一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝和處理系統的製作方法
2023-05-26 22:55:36
一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝和處理系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝，木薯乙醇經多級厭氧產沼氣之後產生的廢水，順序進入缺氧流化床、膜生物反應器、中間池以及納濾裝置處理，納濾出水達標排放。本發明還公開了一種處理系統，包括依次連接的缺氧流化床、膜生物反應器、中間池以及納濾裝置。
【專利說明】一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝和處理系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境保護【技術領域】，具體涉及一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝以及專用處理系統。
【背景技術】[0002]燃料乙醇擁有清潔、可再生等特點，可以降低汽車尾氣中一氧化碳和碳氫化合物的排放，是可再生能源的重要組成部分，在替代能源、改善環境，促進農業產業化，實現農業增效、農民增收等方面具有重要作用。目前，國家發展燃料乙醇戰略規劃要求「不與人爭糧，不與糧爭地」，積極科學發展非糧燃料乙醇，堅持以非糧為主，鼓勵原料多元化，成為燃料乙醇技術發展趨勢。薯類澱粉質燃料乙醇主要包括木薯和紅薯等根生澱粉質原料，由於它有加工性能良好，已被應用於大規模燃料乙醇生產的理想替代原料，薯類非糧澱粉質燃料乙醇生產過程中產生大量酸性高溫高濃度有機廢水,每生產It燃料乙醇可產生11~15t工藝廢水，廢水溫度在60°C以上，PH為4~5，COD (化學需氧量)為40000~80000mg/l，粘度大，懸浮物含量高且不易固液分離，處理難度大，處理成本高。該種廢水經過全混式厭氧反應器副產沼氣以後，尾水仍然具有較高的COD濃度，粘度較大。二級厭氧通常採用UASB、IC等厭氧反應器，目前採用的均為圓形高徑深比反應器，反應器高度可達10~30米，廢水提升需要較大的能耗。二級厭氧出水的COD仍然高達2000~4000mg/L，且COD中主要成分為微生物降解的殘體物SMP以及木質素等。直接通過MBR但傳統工藝存在前處理費用高、投資大、不穩定，從而對後續厭氧處理帶來不便，容易對系統進行衝擊。而且，木薯乙醇生產過程中帶來了大量廢水，由於出水的細菌總數較高，難以回用，直接排放對於環境造成了顯著危害。
[0003]目前，常規的深度處理回用工藝，如MBR、NF、RO等，對於木薯乙醇廢水處理均存在困難。由於木薯乙醇廢水出水粘度大,且大部分有機物為溶解性微生物產物(SMP)和木質素，容易造成膜汙染。對於常見的中空纖維膜，更容易造成過濾端淤積和堵死，顯著降低膜通量。部分實驗表明，常規的MBR、NF工藝，對於該種廢水，膜清洗周期僅為I~3d。頻繁的清洗導致設施有效運行時間縮短，膜壽命下降，影響處理設施的正常運行，顯著增加了運行成本。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝和處理系統，以減少木薯乙醇廢水的排放，提高其處理效率，同時降低膜汙染，保證膜處理的正常運行，從而提升木薯乙醇廢水的回用率，同時節約廢水處理過程中的能耗。
[0005]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下:一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝，木薯乙醇經多級厭氧產沼氣之後產生的廢水，順序進入缺氧流化床、膜生物反應器、中間池以及納濾裝置處理，納濾出水達標排放。
