糖精生產汙水的處理方法
2023-10-31 05:32:27 1
專利名稱：：糖精生產汙水的處理方法
技術領域：
：本發明為一種糖精的生產，尤其涉及在生產糖精過程中所產生的各種汙水的處理方法。
背景技術：
：苯酐法生產糖精鈉為我國獨創，使用的主要原料有苯酐、甲醇、氨水、液體氫氧化鈉、液氯、鹽酸、硫酸、亞硝酸鈉、硫酸銅、液體二氧化硫、甲苯、碳酸氫鈉、活性炭等。整個生產過程包括醯胺化、霍夫曼降級、酯化、重氮、置換、氯化、胺化、酸析、中和等化學反應。整個生產過程中排出的汙水經分類收集後可分為以下三部分含銅汙水為置換反應過程中產生的高酸度、高有機汙染物含銅汙水，汙水中含有大量的鹽酸、硫酸、硫酸銅及有機汙染物，無法直接進行生化處理；高濃度氨氮汙水為重氮反應及洗活性碳過程中排放的汙水，汙水中含有大量的氨氮及有機汙染物，無法直接進行生化處理；其它高濃度生產汙水為剩餘生產過程中排放的生產汙水，汙水中同樣含有大量的有機汙染物，但由於無酸、鹼性及有毒有害物質，可通過生化法直接進行處理。以上三類生產汙水除第三種可直接進行生化處理外，其它兩種汙水由於含有酸度、銅離子及氨氮等物質，無法直接進行生化處理。同時由於汙水中的銅等物質具有較高的回收價值，如直接分離後以廢渣形式析出，將會造成極大的資源浪費。因此，對前兩類汙水必須進行合理的物化預處理，回收其中的有用物質，同時使其水質指標達到生化處理能夠接受的程度。本發明提供了糖精生產汙水的處理方法，利用合理的物化預處理與生化處理相結合的工藝，從而達到資源回收和節能減排的最終目的。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下步驟實現的含銅汙水預處理部分汙水中廢酸的回收；電解回收銅泥；中和沉澱去除少量銅離子；三硫代重金屬離子捕捉劑捕捉剩餘銅離子；高濃度氨氮汙水預處理部分將汙水中的氨氮以氨氣形式分離出來，用以降低汙水中氨氮濃度的目的；生化處理部分經物化預處理後的含銅汙水及高濃度氨氮汙水與廠內其它含有高濃度有機汙染物的汙水混合首先進行厭氧反應器處理；在厭氧後端設置一個酸化水解工藝；在酸化水解工藝後設置一個二級生物接觸氧化裝置；在二級生物接觸氧化工藝後端設置一MBR(膜生物反應器)裝置。與現有技術相比，本發明的有益效果是處理後的汙水除汙染物達標排放外，還能做到銅等物質的資源回收。圖1糖精生產汙水綜合處理工藝流程示意具體實施例方式下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述本發明是通過以下步驟實現的1、含銅汙水預處理部分汙水中廢酸的回收；電解回收銅泥；中和沉澱去除少量銅離子；三硫代重金屬離子捕捉劑捕捉剩餘銅離子；2、高濃度氨氮汙水預處理部分將汙水中的氨氮以氨氣形式分離出來，用以降低汙水中氨氮濃度的目的；在步驟2中調節池內高濃度氨氮汙水經提升泵提升至高溫脫氨塔，提升管道上設置pH計、電磁流量計、溫度探頭及管道混合器，集中控制系統根據採集的流量、液位、溫度及pH信號，控制鹼液投加系統，向管道內投加相應量的鹼液，將廢水pH值調整至10.0012.00左右；集中控制系統同時根據流量及換熱系統進出水溫度值控制蒸汽進入量，將廢水升溫；經過換熱系統的廢水進入高溫脫氨塔，在塔體內由液體分布器均勻分配至填料表面，廢水在填料表面形成均勻液膜；最後從塔底出水管流出至中間水池；進水的同時，蒸汽由進汽管進入高溫脫氨塔，經汽體分布器向上進入填料層，最後由出汽管排出；在高溫脫氨塔中，廢水中絕大部分的氨氮及大部分有機物和可揮發性物質均由蒸汽帶走，出水中僅含有較低濃度的氨氮和有機物；較低濃度的氨氮廢水進入中間水池後，經二次提升後進入空氣吹脫塔，由集中控制系統根據採集於管道上的pH值信號對其進行二次pH值調整，以保證吹脫塔進水pH值在10.0012.00左右，汙水在塔體內經由液體分布器均勻分配至填料表面，最後