一種高效處理黃姜加工廢水的方法及其用途的製作方法

2023-12-05 00:47:41 1

專利名稱：一種高效處理黃姜加工廢水的方法及其用途的製作方法
技術領域：
本發明屬於工業廢水處理領域，確切地說是涉及黃姜加工廢水的處理方法及其用途。
背景技術：
黃姜是一種藥用植物，可提取出皂素用於多種藥物的合成。在黃姜加工過程中，每生產1噸皂素需鮮黃姜130-180噸，98％的硫酸7-8噸，產生廢水400-500噸。從黃姜中提取皂素生產，廢水汙染嚴重，主要有以下特點(1)可生化性差BOD/COD值約為0.27；(2)糖份含量高，含糖約2％，其中大部分為還原糖；(3)汙染負荷重，綜合廢水的COD值在20000-30000mg/L，頭道液COD值可達110000mg/L；(4)酸度高，pH值在1.0左右；(5)鹽度高，SO42-/COD值可達0.5。由於以上幾個特點，黃姜加工廢水處理非常困難。目前此類廢水的處理多停留在實驗室小試水平，一般採用厭氧+好氧的生物處理方法，但處理效果並不理想，遠不能達到國家有關排放標準的要求。其原因主要表現在以下兩方面大量存在的SO42-在厭氧處理過程中被還原為硫化物，硫化物對後續甲烷發酵反應器中的產甲烷細菌具有毒性並產生抑制作用；硫酸鹽還原菌還會與產甲烷菌產生基質競爭，從而使甲烷發酵反應不能順利進行。這兩方面的原因往往導致厭氧處理失敗或效率不高。因此，如何消除上述的負面影響是提高厭氧處理乃至整個黃姜加工廢水處理效果的關鍵。
另外，黃姜加工廢水中含有較多的含氮物質，這些物質在廢水處理過程中會轉化為NH4+-N，綜合廢水中的NH4+-N含量在1000-2000mg/L。目前報導的黃姜加工廢水處理方法多注重COD的去除，而忽視了對NH4+-N以及總氮的去除。未經脫氮處理的廢水排放會導致水體富營養化，而黃姜加工企業多位於南水北調中線水源區，因此必須尋求一種高效的處理方法，降低黃姜加工廢水中包括COD和總氮在內的所有汙染物含量，使其能達標排放，消除黃姜加工廢水對生態環境以及人民飲水安全的威脅。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中存在的不足之處，而提供了一種高效處理黃姜加工廢水的方法。通過採用加入脫硫措施的兩相厭氧處理方法，有效地消除了SO42-對厭氧過程產生的負面影響，提高了厭氧處理效果；通過採用固定化微生物-曝氣生物濾池(G-BAF)對厭氧出水進一步處理，降低了廢水中各種汙染物，尤其是COD和總氮的濃度，使黃姜加工廢水能夠達標排放。
本發明目的可以通過下述方式來實現本發明方法是通過採用水解酸化和甲烷發酵兩相厭氧和G-BAF固定化微生物-曝氣生物濾池處理；其中按下述順序步驟進行黃姜加工廢水於中和池加鹼調節pH至中性，進入水解酸化反應器；水解酸化出水經物化或生化脫硫；脫硫後進入甲烷發酵反應器進行甲烷發酵；甲烷發酵反應器出水進入兩級G-BAF固定化微生物-曝氣生物濾池反應器，進一步處理後達標排放。
其中中和池中，黃姜加工廢水的pH值調至7-9，中和用藥劑是氧化鈣或其它鹼性物質。
在水解酸化反應器和甲烷發酵反應器中，採用上流式厭氧汙泥床反應器(UASB)、顆粒汙泥膨脹床(EGSB)、厭氧折流板反應器(ABR)等厭氧反應器在水解酸化反應器和甲烷發酵反應器中，採用厭氧活性汙泥或特種高效微生物製劑來啟動，厭氧活性汙泥和特種高效微生物製劑可以單獨使用，也可聯合使用。
水解酸化反應器的微生物，採用調pH值後的黃姜加工廢水來馴化；甲烷發酵反應器中的微生物，採用水解酸化反應器出水來馴化；馴化用黃姜加工廢水的COD濃度在1500-3000mg/L間；水解酸化反應器的反應溫度為20-35℃，甲烷發酵反應器反應溫度為30-35℃；厭氧反應器啟動後，水解酸化反應器的停留時間為5-20h，甲烷發酵反應器停留時間為15-50h。
水解酸化與甲烷發酵反應器間的脫硫工藝，是物化或生化脫硫形式的脫硫工藝。