[0006]本發明方法中，缺氧流化床的池壁為圓形，流化床內下方設有圓錐形集泥鬥，集泥鬥底部外接用於定期排泥的排泥管，圓錐形集泥鬥上方設有進水管，流化床內置中心管，中心管內設置推流提升裝置，流化床為中心管上方位置依次設置導流板，內導流筒以及外導流筒，其中導流板的外緣與流化床內壁形成汙泥回流縫，內導流筒開口向上，外導流筒開口相下，外導流筒非密閉的罩在內導流筒上；流化床上部的內壁高於外導流筒開口位置的地方設有射流泵，射流泵連通流化床出水管；
[0007]推流提升裝置使中心管內形成上向流，中心管內外形成水循環以及均勻泥水混合，同時控制流化床溶解氧低於0.5mg/L，流化床混合液通過流化床出水管經過射流泵提升後進行下一步膜生物反應器。
[0008]本發明方法中，所述膜生物反應器包括曝氣池池體、一體化膜箱(多個)，膜箱箱底為進水區，進水區上方為一體化膜箱；膜箱安裝在曝氣池池體內。
[0009]進水區布置兩個連接射流泵的進水管，兩個進水管對向設置在箱底，每個進水管上設有出水口，出水口垂直向上，與平板膜區域相對，進水管連接電磁閥，兩列出水口通過電磁閥控制，輪流啟閉，每個周期為6~30min ；
[0010]所述一體化膜箱由多層平板膜模塊豎向鑲嵌而成，上層平板膜模塊與下層平板膜模塊垂直疊放，上層平板膜模塊中的膜片與下層平板膜模塊中的膜片一一對接，平板膜膜片之間形成氣液的垂直通道，平板膜區域內設有中間擋板，對應兩個進水管的上方形成兩個對應區域，每個平板膜模塊設有導流管，將膜片出水導出，每個平板膜模塊的導流管均匯入導流總管，導流總管出水通過出水閥以及管道連通液位控制器；
[0011]液位控制器包括排水浮碗，排水浮碗上方連接液位控制器系纜，排水浮碗下方通過出水軟管連接反應器出水管，通過液位控制器控制出水液位，進而控制跨膜壓差，通過跨膜壓差的控制實現對出水水量的調控，實現自流出水，反應器出水管的出水進行下一步酸鹼調節處理。
[0012]膜生物反應器池體高度為5~15米。膜生物反應器池體設置回流管，將過量混合液回流進入缺氧流化床。膜生物反應器外接自動清洗系統，自動清洗系統配套進水泵，進水泵從納濾出水池中進水。
[0013]本發明方法中，所述膜生物反應器最低液位下引出回流管，回流管連接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上設有排泥閥，正常工作時關閉排泥管的排泥閥，打開回流管出水閥，回流管出水從排泥管進入缺氧流化床，排泥時關閉缺氧流化床進水閥，打開排泥管排泥閥，將底部積泥排出缺氧流化床。
[0014]本發明方法中，所述中間池內配置酸鹼調節系統，調控出水pH8.5~11。
[0015]本發明方法中，所述出水進入中間池。中間池內配置酸鹼調節系統，調控出水pH8.5~11,然後廢水進入納濾系統進行深度處理。納濾淡水進入納濾出水池，作為回用水和膜生物反應器MBR膜組件清洗用水，或者實現達標排放。
[0016]本發明還公開了一種專用處理系統，包括依次連通的缺氧流化床、膜生物反應器、中間池以及納濾裝置；
[0017] 缺氧流化床的池壁為圓形，流化床內下方設有圓錐形集泥鬥，集泥鬥底部外接用於定期排泥的排泥管，圓錐形集泥鬥上方設有進水管，流化床內置中心管，中心管內設置推流提升裝置，流化床為中心管上方位置依次設置導流板，內導流筒以及外導流筒，其中導流板的外緣與流化床內壁形成汙泥回流縫，內導流筒開口向上，外導流筒開口相下，外導流筒非密閉的罩在內導流筒上；流化床上部的內壁高於外導流筒開口位置的地方設有射流泵，射流泵連通流化床出水管，流化床出水管連通到所述膜生物反應器。
