系统可将所有在线监测信息及配属环境监测信息自动上传至公司信息中心远程监控平台，由平台完成所有信息的分析、统计、存储和业务支撑工作。必要时，可由平台远程控制废水处理系统。
所述的旋流器(2)是用于分离废水中的固体颗粒物的脱泥旋流器系统。为避免生产其他废水对提取岗位产生的发酵滤液的回收提取造成二次污染，发酵滤液所配旋流器及一级热交换系统与其他旋流器及一级热交换系统物理隔离。
所述的一、二级热交换系统(3)(8)是用于回收热能的水冷换热系统。回收的热水交公司动力部门利用。热交换系统仅当废水温度偏高时自控启动，常温或温度未达换热需求指标时，系统不启用。
所述的空气系统(4)是用于气浮池、调节池、板框压滤机及系统空气吹扫。
所述的纯化水清洗系统(5)是用于提供陶瓷膜超滤-纳滤联运系统清洗所用水的RO(Reverse Osmosis)膜反渗透制水系统。
所述的陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)为用于富集虫草多糖等中高分子物质的过滤联运系统。其中，陶瓷膜超滤平均膜孔径为200～500nm；陶瓷膜纳滤平均膜孔径为4～20nm。虫草发酵滤液先经陶瓷膜超滤系统除去蛋白质等大分子物质后，再由陶瓷膜纳滤系统除去水及无机盐等小分子物质，虫草发酵滤液经陶瓷膜超滤-纳滤联运系统浓缩至原体积的约1/10后，由泵输往虫草多糖提取车间，用于多糖提取；陶瓷膜超滤截留的含蛋白质等大分子物质的溶液由泵输往高温厌氧发酵罐做进一步处理，陶瓷膜纳滤系统收集的水溶液由泵输往沉降池做进一步处理。所述的高温厌氧发酵罐(7)是一种高温厌氧发酵的发酵罐，温度控制在55±2℃，通过高温厌氧菌去除大部分COD和SS。高温厌氧发酵所产生的沼气集中收集后，供动力车间使用。
所述的沉降池(9)为长方形沉降池。污水从沉降池的一侧流入，由池的另一端流出。沉降池所投混凝剂平均用量为：PAM(Polyacrylamide)：5mg/l；PAC(PolyaluminiumChloride)：125mg/l。沉淀产生的污泥用刮泥机刮至进口处下方的污泥仓斗内，每日清除1～2次。
所述的气浮池(10)是运用大量微气泡扑捉吸附细小颗粒胶黏物使之上浮，达到固液分离的方形池子。气浮形成的废渣用刮渣机收集后，每日清除1～2次。
所述的调节池(11)是用于调节水质、水量的方形水池，以减少对后续中温UASB反应器中起生化反应的微生物的影响。池内设pH监控、调节设备,以稳定污水的pH值，并通过曝气去除部分COD。调节池所投化学试剂依次是次氯酸钠、氢氧化钠；化学试剂初始浓度依次是为7％、10％。次氯酸钠、氢氧化钠、PAM及PAC具体投用量根据在线监测数据自主调节。
所述的中温UASB反应器(12)是一种中温上流式厌氧污泥床反应器，温度控制在37±1℃，通过中温厌氧菌去废水中的COD和SS。中温厌氧发酵所产生的沼气集中收集后，供动力车间使用。
所述的中水收集池(13)是用于收集处理好的中水，在线检测达标后的废水泵入中水收集池，供公司生产再利用或排放。
所述达标废水为达到国家医药行业新排放标准的水体。
本发明的废水处理系统是本发明人根据生产过程的实际情况，自行设计，制造并安装的。
本发明的创新之处在于：
1、在原有水处理系统的基础上，增加陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)，使提取岗位产生的发酵滤液中的有效物质虫草多糖得到充分回收和利用，既减轻生产污水处理系统的压力，也增加虫草发酵液的综合经济效益；
2、在原有单一高温厌氧发酵罐(7)的基础上，增加了中温UASB反应器(12)，有效的提升了生产污水中有机物的处理能力；
3、在线自动监测控制系统(1)引进及废水监控缓冲室(14)设置，有效的提升了在线监控水平，既有利于污水处理过程控制，也有利于污水排放多中心远程监督。
4、生产污水处理达标后，无需经工业园区污水处理厂进一步处理。便可供公司生产再利用或排放，既减少了排放处理费用，又提高了水资源的综合利用水平。本发明的方法和现有废水处理方法相比具有优越性，具体技术指标数据比较如下：
表1：技术指标数据
附图说明
图1本发明的废水处理系统示意图，其中的各个部件如上描述。
具体实施方式
通过以下具体实施例对本发明作进一步的说明，但不作为限制。
实施例1
1)设定热交换系统启动温度40℃，沉降池所投混凝剂平均用量为：PAM：5mg/l；PAC：125mg/l。调节池所投化学试剂依次是次氯酸钠、氢氧化钠；化学试剂初始浓度依次是为7％、10％。处理后的水体主要污染物排放标准为：COD：≤20mg/l；氨氮：≤1.0mg/l；SS：≤3mg/l；BOD：≤4mg/l；色度：≤8；总磷：≤0.2mg/l；PH：6.5～8.5；水温：≤35℃。
