CN110642436A - 一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统及方法 - Google Patents

一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统及方法，属于污水处理技术领域。本发明通过集水池对前端生化处理产水进行收集，平衡高级氧化系统的处理流量；通过高级氧化单元去除废水中残余的色度、CODCr等污染物；通过碱析单元对水中的污染物进行碱析，对水中淤泥和有机污染物进行絮凝，并通过碱析单元中的膜单元将固体杂质与液体进行分离；通过电催化氧化单元对膜分离后的清液进行电催化氧化处理，保证产水达标。本发明提供的处理系统能够有效去除酱香型白酒酿造废水中残余的CODCr及显色微粒，不产生浓缩液，其运行成本低，不产生二次污染。

Description

一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统及方法。
背景技术
酱香型白酒生产企业主要集中于我国西南地区赤水河流域，此地酒厂数量多，且均布赤水河沿岸。酱香型白酒酿造以该地区所产红高粱为主要原料，在酿造过程中产生的锅底水、窖底水产量大，且其CODCr含量可高达50000mg/L以上。
目前，该地区酱香型白酒生产废水多为集中处理，集中净水厂一、二级处理常采用物理过滤+生化处理的方法，经过二级处理的酱香型白酒废水依然各项污染物指标难以达到严格的行业排放标准要求，需要进行深度处理。目前，实际能够用在白酒废水深度处理的技术不多，仅光催化氧化技术及NF/RO工艺在酱香型白酒废水处理中有一定的应用。前者可脱除一定的色度，但CODCr去除率低，且白酒废水生化产水依然残留较高的色度，光能传递效率较低，影响反应效率；后者，如专利《一种白酒酿制废水的高效脱色处理工艺》(专利号：201410335693.X)介绍的MBR+NF处理方法，虽然产水水质较优，但由于生化反应处理系统产水残留较多量的黏性显色微粒，导致NF膜堵塞严重，膜通量下降迅速导致产水率降低，处理水量不能保证，洗膜成本较高、膜通量恢复效果不佳，同时产生的浓缩液处理成本高昂，若回流至处理系统前端会导致生化反应系统产水色度及CODCr越来越高，形成恶性循环，最终使处理系统崩溃。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统及方法。本发明提供的处理系统能够有效去除酱香型白酒酿造废水中残余的CODCr及显色微粒，不产生浓缩液。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统，包括集水池；
入口与所述集水池出口连通的高级氧化塔；所述高级氧化塔设置有加药口；
入口与所述高级氧化塔出口连通的碱析单元；所述碱析单元内部包括曝气系统和膜单元；所述碱析单元设置有加药口、固体出料口与液体出料口；
入口与所述碱析单元液体出料口连通的电催化氧化单元。
优选的，所述膜单元所用膜为PTFE或PVDF的中空纤维膜，所述膜的孔径为0.1～0.2μm，膜通量为0.5～0.8m3/(m2·day)。
优选的，所述电催化氧化单元内包括电极组、电解槽和电源。
优选的，所述电极组包括阴极和阳极，所述阴极的材质为不锈钢和/或钛，所述阳极为涂有催化涂层的电极板或电极网，所述催化涂层的材质为钌氧化物、铱氧化物、钽氧化物、铂氧化物、铅氧化物和锡氧化物中的一种或几种。
本发明提供了利用上述系统对酱香型白酒酿造废水深度脱色处理的方法，包括以下步骤：
(1)对酱香型白酒酿造废水进行前端生化处理，得到生化处理产水，使用集水池对所述生化处理产水进行收集；
(2)所述集水池中的生化处理产水进入高级氧化反应塔与氧化药剂混合，进行高级氧化反应，得到高级氧化反应液；
(3)所述高级氧化反应液进入碱析单元与碱性药剂混合，在曝气条件下进行碱析反应，得到碱析反应液；所述碱析反应液经过膜单元进行膜分离，得到膜分离清液；
(4)所述膜分离清液进入电催化氧化单元进行电催化氧化反应，得到深度脱色处理水。
优选的，所述步骤(2)中的氧化药剂为H2SO4、H2O2、FeSO4·7H2O和Na2S2O8；所述H2SO4的投药量为0.3～1.5kg/m3，所述H2O2的投药量为0.1～1L/m3，所述FeSO4·7H2O的投药量为0.2～1kg/m3，所述Na2S2O8的投药量为0.1～1.5kg/m3。
优选的，所述步骤(2)中生化处理产水与氧化药剂混合后混合液的pH值为3～6，所述高级氧化反应的时间为30～120min。
