CN202766386U - 木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统，包括废水处理系统与中水回用系统；废水处理系统包括依次连接的旋流沉砂池、调节池、CSTR厌氧罐、第一厌氧沉淀池、升流式厌氧污泥床、第二厌氧沉淀池、第一序列间歇式活性污泥池、第一接触氧化池、第一中间池、第二序列间歇式活性污泥池、第一混凝沉淀池、第一接触氧化池、第一中间池与曝气生物滤池；中水回用系统处理包括依次连接的第三中间池、多介质过滤器、100μm自清洗过滤器、超滤机组、超滤产水池、第一保安过滤器、一级反渗透机组、脱碳塔、一级反渗透产水池、第二保安过滤器、二级反渗透机组、二级反渗透产水池、第三保安过滤器。本系统布局合理，节省投资。

Description

木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统

技术领域

本实用新型涉及废水治理及时领域，特别涉及一种木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统。 

技术背景

当前,我国的酒精发酵生产主要以玉米、稻谷、小麦等粮食作物为原料、原料价格高。我国南方盛产木薯，其淀粉含量高，且易种植、耐干旱贫瘠，可不与粮食作物争耕地，价格便宜，是生产生物酒精的首选原料。木薯酒精可广泛应用于医药、化工、食品等行业，且可作为可再生能源和清洁能源，市场潜力巨大。 

在利用新鲜木薯或木薯干为原料发酵生产酒精的过程中，发酵得到的醪液在蒸馏塔蒸出酒精后被作为废水排放，生产每吨酒精需排放该废水约15t。该废水成分复杂，呈酸性，该废水属于高浓度有机废水。木薯为为世界三大薯类之一，因此其产生的木薯酒精废水具有与薯类废水相同的性质。唯一不同的是木薯坏根的表皮层含有毒物质氰化物，其CN^-质量分数在7.5×10^-5~1.0×10^-3，但大部分氰化物都能以氢氰酸的形式在发酵过程中的蒸煮等高温工序中蒸发。因而，木薯酒精废水中基本上不再含有氰化物，但是若同时处理含木薯表皮的酒精废水时，需要考虑氰化物对处理工艺的影响。 

木薯制燃料乙醇废水以下几方面的特点： 

1）泥砂、悬浮物含量高，平均悬浮物含量高达20000mg/L；

2）温度高，平均水温达70℃，蒸馏釜底排出的废水温度高达100℃；

3）浓度高，废水的COD高达4~7万，包括悬浮固体、溶解性COD和胶体，有机物占93%-94%，无机物占6%-7%，有机物的成分是碳水化合物，其次是含氮化合物，生物菌和未分解出去的产品：如丁醇、乙醇等；

4）废水含有约500mg/L左右的有机酸，废水呈酸性，运行初期可考虑加碱或污泥的回流以平衡废水的酸碱度，运行稳定后系统具备足够的缓冲能力，则不需要加碱或回流；

5）无机物主要是来自原料中的灰尘和泥砂。

现在处理木薯制燃料乙醇产生的废水治理工艺主要是全槽处理工艺。全槽处理工艺，即对蒸馏工段排出的生产废水不进行固液分离,全部进入污水处理站进行处理。采用该方案,污水处理负荷大,沼气产量和污泥产量高,建设投资较大。 

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于克服上述现有木薯制燃料乙醇产生的废水治理技术的不足，提供一种木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统。 

为达上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为: 一种木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统，其特征在于，包括废水处理系统与中水回用系统,废水处理系统包括依次连接的旋流沉砂池、调节池、CSTR厌氧罐、第一厌氧沉淀池、升流式厌氧污泥床、第二厌氧沉淀池、第一序列间歇式活性污泥池、第一接触氧化池、第一中间池、第二序列间歇式活性污泥池、第一混凝沉淀池、第一接触氧化池、第一中间池与曝气生物滤池；中水回用系统处理包括依次连接的第三中间池、多介质过滤器、100μm自清洗过滤器、超滤机组、超滤产水池、第一保安过滤器、一级反渗透机组、脱碳塔、一级反渗透产水池、第二保安过滤器、二级反渗透机组、二级反渗透产水池、第三保安过滤器、EDI装置与除盐水池；所述曝气生物滤池还与第三中间池连接。 

优选地，废水处理系统还包括砂水分离器、臭氧间及事故池，所述调节池还与事故池连接；所述旋流沉砂池与砂水分离器连接；所述第一接触氧化池与臭氧间连接。 

优选地，废水处理系统还包括生化污泥池、污泥脱水间及若干污泥池；所述CSTR厌氧罐、第一厌氧沉淀池、升流式厌氧污泥床、第二厌氧沉淀池、第一序列间歇式活性污泥池及第一中间池还与生化污泥池连接，生化污泥池则与污泥脱水间连接；第一混凝沉淀池与曝气生物滤池分别与相应污泥池连接。 