[0018]推流提升裝置可以採用螺旋槳結構。
[0019]本發明所述專用系統中，所述膜生物反應器包括一體化膜箱，膜箱箱底為進水區，進水區上方為平板膜區域；
[0020]進水區布置兩個連接射流泵的進水管，兩個進水管對向設置在箱底，每個進水管上設有出水口，出水口垂直向上，與平板膜區域相對，進水管連接電磁閥，兩列出水口通過電磁閥控制；
[0021]所述一體化膜箱由多層平板膜模塊豎向鑲嵌而成，上層平板膜模塊與下層平板膜模塊垂直疊放，上層平板膜模塊中的膜片與下層平板膜模塊中的膜片一一對接，平板膜膜片之間形成氣液的垂直通道，平板膜區域內設有中間擋板，對應兩個進水管的上方形成兩個對應區域，每個平板膜模塊設有導流管，將膜片出水導出，每個平板膜模塊的導流管均匯入導流總管，導流總管出水通過出水閥以及管道連通液位控制器；
[0022]液位控制器包括排水浮碗，排水浮碗上方連接液位控制器系纜，排水浮碗下方通過出水軟管連接反應器出水管，通過液位控制器控制出水液位，反應器出水管連通中間池。
[0023]本發明所述專用系統中，所述膜生物反應器最低液位下位置引出回流管，回流管連接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上設有排泥閥。
[0024]本發明中，中 間池以及納濾裝置可以採用現有技術的結構。
[0025]本發明的技術優勢如下:
[0026]1、本方法採用了厭氧-好氧-MBR-NF的組合處理工藝，處理水質良好。由於MBR良好的固液分離作用，可以防止細菌進入膜出水，滿足釀造用水細菌總數小於100個/ml的要求。MBR出水可回用作釀造用水。由於MBR的長泥齡和強硝化作用，可以顯著提升氨氮和總氮的處理效果。再加上納濾進行了深度處理，提升了 COD和TP的去除，因此納濾出水可滿足《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》一級A標準。不僅滿足景觀、洗車等一系列雜用水要求，而且可以作為生產工藝用水。
[0027]2、木薯乙醇廢水粘度高，木質素含量高，有機物成分複雜，易於黏附在膜表面造成膜汙染。為了防止MBR組件形成膜汙染，有必要提高錯流速率。為此，本方案採用了如下措施:1)採用平板膜組件代替常用的中空纖維膜組件，形成良好的流道。2)採用射流曝氣替代傳統的鼓風曝氣，一方面降低曝氣能耗，另外一方面通過底部射流強化平板膜組件內部的上升流，提高錯流速率。3)為了充分利用射流的作用，採用多層平板膜組件豎向疊放，構成統一流道，射流液可一次性通過多層膜組件，從而降低了曝氣和膜表面擦洗的能耗。4)通過膜組件下部設2組射流出水管，輪流啟閉，實現膜組件上向流區和下向流區的輪換，上向流區膜組件和下向流區膜組件輪流進行氣水擦洗，防止膜汙染。一般MBR用於燃料乙醇廢水的清洗周期為I~3d，本方案可達30d。
[0028]3、為了降低能耗，好氧流化床反應器、MBR高度均可達5_20米，較高的高度可充分利用厭氧反應器的液位高程，減少二次提升的費用。同時，MBR出水利用液位控制器控制出水水位，利用水壓自流出水，避免了增加MBR出水抽吸泵帶來的能耗。
[0029]4、射流過量進水自流回流至缺氧流化床，可以實現反硝化脫氮，降低廢水中總氮的排放。[0030]5,MBR出水調節pH至8.5~11後進入納濾，在鹼性條件下有機物的溶解性增大，聚集性降低，可有效防止有機物沉積在納濾膜表面，造成膜汙堵。由於膜汙染的改善，納濾膜的出水回收率上升，一般燃料乙醇尾水納濾的回收率為50~60%，本發明中可達80~95%。
[0031]6、納濾出水為微鹼性，可直接用於MBR的反清洗，減少加藥費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1為本發明工藝流程圖。