优选的，所述步骤(3)中曝气时的气液比为0.5～5。
优选的，所述步骤(3)中的碱性药剂为NaOH和/或Ca(OH)2，所述高级氧化反应液与碱性药剂混合后所得混合物的pH值为8～10，所述碱析反应的时间为5～20min。
优选的，所述步骤(4)中电催化氧化反应的时间为10～120min，所述电催化氧化反应时的电流密度为100～500A/m2，极水比为15～60。
本发明提供了一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统，包括集水池、高级氧化塔、碱析单元和电催化氧化单元。本发明通过集水池对前端生化处理产水进行收集，平衡高级氧化系统的处理流量；通过高级氧化单元去除废水中残余的色度、CODCr等污染物；通过碱析单元对水中的污染物进行碱析，对水中淤泥和有机污染物进行絮凝，并通过膜单元将固体杂质与液体进行分离；通过电催化氧化单元对膜分离后的清液进行电催化氧化处理，保证产水达标。本发明提供的处理系统能够有效去除酱香型白酒酿造废水中残余的CODCr及显色微粒，不产生浓缩液，其运行成本低，不产生二次污染。
本发明提供了利用上述系统对酱香型白酒酿造废水深度脱色处理的方法，此法工艺简单，产水水量及水质稳定。
附图说明
图1是本发明酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统的结构示意图，其中1-集水池，2-高级氧化塔，3-高级氧化塔加药口，4-加药单元，5-碱析单元，6-曝气系统，7-膜单元，8-电催化氧化单元，9-电极组，10-电解槽，11-电源，12-第一提升泵，13-循环泵，14-第二提升泵，15-自吸泵，16-氧化药剂加药桶，17-碱性药剂加药桶，18-产水管。
具体实施方式
本发明提供了一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统，其结构示意图如图1所示，包括集水池1；
入口与所述集水池出口连通的高级氧化塔2；所述高级氧化塔设置有加药口3；
入口与所述高级氧化塔出口连通的碱析单元5；所述碱析单元内部包括曝气系统6和膜单元7；所述碱析单元设置有加药口、固体出料口与液体出料口；
入口与所述碱析单元液体出料口连通的电催化氧化单元8。
本发明提供的酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统包括集水池1。本发明对所述集水池的具体规格没有特殊的要求，根据废水进水量进行相应的设计即可。在本发明中，所述集水池用于收集酱香型白酒酿造废水的前端生化处理产水并平衡高级氧化系统的处理流量。
本发明提供的酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统包括入口与所述集水池出口连通的高级氧化塔2。在本发明中，所述高级氧化塔设置有加药口3；在本发明中，所述高级氧化塔优选通过加药口与加药单元4进行连接，所述加药单元中优选设置有氧化药剂加药桶16，在加药时，所述不同的氧化药剂从加药桶通过加药口直接进入到高级氧化塔中进行反应。本发明对所述加药口的位置没有特殊的要求，能够保证氧化药剂的顺利加入即可。在本发明中，所述高级氧化塔优选与循环泵13连通，所述循环泵能够使废水与氧化药剂快速混合。本发明对所述循环泵的位置没有特殊的要求，能够使循环泵顺利运行即可。
本发明提供的酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统包括入口与所述高级氧化塔出口连通的碱析单元5。在本发明中，所述碱析单元内部包括曝气系统6和膜单元；所述曝气系统优选位于膜单元的下部。在本发明中，所述所述膜单元所用膜优选为PTFE或PVDF的中空纤维膜，所述膜的孔径优选为0.1～0.2μm，更优选为0.14～0.18μm，膜通量优选为0.5～0.8m3/(m2·day)，更优选为0.6～0.7m3/(m2·day)。本发明对所述曝气系统没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的曝气系统即可。
在本发明中，所述碱析单元设置有固体出料口和液体出料口。本发明对所述固体出料口和液体出料口的位置没有特殊的要求，能够保证所得固体物料和液体物料的顺利排放即可。在本发明中，所述碱析单元的入口优选通过进水管道与所述高级氧化塔的出口连通；所述碱析单元的进水管道上设置有加药口，所述加药口优选与加药单元4进行连接，所述加药单元中设置有碱性药剂加药桶17。在本发明中，所述碱析单元的进水管道上优选设置有管道混合器，本发明通过所述管道混合器使废水与碱性药剂充分混合。