优选地，废水处理系统还包括沼气收集系统，沼气收集系统包括依次连接的脱硫器、沼气收集罐与沼气燃烧系统，所述CSTR厌氧罐及升流式厌氧污泥床分别与脱硫器连接。 

优选地，废水处理系统还包括若干风机，所述第一序列间歇式活性污泥池、第二序列间歇式活性污泥池及曝气生物滤池分别与相应风机连接。 

优选地，所述中水回用系统还包括依次连接的浓盐水池、强氧化反应池、混凝沉淀池、污泥池与污泥脱水机间，且所述浓盐水池还与一级反渗透机组连接。 

旋流沉砂池利用机械力控制水流流态与流速、加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走。 

CSTR厌氧罐通过全糟厌氧发酵，使有机物厌氧分解，并产生沼气。 

一级厌氧沉淀池将CSTR厌氧罐出水中的污泥沉淀下来，并回流污泥至厌氧罐，保证厌氧污泥深度。 

升流式厌氧污泥床进一步利用厌氧去除一级厌氧出水，降低好氧负荷，减轻能耗。

接触氧化池利用臭氧的强氧化性，把污水中难降解的有机物，分解成小分子易生物降解的有机物，提高污水的可生化性。 

曝气生物滤池通过附在生物陶粒填料中的好氧与兼性微生物的生化处理，降解污水中的有机物。 

多介质过滤器滤除原水带来的细小颗粒、悬浮物、有机物、胶体等杂质。截留粒径大于过滤精度150μm的颗粒物，保证超滤装置正常工作时间和产水率。 

超滤机组进一步滤除前级过滤漏下的细小颗粒、悬浮物、有机物、胶体等杂物，确保反渗透进水SDI等水质指标符合要求。 

反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分，胶体、有机物以及微生物。经过预处理合格的原水进入置于反渗透装置的膜组件，水分子和极少量的小分子量有机物通过膜层，经收集管道集中后，通过产水管再注入复用水池。反之不能通过的就过由另一组收集管道集中后通过浓水排放管，排入浓盐水池。系统的进水、产水和浓水管道上都装有一系列的控制阀门监控仪表及程控操作系统，它们将保证设备能长期保持、保量的系统化运行。 

EDI（Elect反渗透deionization）装置是通过用氢离子或氢氧根离子将反渗透水中的残余盐类交换并将它们送至浓水流中而除去。交换反应在模组的纯化室进行，在那里阴离子交换树脂用它们的氢氧根离子（OH-）来交换溶解盐中的阴离子（如氯离子Cl-）。相应地，阳离子交换树脂用它们的氢离子（H+）来交换溶解盐中的阳离子（如Na+）。在位于模组两端的阳极（+）和阴极（-）之间加一直流电场。电势就使交换到树脂上的离子沿着树脂粒的表面迁移并通过膜进入浓水室。阳极吸引负电离子（如Cl-，OH-），这些离子通过阴离子选择膜进入相临的浓水流却被阳离子选择膜阻隔，从而留在浓水流中。阴极吸引浓水流中的阳离子（如Na+，H+）。这些离子通过阳离子选择膜进入相临的浓水流却被阴离子选择膜阻隔，从而留在浓水流中。当水流过这两种平行的室时，离子在纯水室被除去并在相临的浓水流中聚集，然后由浓水流将其从模组中带走。 

除盐水池贮存EDI出水，以供锅炉补充水。 

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果： 

（1）本实用新型木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统根据企业规划和实际情况，力求做到系统布局合理，节省投资，又便于运行管理，充分发挥工程投资效益，如沼气回收及热能回收等；

（2）本实用新型木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统的废水处理系统及中水回用系统采用先进、成熟的工艺和设备，确保处理后的水质达到业主的水质要求；

（3）本实用新型木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统的废水处理系统及中水回用系统具有较大的适应性、耐冲击负荷能力强，可以满足一定范围内水质、水量的波动变化；

（4）本实用新型木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统的废水处理系统及中水回用系统运行稳定可靠、运行费用低廉、管理维护方便，采用PLC控制，实现操作自动化及自动加药，减轻劳动强度；

（5）本实用新型木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统积极利用现代科学技术，现代测试和控制手段，充分利用现代计算机技术，提高运行管理的自动化程度；

（6）本实用新型木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统的设备兼顾通用性与先进性，选用运行稳定可靠、效率高、管理方便、维修维护工作量少及价格适中的设备；

（7）本实用新型木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统采取相应措施尽量减少水处理站对周围环境的影响，合理控制噪音及气味，并妥善处理固体废弃物，以避免造成二次污染。