[0033]圖2為本發明缺氧流化床和膜生物反應器結構示意圖。 【具體實施方式】
[0034]根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內容僅用於說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。
[0035]本發明公開了一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝，木薯乙醇經多級厭氧產沼氣之後產生的廢水，順序進入缺氧流化床、膜生物反應器、中間池以及納濾裝置處理，納濾出水達標排放。缺氧流化床的池壁為圓形，流化床內下方設有圓錐形集泥鬥，流化床內上方設為沉澱分離區，集泥鬥底部外接用於定期排泥的排泥管，圓錐形集泥鬥上方設有進水管，流化床內置中心管，中心管內設置推流提升裝置，流化床為中心管上方位置依次設置導流板，內導流筒以及外導流筒，其中導流板的外緣與流化床內壁形成汙泥回流縫，內導流筒開口向上，外導流筒開口相下，外導流筒非密閉的罩在內導流筒上；沉澱分離區的內壁高於外導流筒開口位置的地方設有射流泵，射流泵連通流化床出水管；推流提升裝置使中心管內形成上向流，中心管內外形成水循環以及均勻泥水混合，同時控制流化床溶解氧低於0.5mg/L,流化床混合液通過流化床出水管經過射流泵提升後進行下一步膜生物反應。所述膜生物反應器包括一體化膜箱，膜箱箱底為進水區，進水區上方為平板膜區域；進水區布置兩個連接射流泵的進水管，兩個進水管對向設置在箱底，每個進水管上設有出水口，出水口垂直向上，與平板膜區域相對，進水管連接電磁閥，兩列出水口通過電磁閥控制，輪流啟閉，每個周期為6~30min 體化膜箱由多層平板膜模塊豎向鑲嵌而成，上層平板膜模塊與下層平板膜模塊垂直疊放，上層平板膜模塊中的膜片與下層平板膜模塊中的膜片一一對接，平板膜膜片之間形成氣液的垂直通道，平板膜區域內設有中間擋板，對應兩個進水管的上方形成兩個對應區域，每個平板膜模塊設有導流管，將膜片出水導出，每個平板膜模塊的導流管均匯入導流總管，導流總管出水通過出水閥以及管道連通液位控制器；液位控制器包括排水浮碗，排水浮碗上方連接液位控制器系纜，排水浮碗下方通過出水軟管連接反應器出水管，通過液位控制器控制出水液位，進而控制跨膜壓差，通過跨膜壓差的控制實現對出水水量的調控，實現自流出水，反應器出水管的出水進行下一步酸鹼調節處理。一體化膜箱下方引出回流管，回流管連接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上設有排泥閥，正常工作時關閉排泥管的排泥閥，打開回流管出水閥，回流管出水從排泥管進入缺氧流化床，排泥時關閉缺氧流化床進水閥，打開排泥管排泥閥，將底部積泥排出缺氧流化床。所述中間池內配置酸鹼調節系統，調控出水PH8.5~11。[0036]如圖1和圖2所示，本發明還公開了一種專用處理系統，包括依次連通的缺氧流化床、膜生物反應器、中間池以及納濾裝置；缺氧流化床的池壁3為圓形，流化床內下方設有圓錐形集泥鬥10，流化床內上方設為沉澱分離區6，集泥鬥底部外接用於定期排泥的排泥管1，圓錐形集泥鬥上方設有進水管2，流化床內置中心管4，中心管內設置推流提升裝置5，流化床為中心管上方位置依次設置導流板11，內導流筒12以及外導流筒13，其中導流板的外緣與流化床內壁形成汙泥回流縫9，內導流筒開口向上，外導流筒開口相下，外導流筒非密閉的罩在內導流筒上；沉澱分離區內壁高於外導流筒開口位置的地方設有射流泵7，射流泵連通流化床出水管8，流化床出水管連通到所述膜生物反應器的進水管19。