本发明提供的酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统包括入口与所述碱析单元液体出料口连通的电催化氧化单元8。在本发明中，所述电催化氧化单元内优选包括电极组9、电解槽10和电源11；所述电极组优选包括阴极和阳极，所述阴极的材质优选为不锈钢和/或钛，所述阴极具体优选为不锈钢或钛板/网；所述阳极优选为涂有催化涂层的电极板或电极网，所述催化涂层的材质优选为钌氧化物、铱氧化物、钽氧化物、铂氧化物、铅氧化物和锡氧化物中的一种或几种。本发明对所述电解槽和电源的种类没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知种类的电解槽和电源即可。本发明对所述电极组、电源的连接方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的连接方式即可。
本发明提供的酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统还优选包括与所述电催化氧化单元出口连通的产水管18。本发明通过所述产水管将处理后的废水排放至相应位置。
在本发明中，所述处理系统优选还包括泵，通过泵实现废水在各装置间的顺利流动。在本发明具体实施例中，所述处理系统除与高级氧化塔连接的循环泵外，还优选包括第一提升泵12、第二提升泵14和自吸泵15，第一提升泵12位于集水池和高级氧化塔之间，用于将集水池中的废水提升至高级氧化塔中；第二提升泵14位于高级氧化塔与碱析单元之间，用于将高级氧化塔处理后的废水提升至碱析单元中；自吸泵15位于碱析单元与电催化氧化单元之间，用于将碱析单元处理后的废水吸入电催化氧化单元中。
本发明提供了利用上述装置对酱香型白酒酿造废水深度脱色处理的方法，包括以下步骤：
(1)对酱香型白酒酿造废水进行前端生化处理，得到生化处理产水，使用集水池对所述生化处理产水进行收集；
(2)所述集水池中的生化处理产水进入高级氧化反应塔与氧化药剂混合，进行高级氧化反应，得到高级氧化反应液；
(3)所述高级氧化反应液进入碱析单元与碱性药剂混合，在曝气条件下进行碱析反应，得到碱析反应液；所述碱析反应液经过膜单元进行膜分离，得到膜分离清液；
(4)所述膜分离清液进入电催化氧化单元进行电催化氧化反应，得到深度脱色处理水。
本发明对酱香型白酒酿造废水进行前端生化处理，得到生化处理产水，使用集水池对所述生化处理产水进行收集。本发明对所述前端生化处理的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的前端生化处理方式即可；在本发明的具体实施例中，所述前端生化处理的方式为传统的多级厌氧+好氧生化系统。在本发明中，所述生化处理产水的成分主要包括腐殖质、分子量＜2000的短肽链显色颗粒物等。
得到生化处理产水后，本发明将所述集水池中的生化处理产水进入高级氧化反应塔与氧化药剂混合，进行高级氧化反应，得到高级氧化反应液。在本发明中，所述氧化药剂优选为H2SO4、H2O2、FeSO4·7H2O和Na2S2O8；所述H2SO4的投药量优选为0.3～1.5kg/m3，所述H2O2的投药量优选为0.1～1L/m3，更优选为0.3～0.8L/m3；所述FeSO4·7H2O的投药量优选为0.2～1kg/m3，更优选为0.4～0.6kg/m3；所述Na2S2O8的投药量优选为0.1～1.5kg/m3，更优选为0.5～1.0kg/m3。
在本发明中，所述生化处理产水与氧化药剂混合后混合液的pH值优选为3～6，更优选为4～5；所述高级氧化反应的时间优选为30～120min，更优选为60～90min。在本发明中，所述生化处理产水中的显色微粒、CODCr与氧化药剂进行高级氧化反应，所得高级氧化反应液的色度和CODCr含量均有降低。
得到所述高级氧化反应液后，本发明使所述高级氧化反应液进入碱析单元与碱性药剂混合，在曝气条件下进行碱析反应，得到碱析反应液；所述碱析反应液经过膜单元进行膜分离，得到膜分离清液。在本发明中，所述碱性药剂优选为NaOH和/或Ca(OH)2，所述高级氧化反应液与碱性药剂混合后所得混合物的pH值优选为8～10，更优选为9；在本发明中，所述碱析反应的时间优选为5～20min；所述曝气时的气液比优选为0.5～5，更优选为2～4。本发明通过曝气能够脱除碱析单元中污泥絮体附着的微小气泡，还能够对膜单元进行清洗，避免膜单元堵塞。