附图说明： 

图1为本实用新型的废水处理系统的结构框图；

图2为本实用新型的中水回用系统的结构框图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实用新型目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。除非特别说明，本实用新型采用的材料和加工方法为本技术领域常规材料和加工方法。

如图1所示，生产废水经收集系统管道流入旋流沉砂池1，经机械搅拌形成旋流切向力，使密度和粒径较大的砂粒沉淀去除，其余有机物则除水流进入调节池3中。旋流沉砂器1沉淀的砂粒，经气提器，加上砂水分离器2，分离后砂粒外运处理，而污水则排入调节池3。 

在调节池3对废水的水质与水量进行调节，以免变化过大对后续处理措施造成影响，由于废水温度高，为满足厌氧所需的环境温度，对废水进行降温，采用热交换装置，回收热量。根据pH值投加碱液，控制进水,维持pH值在6.2~7.3。 

换热后的废水经第一提升泵19提升到CSTR厌氧罐5中与第一厌氧沉淀池6全接触，采用高温厌氧反应，通过厌氧细菌发酵分解有机物，产生沼气。 

沼气通过沼气收集系统，经过沼气过滤器、脱硫器23后贮存在沼气收集罐24内，最后到沼气燃烧系统中待用。 

CSTR厌氧罐5出水进入第一厌氧沉淀池6，截流出水的污泥，通过污泥回流泵回流到CSTR厌氧罐5内，保持厌氧的污泥浓度。沉淀出水再通过第二提升泵20抽至升流式厌氧污泥床7，将有机物进一步厌氧分解去除。升流式厌氧污泥床7产后的沼气也进入沼气收集系统，经过沼气过滤器、脱硫器23后贮存在沼气收集罐24内，最后到沼气燃烧系统中待用。 

升流式厌氧污泥床7出水流入第二厌氧沉淀池8，截流污泥并回流。第二厌氧沉淀池8出水流入第一序列间歇式活性污泥池9，经进水、搅拌、曝气、沉淀、排水等阶段后，排入第一接触氧化池10，在第一接触氧化池10内通入氧化剂臭氧，将废水中大分子有机物分解成小分子易降解有机物，提升去除率。 

经氧化的废水进入第一中间池11,在第一中间池11内通过第三提升泵21提升到第二序列间歇式活性污泥池12，缺氧、好氧去除有机物与氨氮。第二序列间歇式活性污泥池12出水流至第一混凝反应池13，并投加混凝剂PAC，除磷，再投加助凝剂PAM，沉淀去除磷。混凝沉淀出水流至接第二触氧化池14，通入氧化剂臭氧，再进一步打破分子链，通过第四提升泵22进入第二中间池15,最后经曝气生物滤池16处理后排放中水回用系统。为促进池内的反应,第一序列间歇式活性污泥池9、第二序列间歇式活性污泥池与12及曝气生物滤池16分别与相应的风机26相连接。 

第一厌氧沉淀池6、第二厌氧沉淀池8、第一序列间歇式活性污泥池9、第二序列间歇式活性污泥池12排的剩余污泥排入生化污泥池17，经污泥提升泵25送至污泥处理间18进行污泥干化处理，脱水后的干污泥外运填埋。而第一混凝沉淀池13的污泥与曝气生物滤池16的反滤水排至中水回用系统的污泥池27，再在脱水机房47经脱水后外运处理。 

运行过程如出现事故，废水可排入事故池4暂存。 

如图2所述，污水处理曝气生物滤池出水进入第三中间池28，在均质池对水量、水质进行均匀，以免对后续处理措施造成负荷冲击。经第五提升泵46进入多介质过滤器29。 

多介质过滤器29是反渗透系统的重要预处理装置，它由两层填料组成（石英砂与活性炭）。石英砂作用是滤除原水带来的细小颗粒、悬浮物、有机物、胶体等杂质，以及经加药后形成的矾花，从而保证其出水污染指数（SDI值）≤5。活性炭颗粒的多微孔结构可吸附前级过滤中无法去除水中的余氯以防止后级反渗透膜受其氧化降解，同时还吸附从前级漏过来的低分子有机物等污染性物质，对水中重金属离子、COD等有较明显的吸附去除作用，也能减少水中异味，色度和臭味。经过活性炭颗粒处理的产水，其游离氯含量正常情况下小于0.1mg/L。多介质过滤器出水进入过滤水池，现经过加压进入100μm精密过滤器30，截留粒径大于过滤精度100u的颗粒物，再进入超滤机组31。 

