CN114735885A

CN114735885A - 香料生产废水处理系统与方法

Info

Publication number: CN114735885A
Application number: CN202111561655.2A
Authority: CN
Inventors: 黎海平; 李波; 邱芸
Original assignee: Rongcarbon Technology Chengdu Co ltd
Current assignee: Rongcarbon Technology Chengdu Co ltd
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2022-07-12

Abstract

本发明公开了一种香料生产废水处理系统与方法，其包括：芬顿反应池内用于加入芬顿试剂与废水中的组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生结构破坏，断链降解和氧化分解，以提高了废水的可生化度；所述芬顿反应池设置于气浮预处理工艺之前。通过本发明解决了废水生化性能较差和污染物较难生物降解的问题，提高了污水处理效果，能够达到污水综合排放标准。

Description

香料生产废水处理系统与方法

技术领域

本发明涉及高浓度污水处理技术领域，具体涉及一种对生产香料产生的高浓度废水进行处理的系统与方法。

背景技术

香料生产废水来源于各车间工艺废水及设备冲洗水及其他辅助设施废水。根据相关资料进行分析，本项目废水具有以下特点：1)含盐量高，生产工艺中含大量苯甲醛、精油、对羟基苯丁酮、正己醛、柠檬醛等。含盐量均在3万以上。2)生化性差，废水中含有由生产原料带入的有害物对微生物具有毒性和抑制作用，造成废水的生化性较差，例如芳烃化合物及衍生物等，其中一些对微生物生长有较强的抑制作用。公开号为CN214528607U公开的一种香精香料高浓度废水的处理成套装置，其包含了预处理装置、生物处理装置及深度处理装置等，但其并没有很好的解决香料生产废水生化性能较差，污染物较难生物降解的技术问题。

发明内容

本发明提供一种香料生产废水处理系统与方法，旨在解决的技术问题之一是：香料生产废水生化性能较差，污染物较难生物降解的技术问题。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种香料生产废水处理系统，其包括：

芬顿反应池，其内用于加入芬顿试剂与废水中的组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生结构破坏，断链降解和氧化分解，以提高了废水的可生化度；

絮凝反应池，其内用于通入经所述芬顿反应池处理后的废水并加入药剂，使污染物质形成絮凝体；

沉淀池，其内用于通入经所述絮凝反应池处理后的废水，并使絮凝体沉淀；

所述芬顿反应池、絮凝反应池和沉淀池设置于气浮预处理工艺之前。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

进一步地，还包括：

反应釜处理器，用于对废水进行高温、高压、蒸发处理处理；

中间水池，其内用于通入经所述反应釜处理器处理后的废水，经所述中间水池的废水进入所述芬顿反应池。

进一步地，还包括：

预曝气调节池，其内通入废水，用于对废水的预曝气处理，经所述预曝气调节池处理后的废水再由所述反应釜处理器处理。

进一步地，还包括：

进一步地，采用气浮设备对废水进行气浮预处理。

进一步地，还包括：

水质均化池，用于调节废水的进水水量和水质波动。

进一步地，还包括：

水解酸化池，用于通过水解细菌和酸化菌将不溶性有机物水解为溶解性有机物、将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质。

进一步地，还包括：

厌氧反应池，其内用于通入经所述水解酸化池处理后的废水，并对废水进行厌氧生物处理。

进一步地，还包括：

接触氧化池，用于对经所述厌氧反应池处理后的废水利用好氧微生物去除废水中的有机物。

进一步地，还包括缺氧池，其用于处理经所述接触氧化池处理后的废水。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的一种香料生产废水处理系统与方法，其设置了芬顿反应池实现芬顿反应工艺，使废水中的有机大分子发生结构破坏，断链降解,最终氧化分解，提高了废水的可生化度，及通过氧化技术可有效降解水中的污染物，达到预处理效果后，再进入生化反应系统；整个方案可通过高温蒸发、芬顿反应、气浮、水解酸化、UASB厌氧反应、接触氧化和MBR为主体工艺进行处理，使得污水处理效果好，达到污水综合排放标准。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一个实施例的香料生产废水处理系统示意图。

图2为根据本发明一个实施例的香料生产废水处理系统的平面布局示意图。

图3为根据本发明一个实施例的厌氧反应池内的结构示意图。

其中，附图标记对应的附图名称为：

1-预曝气调节池，2-反应釜处理器，3-中间水池，4-芬顿反应池，5-气浮设备，6-水质均化池，7-水解酸化池，8-厌氧反应池，9-接触氧化池，10- 缺氧池，11-MBR膜池，12-紫外线消毒器，13-清水池，14-出水计量渠，15- 反冲洗系统，16-回转风机。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1和图2所示，一种香料生产废水处理系统，芬顿反应池4内用于加入芬顿试剂与废水中的组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生结构破坏，断链降解和氧化分解，以提高了废水的可生化度。所述芬顿反应池4设置于气浮预处理工艺之前。