本发明在碱析过程中，高级氧化反应液中的有机污染物与碱反应转化为不溶性的絮状物析出，同时，高级氧化反应液中的污泥在碱性条件下发生絮凝，得到固体杂质的碱析反应液，经膜分离后，所得清液通过液体出料口进入电催化氧化单元，固体杂质通过固体出料口排出。在本发明中，所述碱析过程能够除去废水中10～35％的CODCr。本发明通过所述碱析单元代替传统的沉淀池，能够实现泥水的快速、完全分离，并减少建设用地，且保证产水中残留的显色离子达标。
得到所述膜分离清液后，本发明使所述膜分离清液进入电催化氧化单元进行电催化氧化反应，得到深度脱色处理水；所述深度脱色处理水优选从产水管排出。在本发明中，所述电催化氧化反应的时间优选为10～120min，更优选为30～90min；所述电催化氧化反应时的电流密度优选为100～500A/m2，更优选为200～400A/m2；所述电催化氧化反应时的极水比优选为15～60，更优选为25～40。本发明通过电催化氧化反应，可以进一步去除废水中残余的CODCr及显色微粒，降解废水中的残余污染物，保证深度脱色处理水达标排放。
下面结合实施例对本发明提供的酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统及方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
使用图1所示系统对酱香型白酒产区某集中净水厂进水口废水进行处理，进水水量为40吨/天。先对废水进行前端生化处理，具体方法为：IC+AOO工艺。其中，废水原水和生化处理产水的水质分析结果如表1所示。
表1废水原水和生化处理产水的水质分析结果(单位：mg/L)
Figure BDA0002225018850000071
对所述酱香型白酒酿造废水进行深度脱色处理，具体方法如下：
(1)使用集水池对生化处理产水进行收集，使收集后的生化处理产水进入高级氧化反应塔与氧化药剂混合(氧化药剂为H2SO4、H2O2、FeSO4·7H2O和Na2S2O8，其中H2SO4的投药量为0.4kg/m3，H2O2的投药量为0.3L/m3，FeSO4·7H2O的投药量为0.4kg/m3，Na2S2O8的投药量为0.5kg/m3，所得混合物的pH值为3)，进行高级氧化反应60min，得到高级氧化反应液；
(2)所述高级氧化反应液进入碱析单元与碱性药剂混合(碱性药剂为NaOH，所得混合物的pH值为8)，在曝气条件下进行碱析反应，得到碱析反应液；所述碱析反应液经过膜单元(PTFE中空纤维膜，孔径为0.1μm，膜通量为0.5m3/(m2·day))进行膜分离，得到膜分离清液，其中曝气时的气液比为1；
(3)所述膜分离清液进入电催化氧化单元进行电催化氧化反应，得到深度脱色处理水，其中电催化氧化反应的时间为60min，电流密度为100A/m2，极水比为30。
对所得深度脱色处理水的水质进行检测，将所得结果列于表2中。
表2深度脱色处理水的水质检测结果(单位：mg/L)
Figure BDA0002225018850000081
由表2可以看出，本发明所述装置能够有效去除酱香型白酒酿造废水中残余的CODCr及显色微粒，其出水优于《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB 27631—2011)中表3所规定的限值。
实施例2
使用图1所示系统对酱香型白酒工业园区某集中净水厂进水口废水进行处理，进水水量为30吨/天。先对废水进行前端生化处理，具体方法为：UASB+一体式氧化沟工艺。其中，废水原水和生化处理产水的水质分析结果如表3所示。
表3废水原水和生化处理产水的水质分析结果(单位：mg/L)
Figure BDA0002225018850000082
Figure BDA0002225018850000091
对所述酱香型白酒酿造废水进行深度脱色处理，具体方法如下：
(1)使用集水池对生化处理产水进行收集，使收集后的生化处理产水进入高级氧化反应塔与氧化药剂混合(氧化药剂为H2SO4、H2O2、FeSO4·7H2O和Na2S2O8，其中H2SO4的投药量为1.8kg/m3，H2O2的投药量为1L/m3，FeSO4·7H2O的投药量为1kg/m3，Na2S2O8的投药量为1.5kg/m3，所得混合物的pH值为5)，进行高级氧化反应40min，得到高级氧化反应液；