超滤机组31能对水中的粉尘颗粒、悬浮物、金属氧化物、胶体、大分子有机物、细菌类都有很好的去除效果运行工况几乎不受原水水质的变化造成的影响，从而保证其出水污染指数SDI值≤4，满足后续反渗透的进水水质要求，产水进入超滤产水池32。多介质过滤器29在运行一段时间后需要进行必要的反洗，反洗采用超滤产水池32的水，反洗排放水收集到收集水池，经泵排放到回用水处理站进行再处理。 

超滤产水池32通过第一反渗透提升泵48的提升将出水送进反渗透的第一保安过滤器33，然后经第一增压泵49的再加压进入一级反渗透机组34，一级反渗透机组34的产水经过脱碳塔35脱除产水中的溶解二氧化碳气体后进入一级反渗透（RO）产水池36，并且浓水进入浓盐水池43。一级反渗透（RO）产水池36的出水经第二反渗透提升泵50的提升进入第二保安过滤器37，第二保安过滤器37的出水经过第二增压泵51的提升后进入二级反渗透机组38，二级反渗透机组38经过除盐提升泵52的提升进入二级反渗透（RO）产水池39，二级反渗透（RO）产水池39的浓水由于进水盐度不高，经浓缩后，可排一级反渗透（RO）产水池36，与一级反渗透膜机组34混合后回到生产工艺与冷却循环用水处。二级反渗透产水池39的出水经第三增压泵53的提升送进第三保安过滤器3，然后进入EDI装置41，在EDI装置41的作用下，无需消耗酸碱制取二级除盐水，并储存于除盐水池42内。EDI装置41的浓水盐度不高，可与一级反渗透（RO）产水池的出水混合后回用到生产工艺与冷却循环用水处。 

浓盐水池43的废水中含大量的盐与难以生化降解的有机物，该废水经提升后进行强氧化反应池44，经调pH到3~4后投加双氧水与硫酸亚铁反应，将有机物分解为二氧化碳与水，再投加石灰乳和助凝剂PAM，经混凝沉淀池45去除悬浮物后达标排放，而混凝沉淀池45沉淀的悬浮物则进入污泥池27，再在脱水机房47经脱水后外运处理。 

超滤机组31、一级反渗透机组34、二级反渗透机组38的反冲洗水以及混凝沉淀池45产生的污泥排入污泥池27，经重力浓缩后抽到脱水机房47，脱水后外运处理。 

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。 

Claims (6)

1.一种木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统，其特征在于，包括废水处理系统与中水回用系统,废水处理系统包括依次连接的旋流沉砂池、调节池、CSTR厌氧罐、第一厌氧沉淀池、升流式厌氧污泥床、第二厌氧沉淀池、第一序列间歇式活性污泥池、第一接触氧化池、第一中间池、第二序列间歇式活性污泥池、第一混凝沉淀池、第一接触氧化池、第一中间池与曝气生物滤池；中水回用系统处理包括依次连接的第三中间池、多介质过滤器、100μm自清洗过滤器、超滤机组、超滤产水池、第一保安过滤器、一级反渗透机组、脱碳塔、一级反渗透产水池、第二保安过滤器、二级反渗透机组、二级反渗透产水池、第三保安过滤器、EDI装置与除盐水池；所述曝气生物滤池还与第三中间池连接。

2.根据权利要求1所述的木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统，其特征在于，所述废水处理系统还包括砂水分离器、臭氧间及事故池，所述调节池还与事故池连接；所述旋流沉砂池与砂水分离器连接；所述第一接触氧化池与臭氧间连接。

3.根据权利要求1所述的木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统，其特征在于，所述废水处理系统还包括生化污泥池及污泥脱水间；所述CSTR厌氧罐、第一厌氧沉淀池、升流式厌氧污泥床、第二厌氧沉淀池、第一序列间歇式活性污泥池及第一中间池还与生化污泥池连接，生化污泥池则与污泥脱水间连接；第一混凝沉淀池与曝气生物滤池分别与中水回用处理系统的污泥池连接。

4.根据权利要求1所述的木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统，其特征在于，所述废水处理系统还包括沼气收集系统，沼气收集系统包括依次连接的脱硫器、沼气收集罐与沼气燃烧系统，所述CSTR厌氧罐及升流式厌氧污泥床分别与脱硫器连接。

5.根据权利要求1所述的木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统，其特征在于，所述废水处理系统还包括若干风机，所述第一序列间歇式活性污泥池、第二序列间歇式活性污泥池及曝气生物滤池分别与相应风机连接。

6.根据权利要求1所述的木薯制燃料乙醇产生的废水治理系统，其特征在于，所述中水回用系统还包括依次连接的浓盐水池、强氧化反应池、混凝沉淀池、污泥池与污泥脱水机间，且所述浓盐水池与一级反渗透机组连接。

Images