[0037]所述膜生物反應器包括一體化膜箱15，膜箱箱底為進水區16，進水區上方的總體區域構成曝氣池18，其中曝氣池18內與進水區相鄰的為平板膜區域17 ;進水區布置兩個連接射流泵的進水管19，兩個進水管對向設置在箱底，每個進水管上設有出水口 20，出水口垂直向上，與一體化膜箱相對，進水管連接電磁閥21，兩列出水口通過電磁閥控制；平板膜區域由兩組多層平板膜模塊豎向鑲嵌而成，每組上層平板膜模塊與下層平板膜模塊垂直疊放，上層平板膜模塊中的膜片與下層平板膜模塊中的膜片一一對接，平板膜膜片之間形成氣液的垂直通道，平板膜區域內設有中間擋板22，對應兩個進水管的上方形成兩個對應區域22a、22b，每個平板膜模塊設有導流管，將膜片出水導出，每個平板膜模塊的導流管均匯入導流總管，導流總管出水通過出水閥23以及管道24連通液位控制器25 ;液位控制器包括排水浮碗26，排水浮碗上方連接液位控制器系纜27，排水浮碗下方通過出水軟管28連接反應器出水管29，通過液位控制器控制出水液位，反應器出水管連通中間池。一體化膜箱下方引出回流管30，回流設有管出水閥31，回流管連接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上設有排泥閥14。
[0038]實施例:
[0039]某木薯乙醇生產廢水，總處理水量5000m3/d，進水中汙染物濃度為:C0D =48000mg/L, SS = 30000mg/L，經過厭氧處理後達到 COD = 2500mg/L, SS = 1000mg/L 的指標。再經過缺氧流化床、MBR和納濾深度處理。其中MBR控制停留時間30h，回流比500%，出水pH控制為9.5進入納濾。處理後其水質情況見下表:
[0040]
【權利要求】
1.一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝，其特徵在於，木薯乙醇經多級厭氧產沼氣之後產生的廢水，順序進入缺氧流化床、膜生物反應器、中間池以及納濾裝置處理，納濾出水達標排放或回用。
2.根據權利要求1所述的一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝，其特徵在於，缺氧流化床的池壁為圓形，流化床內下方設有圓錐形集泥鬥，流化床內上方設為沉澱分離區，集泥鬥底部外接用於定期排泥的排泥管，圓錐形集泥鬥上方設有進水管，流化床內置中心管，中心管內設置推流提升裝置，流化床為中心管上方位置依次設置導流板，內導流筒以及外導流筒，其中導流板的外緣與流化床內壁形成汙泥回流縫，內導流筒開口向上，外導流筒開口向下，外導流筒非密閉的罩在內導流筒上；沉澱分離區的內壁高於外導流筒開口位置的地方設有射流泵，射流泵連通流化床出水管； 推流提升裝置使中心管內形成上向流，中心管內外形成水循環以及均勻泥水混合，同時控制流化床溶解氧低於0.5mg/L，流化床上清液通過射流泵提升後進入膜生物反應器進水管。
3.根據權利要求2所述的一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝，其特徵在於，所述膜生物反應器包括一體化膜箱，膜箱箱底為進水區，進水區上方為平板膜區域； 進水區布置兩個連接射流泵的進水管，兩個進水管對向設置在箱底，每個進水管上設有出水口，出水口垂直向上，與平板膜區域相對，進水管連接電磁閥，兩列出水口通過電磁閥控制，輪流啟閉，每個周期為6~30min ； 平板膜區域由兩組多層平板膜模塊豎向鑲嵌而成，每組上層平板膜模塊與下層平板膜模塊垂直疊放，上層平板膜模塊中的膜片與下層平板膜模塊中的膜片一一對接，平板膜膜片之間形成氣液的垂直通道，平板膜區域內設有中間擋板，對應兩個進水管的上方形成兩個對應區域，每個平板膜模塊設有導流管，將膜片出水導出，每個平板膜模塊的導流管均匯入導流總管，導流總管出水通過出水閥以及管道連通液位控制器； 液位控制器包括排水浮碗，排水浮碗上方連接液位控制器系纜，排水浮碗下方通過出水軟管連接反應器出水管，通過液位控制器控制出水液位，進而控制跨膜壓差，通過跨膜壓差的控制實現對出水水量的調控，實現自流出水，反應器出水管的出水進行下一步酸鹼調節處理。