本实施例的技术方案通过芬顿反应来解决废水生化性能较差，污染物较难生物降解的问题，本实施例的装置在生化工段之前设置，具体原理是：在酸性的条件下,H₂O₂在Fe²⁺存在下生成强氧化能力的羟基自由基，另外，羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，因而芬顿试剂均能与废水中的组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生结构破坏，断链降解,最终氧化分解，提高了废水的可生化度。高级氧化技术(AOPs)是利用活性极强的自由基氧化分解水中的有机污染物，像·OH(氢氧自由基)就具有很高的氧化能力，能有效降解水中的污染物，使其转化为CO₂和H₂O，以达到去除污染物的目的。在难降解污染物的处理上AOPs发挥了不可替代的重要的作用，而FENTON法就是高级氧化技术中重要的一种。它是利用Fe²⁺和H₂O₂反应，生成强氧化性的·OH，由于·OH具有很高的氧化电位，羟基自由基的存在，使芬顿试剂具有强氧化能力。据计算在pH＝4的溶液中，OH·自由基的氧化电势高达2.73V，氧化能力在溶液中仅次于氟气。因此其可以降解氧化多种有机污染物。酸性条件下，在FENTON试剂中主要进行下列化学反应：

FeSO₄+H₂O→Fe²⁺+SO4^2- (硫酸亚铁的电离)

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH (·OH的生成)

Fe³⁺+H₂O₂+OH^-→Fe²⁺+H₂O+·OH(·OH的生成)

Fe²⁺+·OH→Fe³⁺+OH^- (Fe²⁺的氧化)

当有机物进入FENTON池进行氧化反应时，主要机理如下：

·OH+HR→H₂O+·R

·OH+ROH→·OR+H₂O

上述反应完成后，长链有机物断链成为小分子，苯系物以及吡啶等内环打开，成为易降解物质，达到预处理效果，然后可以进入生化反应系统。

本发明在芬顿反应前还可设置预曝气调节池1、反应釜处理器2和中间水池3。预曝气调节池1内通入废水，用于对废水的预曝气水质均化处理，经所述预曝气调节池1处理后的废水再由所述反应釜处理器2处理。反应釜处理器 2用于对废水进行高温、高压、蒸发处理；中间水池3内用于通入经所述反应釜处理器2处理后的废水，经所述中间水池3的废水进入所述芬顿反应池4。反应釜处理器2处理后的固废可打包委托外运处置。

采用气浮设备5对废水进行气浮预处理。通过气浮设备5使废水中能够产生足够量的微小气泡。使固液气三相污染物质能形成悬浮状态，在表面张力和浮力等作用下，微小气泡粘附在欲被去除的污染物颗粒上，粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中污染物被分离去除。应用气浮法可使废水中悬浮物去除率达到65％。

水质均化池6用于调节废水的进水水量和水质波动，同时在水质均化池内添加尿素、磷肥、葡萄糖三种营养物质使废水中富有营养，有利于提高后面生化反应段的生化处理效果。

水解酸化池7用于通过水解细菌和酸化菌将不溶性有机物水解为溶解性有机物、将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。

厌氧反应池8内用于通入经所述水解酸化池7处理后的废水，并对废水进行厌氧生物处理。该厌氧反应池8可以是UASB厌氧反应池。UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内留存大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的气泡，污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室，沼气用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

接触氧化池9用于对经所述厌氧反应池8处理后的废水在有氧条件下，利用好氧微生物(包括兼性微生物，但起主要作用的是好氧菌)的作用来去除废水中的有机物。在处理过程中废水中溶解性的有机物透过细菌的细胞壁进入细菌体内为细菌所吸收；而固体和胶体形式的有机物先被吸附在细菌体外，由细菌分泌的外酶分解为溶解性物质，然后再渗入细菌细胞中。细菌通过自身的生命活动，即在内酶的作用下通过氧化、还原、合成等系列过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，如有机物中的碳被氧化成二氧化碳，氢和氧化合成水，氮被转化成氨、亚硝酸盐或硝酸盐，磷被氧化成磷酸盐，硫被氧化成硫酸盐等，同时释放出细菌生长、活动所需要的能量。与此同时，另一部分有机物合成为新的原生质，作为细菌自身生长、繁殖所必须的营养物质。

缺氧池10用于处理经所述接触氧化池9处理后的废水。

以及还可包括MBR膜池11，经过缺氧池10处理后的废水再通过MBR膜池 11进行处理，在此过程中可用反冲洗系统15进行反冲洗，MBR膜池11处理后的水再通过紫外线消毒器12进行紫外线消毒，消毒后的清水进入清水池13，一部分清水通过出水计量渠14达标排放，一部分清水可回流进入水解酸化池 7。MBR膜池11产生的污泥可回流至水解酸化池7、厌氧反应池8、接触氧化池 9和缺氧池10。