2)来自发酵虫草菌粉生产过程中产生发酵罐消罐废水经旋风分离器分离后，脱渣废水进入布有温度、废水浓度监测传感器的废水监控缓冲室，根据监测传感器监测数据，自控电磁阀及水泵将脱渣废水选择性通过一级热交换系统、高温厌氧发酵罐、二级热交换系统、沉降池、气浮池、调节池、中温UASB反应器，在线检测达标后的废水泵入中水收集池供公司生产再利用或排放。
3)监控数据显示：废水温度：100℃，COD：5000mg/l；氨氮：90mg/l；悬浮物：400mg/l；BOD：3000mg/l；色度：290；总磷：60mg/l。中水收集池中水体：COD：18mg/l；氨氮：0.9mg/l；SS：2mg/l；BOD：3.5mg/l；色度：7；总磷：0.17mg/l；PH：7.0；水温：35℃。完全符合国家排放标准(水污染物综合排放标准(DB11-307-2013)及恶臭污染物排放标准GB14554-93)。
实施例2
1)设定热交换系统启动温度40℃，沉降池所投混凝剂平均用量为：PAM：5mg/l；PAC：125mg/l。调节池所投化学试剂依次是次氯酸钠、氢氧化钠；化学试剂初始浓度依次是为7％、10％。处理后的水体主要污染物排放标准为：COD：≤20mg/l；氨氮：≤1.0mg/l；SS：≤3mg/l；BOD：≤4mg/l；色度：≤8；总磷：≤0.2mg/l；PH：6.5～8.5；水温：≤35℃。
2)来自发酵虫草菌粉提取岗位产生的发酵滤液经旋风分离器分离后，脱渣废水进入布有温度、废水浓度监测传感器的废水监控缓冲室，根据监测传感器监测数据，自控电磁阀及水泵将脱渣废水选择性通过一级热交换系统、陶瓷膜超滤-纳滤联运系统、高温厌氧发酵罐、二级热交换系统、沉降池、气浮池、调节池、中温UASB反应器，在线检测达标后的废水泵入中水收集池供公司生产再利用或排放。
3)监控数据显示：废水温度：25℃，COD：8000mg/l；氨氮：600mg/l；悬浮物：500mg/l；BOD：4200mg/l；色度：300；总磷：300mg/l。中水收集池中水体：COD：17mg/l；氨氮：0.9mg/l；SS：2mg/l；BOD：3.5mg/l；色度：5；总磷：0.14mg/l；PH：7.0；水温：35℃。完全符合国家排放标准(水污染物综合排放标准(DB11-307-2013)及恶臭污染物排放标准GB14554-93)。
实施例3
1)设定热交换系统启动温度40℃，沉降池所投混凝剂平均用量为：PAM：5mg/l；PAC：125mg/l。调节池所投化学试剂依次是次氯酸钠、氢氧化钠；化学试剂初始浓度依次是为7％、10％。处理后的水体主要污染物排放标准为：COD：≤20mg/l；氨氮：≤1.0mg/l；SS：≤3mg/l；BOD：≤4mg/l；色度：≤8；总磷：≤0.2mg/l；PH：6.5～8.5；水温：≤35℃。
2)来自发酵虫草菌粉生产过程中产生的环境清洗废水经旋风分离器分离后，脱渣废水进入布有温度、废水浓度监测传感器的废水监控缓冲室，根据监测传感器监测数据，自控电磁阀及水泵将脱渣废水选择性通过一级热交换系统、高温厌氧发酵罐、二级热交换系统、沉降池、气浮池、调节池、中温UASB反应器，在线检测达标后的废水泵入中水收集池供公司生产再利用或排放。
3)监控数据显示：废水温度：25℃，COD：1000mg/l；氨氮：20mg/l；悬浮物：100mg/l；BOD：500mg/l；色度：90；总磷：30mg/l。中水收集池中水体：COD：11mg/l；氨氮：0.8mg/l；SS：2mg/l；BOD：2.6mg/l；色度：3；总磷：0.08mg/l；PH：7.0；水温：35℃。完全符合国家排放标准(水污染物综合排放标准(DB11-307-2013)及恶臭污染物排放标准GB14554-93)。
Claims (6)
1.一种发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水净化除臭方法，采用废水处理系统进行处理，其特征在于：所述方法，步骤如下：将发酵虫草菌粉生产过程中产生的废水经旋流器(2)分离后，脱渣废水进入布有温度、废水浓度监测传感器的废水监控缓冲室(14)，在线自动监测控制系统(1)获取监测传感器监测数据信号后，经按各设备废水处理能力设置的标准延时转换函数集逻辑计算形成信号反馈，自控全系统电磁阀及水泵启闭，使脱渣废水按预设方式选择性通过一级热交换系统(3)、陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)、高温厌氧发酵罐(7)、二级热交换系统(8)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)，在线检测达标后的废水泵入中水收集池(13)供生产再利用或排放；其中经过高温厌氧发酵罐(7)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)产生的污泥泵入污泥池(15)，经板框压滤机(16)脱水后，进一步处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中所述的发酵虫草菌粉生产过程中产生系统废水主要污染物平均中值为：COD：8000mg/l；氨氮：600mg/l；悬浮物：500mg/l；BOD：4200mg/l；色度：300；总磷：300mg/l。