G-BAF反應器中採用大孔網狀載體，上面固定特種高效微生物；採用甲烷發酵反應器出水對微生物進行馴化；G-BAF反應器反應溫度為室溫，停留時間為8-20h，溶解氧(DO)濃度為2-5mg/L，出水pH值為7.5-8.5；COD容積負荷可達3-18kg/(m3·d)，去除率為60-90％；氨氮容積負荷可達0.5-4kg/(m3·d)，去除率為90-100％。
一種高效處理黃姜加工廢水的用途，不僅適用於黃姜加工廢水處理，而且可應用於任何含硫酸鹽的高濃度有機廢水的處理。
黃姜加工廢水在加鹼調節pH值至中性後，進入水解酸化反應器。水解酸化可使廢水中的大分子物質水解成小分子，生化性進一步提高，COD得到部分去除，同時廢水中的硫酸鹽被還原成硫化物或硫化氫。水解酸化出水經物化或生化脫硫後進入甲烷發酵反應器進行甲烷發酵，此階段可去除廢水中大部分COD，同時回收得到甲烷氣體。甲烷發酵反應器出水進入兩級G-BAF反應器，進一步處理後達標排放。
水解酸化反應器的容積負荷可達10-12kgCOD/(m3·d)，COD去除率為15-40％，出水pH值為5-7；甲烷發酵反應器的容積負荷可達5-10kgCOD/(m3·d)，COD去除率為75-95％，出水pH值為7-9。回收得到的甲烷純度和產率分別為85-95％和0.2-0.3m3CH4/KgCOD。
本發明相比現有技術具有如下優點(1)採用兩相厭氧處理工藝，將水解酸化和甲烷發酵分別置於兩個獨立的反應器中進行，消除了原水中含有的大量SO42-的負面影響，避免了硫酸鹽還原產生的硫化物或硫化氫的毒性以及硫酸鹽還原菌與產甲烷菌產生的基質競爭，從而提高了厭氧處理的負荷5-22kgCOD/(m3·d)和效率75-95％。
(2)在水解酸化和甲烷發酵反應器間加入脫硫工藝，不僅可以降低硫化物對後續產甲烷反應的毒性，而且可以通過脫硫回收硫磺，清除汙染的同時實現廢物資源化利用。
(3)本發明最大程度地提高了甲烷純度85-95％和產率(0.2-0.3m3CH4/KgCOD)，回收了能源，降低了處理成本(小於5元/噸)。
(4)採用兩級G-BAF處理技術，有效地去除了廢水中的氨氮及總氮，進一步降低了厭氧出水中其它汙染物的濃度，實現了黃姜加工廢水達標排放。
(5)本發明不僅適用於黃姜加工廢水處理，而且可應用於任何含硫酸鹽的高濃度有機廢水的處理。


圖1是本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面列舉3個實施例，對本發明加以進一步說明，但本發明不只限於這些實施例。
本實施方式的過程是黃姜加工廢水進入中和池，調節pH值至中性，然後進入水解酸化反應器進行水解酸化反應，再進入脫硫反應器，採用物化或生化方法脫除硫化物或硫化氫，其出水進入甲烷發酵反應器進行產甲烷反應，出水再進入兩級G-BAF反應器進一步去除水中汙染物，然後達標排放。
實施例1採用本發明處理黃姜加工廢水，原水COD濃度為4500mg/L，SO42-濃度為2460mg/L，NH4+-N濃度為90mg/L，水解酸化反應器、甲烷發酵反應器和G-BAF反應器中水溫分別控制在30℃、35℃和25℃，停留時間分別為10.8h、37h和8h，最終出水COD濃度為92.5mg/L，硫化物濃度0.6mg/L，NH4+-N濃度為1.7mg/L，TN(總氮)濃度為2.5mg/L。
實施例2採用本發明處理黃姜加工廢水，原水COD濃度為9500mg/L，SO42-濃度為5130mg/L，NH4+-N濃度為210mg/L，水解酸化反應器、甲烷發酵反應器和G-BAF反應器中水溫分別控制在30℃、32℃和20℃，停留時間分別為15h、40h和10h，最終出水COD濃度為120.2mg/L，硫化物濃度0.4mg/L，NH4+-N濃度為5.3mg/L，TN濃度為7.8mg/L。