(2)所述高级氧化反应液进入碱析单元与碱性药剂混合(碱性药剂为Ca(OH)2，所得混合物的pH值为10)，在曝气条件下进行碱析反应，得到碱析反应液；所述碱析反应液经过膜单元(PVDF中空纤维膜，孔径为0.2μm，膜通量为0.8m3/(m2·day))进行膜分离，得到膜分离清液，其中曝气时的气液比为1；
(3)所述膜分离清液进入电催化氧化单元进行电催化氧化反应，得到深度脱色处理水，其中电催化氧化反应的时间为60min，电流密度为150A/m2，极水比为30。
对所得深度脱色处理水的水质进行检测，将所得结果列于表4中。
表4深度脱色处理水的水质检测结果(单位：mg/L)
Figure BDA0002225018850000092
由表4可以看出，本发明所述装置能够有效去除酱香型白酒酿造废水中残余的CODCr及显色微粒，其出水优于《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB 27631—2011)中表3所规定的限值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种酱香型白酒酿造废水的深度脱色处理系统，其特征在于，包括集水池；
入口与所述集水池出口连通的高级氧化塔；所述高级氧化塔设置有加药口；
入口与所述高级氧化塔出口连通的碱析单元；所述碱析单元内部包括曝气系统和膜单元；所述碱析单元设置有加药口、固体出料口与液体出料口；
入口与所述碱析单元液体出料口连通的电催化氧化单元。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述膜单元所用膜为PTFE或PVDF的中空纤维膜，所述膜的孔径为0.1～0.2μm，膜通量为0.5～0.8m3/(m2·day)。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电催化氧化单元内包括电极组、电解槽和电源。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电极组包括阴极和阳极，所述阴极的材质为不锈钢和/或钛，所述阳极为涂有催化涂层的电极板或电极网，所述催化涂层的材质为钌氧化物、铱氧化物、钽氧化物、铂氧化物、铅氧化物和锡氧化物中的一种或几种。
5.一种利用权利要求1～4任意一项所述系统对酱香型白酒酿造废水深度脱色的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对酱香型白酒酿造废水进行前端生化处理，得到生化处理产水，使用集水池对所述生化处理产水进行收集；
(2)所述集水池中的生化处理产水进入高级氧化反应塔与氧化药剂混合，进行高级氧化反应，得到高级氧化反应液；
(3)所述高级氧化反应液进入碱析单元与碱性药剂混合，在曝气条件下进行碱析反应，得到碱析反应液；所述碱析反应液经过膜单元进行膜分离，得到膜分离清液；
(4)所述膜分离清液进入电催化氧化单元进行电催化氧化反应，得到深度脱色处理水。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的氧化药剂为H2SO4、H2O2、FeSO4·7H2O和Na2S2O8；所述H2SO4的投药量为0.3～1.5kg/m3，所述H2O2的投药量为0.1～1L/m3，所述FeSO4·7H2O的投药量为0.2～1kg/m3，所述Na2S2O8的投药量为0.1～1.5kg/m3。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中生化处理产水与氧化药剂混合后混合液的pH值为3～6，所述高级氧化反应的时间为30～120min。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中曝气时的气液比为0.5～5。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的碱性药剂为NaOH和/或Ca(OH)2，所述高级氧化反应液与碱性药剂混合后所得混合物的pH值为8～10，所述碱析反应的时间为5～20min。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中电催化氧化反应的时间为10～120min，所述电催化氧化反应时的电流密度为100～500A/m2，极水比为15～60。
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