本发明还可包括回转风机16，回转风机16向MBR膜池11、接触氧化池9、芬顿反应池4和预曝气调节池1供风。

上述各处理装置处理废水产生的污泥可进入污泥池，然后通过污泥叠螺机进行处理，然后委托外运处置。

再如图1所示，一种香料生产废水处理方法，其包括：

S1：香料生产过程中产生的高浓度废水进入预曝气调节池1，以进行预曝气处理，可以由回转风机16对其供风。通过本步骤的预曝气处理，增加了水中溶解氧量,可以为水处理微生物提供氧气，也便于脱铁；以及在减压过程中, 气泡在油杂质等表面形成,将他们气浮起来,以便分离脱除；增加水中含氧量, 防止水质腐臭,对水形成一定的搅拌作用。

S2：高浓度废水再通过反应釜处理器2进行处理，其产生的固废，可打包外运处置。即通过反应釜处理器2使高浓度废水中的盐结晶，并排出，从而降低了含盐量，减少了废水中的高盐含量对微生物的抑制作用。现有技术中一般采用蒸发器，采用反应釜处理器2造价和运行成本更低，能更好降低污水中的 COD、BOD和氨氮。

S3：高浓度废水再进入中间水池3。该构筑物可起到沉砂、调节的作用，其形状可以为呈圆锥形的斗状。

S4：高浓度废水进入芬顿反应池4，该步骤向其内加入酸、硫酸亚铁、双氧水、碱。芬顿反应池一般分为三格，依照废水径流的顺序标注为1#格、2# 格、3#格。在1#格内投加酸、硫酸亚铁两种药剂。且此格内的PH监测计会实时监测废水的PH值，必须维持在PH＝2-3之间。在1#格内投加双氧水。在3# 格内投加碱，此格内的PH监测计会实时监测废水的PH值维持在7-8之间。总之，经过芬顿反应的废水PH值必须恢复至中性才不会影响后面工序的处理效果。

S5：进入气浮设备5中进行气浮预处理，通过高度分散的微气泡作为载体，粘附废水中的悬浮物，使其密度小于水而上浮到水面或利用絮凝剂的絮凝作用以实现固液分离，降低COD、BOD，去除悬浮物和色度。气浮设备5中可加入 PAC和PAM。

S8：污水进入水质均化池6，通过该构筑物以减小水质和水量波动产生的影响。本步骤中实时测量水质均化池6中的氨、氮和磷，根据测量情况，可选择性的加入C、N或P等。

S9：污水进入水解酸化池7进行水解酸化。其介于好氧和厌氧处理法之间，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。

S10：污水进入厌氧反应池8，进行厌氧反应，以进一步去除COD、BOD、氨和氮等。如图3所示，在厌氧反应池8内设置三相分离器17，该三相分离器 17可以为若干，高低设置可以不同，三相分离器17包括立柱19和分离帽20，立柱19支撑在厌氧反应池8底部，分离帽20连接在立柱19上端，分离帽20 两侧为斜面21。厌氧反应池8下部有较多污泥，PH值较低，酸化，产生甲烷，甲烷上浮，在上浮过程中会带动污泥也上浮，通过分离帽20的阻挡，污泥下层，甲烷沿分离帽20边缘继续上浮，继而排出，通过该三相分离器17可以保持上层水质清澈，也有利于下层污水进一步进行厌氧反应。

S11：污水进入接触氧化池9，进行接触氧化处理。本步骤是在有氧条件下，利用好氧微生物(包括兼性微生物，但起主要作用的是好氧菌)的作用来去除废水中的有机物。在处理过程中废水中溶解性的有机物透过细菌的细胞壁进入细菌体内为细菌所吸收；而固体和胶体形式的有机物先被吸附在细菌体外，由细菌分泌的外酶分解为溶解性物质，然后再渗入细菌细胞中。细菌通过自身的生命活动，即在内酶的作用下通过氧化、还原、合成等系列过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，如有机物中的碳被氧化成二氧化碳，氢和氧化合成水，氮被转化成氨、亚硝酸盐或硝酸盐，磷被氧化成磷酸盐，硫被氧化成硫酸盐等，同时释放出细菌生长、活动所需要的能量。与此同时，另一部分有机物合成为新的原生质，作为细菌自身生长、繁殖所必须的营养物质。

本步骤在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。其净化废水的基本原理与一般生物膜法相同，以生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化。

微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。

生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素；而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素。

生物接触氧化法是生物膜法的一种，兼具活性污泥和生物膜两者的优点。相比于传统的活性污泥法及生物滤池法，它具有比表面积大、污泥浓度高、污泥龄长、氧利用率高、节省动力消耗、污泥产量少、运行费用低、设备易操作、易维修等工艺优点，在国内外得到广泛的研究与应用。