實施例3採用本發明處理黃姜加工廢水，原水COD濃度為22000mg/L，SO42-濃度為10610mg/L，NH4+-N濃度為503mg/L，水解酸化反應器、甲烷發酵反應器和G-BAF反應器中水溫分別控制在35℃、34℃和18℃，停留時間分別為15h、42h和20h，最終出水COD濃度為143.6mg/L，硫化物濃度0.9mg/L，NH4+-N濃度為8.2mg/L，TN濃度為9.5mg/L。
由上述實例可見，本發明對於不同水質的黃姜加工廢水，均具有良好的處理效果，最終出水達到汙水綜合排放一級或二級標準(GB8978-1996)。
權利要求
1.一種高效處理黃姜加工廢水的方法，其特徵在於該方法通過採用水解酸化和甲烷發酵兩相厭氧和G-BAF固定化微生物-曝氣生物濾池處理；其中按下述順序步驟進行黃姜加工廢水於中和池加鹼調節pH至中性，進入水解酸化反應器；水解酸化出水經物化或生化脫硫；脫硫後進入甲烷發酵反應器進行甲烷發酵；甲烷發酵反應器出水進入兩級G-BAF固定化微生物-曝氣生物濾池反應器，進一步處理後達標排放。
2.按照權利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特徵在於在中和池中，黃姜加工廢水的pH值調至7-9，中和用藥劑是氧化鈣或其它鹼性物質。
3.按照權利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特徵在於在水解酸化反應器和甲烷發酵反應器中，採用上流式厭氧汙泥床反應器、顆粒汙泥膨脹床、厭氧折流板反應器。
4.按照權利要求1或3所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特徵在於在水解酸化反應器和甲烷發酵反應器中，採用厭氧活性汙泥或特種高效微生物製劑來啟動，厭氧活性汙泥和特種高效微生物製劑可以單獨使用，也可聯合使用。
5.按照權利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特徵在於水解酸化反應器的微生物，採用調pH值後的黃姜加工廢水來馴化；甲烷發酵反應器中的微生物，採用水解酸化反應器出水來馴化；馴化用黃姜加工廢水的COD濃度在1500-3000mg/L間；水解酸化反應器的反應溫度為20-35℃，甲烷發酵反應器反應溫度為30-35℃；厭氧反應器啟動後，水解酸化反應器的停留時間為5-20h，甲烷發酵反應器停留時間為15-50h。
6.按照權利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特徵在於水解酸化與甲烷發酵反應器間的脫硫工藝，是物化或生化脫硫形式的脫硫工藝。
7.按照權利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特徵在於G-BAF反應器中採用大孔網狀載體，上面固定特種高效微生物；G-BAF反應器啟動後，其反應溫度為室溫，停留時間為8-20h，溶解氧DO濃度為2-5mg/L，出水pH值為7.5-8.5；COD容積負荷可達3-18kg/m3·d，去除率為60-90％；氨氮容積負荷可達0.5-4kg/m3·d，去除率為90-100％。
8.一種高效處理黃姜加工廢水的用途，不僅適用於黃姜加工廢水處理，而且應用於任何含硫酸鹽的高濃度有機廢水的處理。
全文摘要
本發明提供了一種高效處理黃姜加工廢水的方法及其用途。本發明通過兩相厭氧和固定化微生物－曝氣生物濾池(G－BAF)處理方法；其中黃姜加工廢水在加鹼調節pH至中性後，進入水解酸化反應器；物化或生化脫硫後進入甲烷發酵反應器；該出水進入兩級G－BAF反應器，進一步處理後，達標排放。本發明優點是消除了原水中含有的大量SO
文檔編號C02F3/34GK1789171SQ200510132060
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月23日 優先權日2005年12月23日
發明者趙華章, 徐子愷, 程鵬, 倪晉仁 申請人:北京蓋雅環境科技有限公司, 國務院南水北調工程建設委員會辦公室政策及技術研究中心