4.根據權利要求3所述的一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝，其特徵在於，所述膜生物反應器最低液位下引出回流管，回流管連接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上設有排泥閥，回流管設有出水閥，正常工作時關閉排泥管的排泥閥，打開回流管出水閥，回流管出水從排泥管進入缺氧流化床，排泥時關閉缺氧流化床進水閥，打開排泥管排泥閥，將底部積泥排出缺氧流化床。
5.根據權利要求1所述的一種木薯乙醇廢水的深度處理工藝，其特徵在於，所述中間池內配置酸鹼調節系統，調控出水PH8.5~11。
6.一種應用權利要求1所述工藝的專用處理系統，其特徵在於，包括依次連通的缺氧流化床、膜生物反應器、中間池以及納濾裝置； 缺氧流化床的池壁(3)為圓形，流化床內下方設有圓錐形集泥鬥(10)，流化床內上方設為沉澱分離區(6)，集泥鬥底部外接用於定期排泥的排泥管(I)，圓錐形集泥鬥上方設有進水管(2)，流化床內置中心管(4)，中心管內設置推流提升裝置(5)，流化床為中心管上方位置依次設置導流板(11)，內導流筒(12)以及外導流筒(13)，其中導流板的外緣與流化床內壁形成汙泥回流縫(9)，內導流筒開口向上，外導流筒開口相下，外導流筒非密閉的罩在內導流筒上；沉澱分離區內壁高於外導流筒開口位置的地方設有射流泵(7)，射流泵連通流化床出水管(8)，流化床出水管連通到所述膜生物反應器。
7.根據權利要求6所述的專用處理系統，其特徵在於，所述膜生物反應器包括一體化膜箱(15)，膜箱箱底為進水區(16)，進水區上方為平板膜區域(17)； 進水區布置兩個連接射流泵的進水管(19)，兩個進水管對向設置在箱底，每個進水管上設有出水口(20)，出水口垂直向上，與平板膜區域相對，進水管連接電磁閥(21)，兩列出水口通過電磁閥控制； 平板膜區域由兩組多層平板膜模塊豎向鑲嵌而成，每組上層平板膜模塊與下層平板膜模塊垂直疊放，上層平板膜模塊中的膜片與下層平板膜模塊中的膜片一一對接，平板膜膜片之間形成氣液的垂直通道，平板膜區域內設有中間擋板(22)，對應兩個進水管的上方形成兩個對應區域(22a)、(22b)，每個平板膜模塊設有導流管，將膜片出水導出，每個平板膜模塊的導流管均匯入導流總管，導流總管出水通過出水閥(23)以及管道(24)連通液位控制器(25)； 液位控制器包括排水浮碗(26)，排水浮碗上方連接液位控制器系纜(27)，排水浮碗下方通過出水軟管(28)連接反應器出水管(29)，通過液位控制器控制出水液位，反應器出水管連通中間池。
8.根據權利要求7所述的專用處理系統，其特徵在於，所述膜生物反應器最低液位下引出回流管(30)，回 流管設有出水閥(31)，回流管連接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上設有排泥閥(14)。
【文檔編號】C02F1/44GK103936239SQ201410196561
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】楊蘊毅, 王宏傑, 吳凱, 秦嶺, 盛愛紅, 王超林, 吳孔偉 申請人:上海天之冠可再生能源有限公司, 南京元凱生物能源環保工程有限公司