生物接触氧化法其净化效率高，处理所需时间短，对进水有机负荷的变动适应性较强，不必进行污泥回流，同时没有污泥膨胀问题，运行管理方便。

本步骤的细菌培养可引进城市啤酒厂污泥作为培养基进行好氧菌的培养，其培养方法可以是；

为啤酒污泥的微生物生长提供一定的生长条件，例如合适的温度、酸碱度等。具体地，水中碳、氮、磷的质量比最好保持100∶5∶1。环境溶解氧最好大于0.3mg/l，以满足正常的代谢活动，否则会抑制有氧菌的生长。一般而言，池出口处溶解氧控制在2mg/l较为合适。任何一种细菌都有一个最适生长温度，随温度上升，细菌生长加速，但有一个最低和最高生长温度范围，温度采用15 －30℃。酸碱度：一般PH为6－9。

S11：污水进入缺氧池10。

S12：污水进入MBR膜池11内，进行膜生物反应处理。本工艺为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用膜分离设备截留水中的活性污泥与大分子有机物。

S13：通过上述处理后的污水，用紫外线消毒器12进行消毒，从而达到可引用标准。

结合项目废水情况，本发明采用反应釜+芬顿反应+气浮+水解酸化+UASB 厌氧反应+接触氧化+MBR为主体工艺进行处理。

通过以上实施例，其水质估算与物料平衡如下表所示。

通过本发明的技术方案，处理后达到国家《污水综合排放标准》 (GB8978-1996)中三级标准中污染物限制，其中氯化物达到《四川省水污染物排放标准》(DB51/190-93)表3中W级标准。且要求无明显臭味。其主要水质指标如下表所示：

污染物	COD<sub>cr</sub>(mg/L)	BOD<sub>5</sub>(mg/L)	NH<sub>3</sub>-N(mg/L)	SS(mg/L)	Cl<sup>-</sup>
						数据	≤500	≤300	≤45	≤100	～1000

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims

1.一种香料生产废水处理系统，其特征在于包括：

芬顿反应池(4)，其内用于加入芬顿试剂与废水中的组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生结构破坏，断链降解和氧化分解，以提高了废水的可生化度；

所述芬顿反应池(4)设置于气浮预处理工艺之前。

2.根据权利要求1所述的香料生产废水处理系统，其特征在于还包括：

反应釜处理器(2)，用于对废水进行高温、高压、蒸发处理；

中间水池(3)，其内用于通入经所述反应釜处理器(2)处理后的废水，经所述中间水池(3)的废水进入所述芬顿反应池(4)。

3.根据权利要求2所述的香料生产废水处理系统，其特征在于还包括：

预曝气调节池(1)，其内通入废水，用于对废水的预曝气处理，经所述预曝气调节池(1)处理后的废水再由所述反应釜处理器(2)处理。

4.根据权利要求1所述的香料生产废水处理系统，其特征在于采用气浮设备(5)对废水进行气浮预处理。

5.根据权利要求1所述的香料生产废水处理系统，其特征在于还包括：

水质均化池(6)，用于调节废水的进水水量和水质波动，并使得废水富有营养。

6.根据权利要求1所述的香料生产废水处理系统，其特征在于还包括：

水解酸化池(7)，用于通过水解细菌和酸化菌将不溶性有机物水解为溶解性有机物、将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质。

7.根据权利要求1所述的香料生产废水处理系统，其特征在于还包括：

厌氧反应池(8)，其内用于通入经所述水解酸化池(7)处理后的废水，并对废水进行厌氧生物处理。

8.根据权利要求1所述的香料生产废水处理系统，其特征在于还包括：

接触氧化池(9)，用于对经所述厌氧反应池(9)处理后的废水利用好氧微生物去除废水中的有机物。

9.一种香料生产废水处理方法，其特征在于包括：

S1：香料生产过程中产生的高浓度废水进入预曝气调节池(1)，进行预曝气处理；

S2：对高浓度废水进行高温、高压、蒸发处理处理，以减少高浓度废水的含盐量；

S3：高浓度废水进入中间水池(3)，进行沉砂处理；

S4：将高浓度废水进行芬顿反应池(4)处理；

S5：进入气浮设备(5)中进行气浮预处理，通过高度分散的微气泡作为载体，粘附废水中的悬浮物，使其密度小于水而上浮到水面或利用絮凝剂的絮凝作用以实现固液分离；

S8：污水进入水解酸化池(7)进行水解酸化；

S9：污水进入厌氧反应池(8)，进行厌氧反应；

S10：污水进入接触氧化池(9)，进行接触氧化处理；

S11：污水进入缺氧池(10)；

S12：污水进入MBR膜池(11)内，进行膜生物反应处理。