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中所述的发酵虫草菌粉生产过程中产生系统废水系指发酵虫草菌粉生产过程中所产生的发酵消罐废水、提取岗位冲洗废水及提取岗位产生的发酵滤液，废水主要成分为水、蛋白质、培养基残留、虫草菌丝体、葡萄糖及虫草多糖，并含有发酵中产生的少量H2S、NH3、有机酸等臭气成分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述的废水处理系统，当温度信号大于热交换系统启动温度时，一级热交换系统(3)进水电磁阀开启，一级热交换系统(3)启动工作，否则，一级热交换系统(3)进水电磁阀关闭，旁通电磁阀开启，一级热交换系统(3)短过；当虫草提取岗位过滤指示信号开启，且COD≥2000mg/l，氨氮≥100mg/l，悬浮物≥100mg/l，BOD≥2200mg/l，色度≥100，总磷≥100mg/l，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)进水电磁阀开启，当进料量达到陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)处理低限时，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)启动工作，当虫草提取岗位过滤指示信号关闭，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)进水电磁阀关闭，旁通电磁阀开启，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)短过，陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)处理完料液后，启动纯化水自清洗进程；当COD≥3000mg/l，BOD≥2200mg/l，高温厌氧发酵罐(7)进水电磁阀开启，否则，短过；当温度信号大于热交换系统启动温度时，二级热交换系统(8)进水电磁阀开启，二级热交换系统(8)启动工作，否则，短过；当COD≥20mg/l，或氨氮≥1mg/l，或悬浮物≥3mg/l，或BOD≥4mg/l，或色度≥8或总磷≥0.2mg/l，沉降池(9)进水电磁阀开启，否则，短过；当悬浮物≥3mg/l，气浮池(10)进水电磁阀开启，否则，短过；当PH≤6.5或≥7.5，调节池(11)进水电磁阀开启，否则，短过；当COD≥20mg/l，或氨氮≥1mg/l，或悬浮物≥3mg/l，或BOD≥4mg/l，或色度≥8或总磷≥0.2mg/l，中温UASB反应器(12)进水电磁阀开启，否则，短过；在线检测达标后的废水泵入中水收集池(13)供生产再利用或排放；其中经过高温厌氧发酵罐(7)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)产生的污泥泵入污泥池(15)，经板框压滤机(16)脱水后，进一步处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述的废水处理系统，由在线自动监测控制系统(1)、旋流器(2)、一级热交换系统(3)、空气系统(4)、纯化水清洗系统(5)、陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)、高温厌氧发酵罐(7)、二级热交换系统(8)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)、中水收集池(13)组成。
6.一种废水处理系统，其特征在于，由在线自动监测控制系统(1)、旋流器(2)、一级热交换系统(3)、空气系统(4)、纯化水清洗系统(5)、陶瓷膜超滤-纳滤联运系统(6)、高温厌氧发酵罐(7)、二级热交换系统(8)、沉降池(9)、气浮池(10)、调节池(11)、中温UASB反应器(12)、中水收集池(13)组成。
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