從塔底出水管流出至終端水池；進水同時，空氣由離心風機從進氣管鼓入吹脫塔內，經氣體分布器向上進入填料層，由塔頂出氣管排出；在上述過程中，高濃度氨氮廢水在填料表面形成均勻液膜，氣液逆向流動，蒸汽及空氣和廢水在填料表面接觸並不斷更新，使廢水中的氨不斷釋放至氣(汽)相中，達到氨脫除的目的；3、生化處理部分經物化預處理後的含銅汙水及高濃度氨氮汙水與廠內其它含有高濃度有機汙染物的汙水混合首先進行厭氧反應器處理；厭氧反應器處理是進入一混合罐，利用回流、提升水泵的壓力將兩股汙水充分混合；經充分混合後的汙水通過混合布水器均勻分布至整個厭氧反應器的上升面上；均勻分布的汙水上升進入厭氧填料層；經過懸浮汙泥層後的混合汙水進入氣、固、液三相分離區，汙水厭氧消化過程中產生的甲烷氣體、懸浮厭氧汙泥和處理後汙水在此進行分離；分離後甲烷氣體通過頂部氣封排出，厭氧汙泥下沉至懸浮汙泥層，處理後汙水通過出水堰經管道進入下一道處理工藝；在厭氧後端設置一個酸化水解工藝，利用缺氧微生物的部分降解作用，將汙水中的大分子有機物分解為小分子易生物降解的物質，同時通過與後續好氧池的回流系統，構成A/0工藝，同時能降解汙水中的部分氨氮物質；在酸化水解工藝後設置一個二級生物接觸氧化裝置，利用好氧生物膜的生物降解作用逐步降解去除汙水中的有機汙染物；在二級生物接觸氧化工藝後端設置一MBR(膜生物反應器)裝置，利用中空纖維膜的超濾作用，將汙水與分離出來，同時將大量的活性汙泥截留在反應器中，以人為提高反應器的活性汙泥濃度至8.Og/L以上，通過高汙泥濃度的好氧反應器，對汙水進行進一步的深度處理。本發明中含銅汙水預處理部分含銅汙水中含有大量的酸，主要由硫酸和鹽酸的混酸組成，其中鹽酸可達到12.0%以上，硫酸可達到5.0%以上，同時汙水中的銅離子濃度可達到11.0g/L，具有較高的回收利用價值。汙水中的酸如果不對其進行單獨處理，而只是簡單的採用加鹼中和，一則需要大量的鹼，再則也會向汙水中引入大量的鹽類，造成後續生化處理工藝難以啟動。因此，針對此類含銅汙水，本發明採用一套常壓分餾裝置，將汙水中的廢酸回收為10.015.0%的鹽酸。同時向汙水中投加一定量的破沸劑，先將汙水中的硫酸根離子用氯根替代，硫酸根離子以硫酸鈣形式沉澱，再通過管式過濾器將硫酸鈣從汙水中分離出來，分離硫酸根後的汙水進行再分離，分離出汙水中的大部分氯化氫。經廢酸回收後的汙水中的酸度以氯化氫為主。成分變得相對單一。回收後的稀鹽酸可進行進一步的提純濃縮或直接應用於生產中。經廢酸回收後的汙水中的陰、陽離子組成以C1—、Cu2+、H+為主，同時含有大量的有機汙染物。對此採用間歇式電解槽工藝，可將汙水中的絕大部分銅離子以銅泥形式進行回收，出水銅離子濃度可以達到200.00mg/L以下。同時，汙水中的氯根以氯氣形式被電解出，通過鹼吸收為次氯酸鈉溶液，可以用於汙水處理末端的消毒或生產中。電解過程中，由於電化學作用，可將汙水中的部分有機汙染物降解，同時由於銅泥粉末的吸附作用，也可將部分有機汙染從汙水中分離出來。可部分降低汙水的COD^濃度。電解後的汙水中仍含有一部分的銅離子，如果繼續電解，雖然可以進一步去除銅離子，但電耗將成倍增加。因此，對此類低濃度含銅汙水，對其進行中和沉澱處理，利用少量的鹼將汙水中的銅離子以氫氧化銅沉澱形式進行分離。同時將汙水pH值調整至中性，沉澱汙泥送濃縮池濃縮後進行脫水處理。中和沉澱處理後的汙水中銅離子濃度可降至5.Omg/L以下。汙水中的銅離子部分以絡合物的形式存在，中和沉澱過程只能分離部分銅離子，由於銅離子對微生物有毒害作用，此類汙水仍不能直接進入生化處理。因此，採用三硫代重金屬離子捕捉劑，進一步捕捉去除汙水中的銅離子。經捕捉去除後汙水中的銅離子濃度可達到0.10mg/L以下。經過處理後的含銅汙水中除有機汙染物外基本上不存在其它汙染物，達到了生化處理的要求，與其它高濃度生產汙水混合後可直接進行生化處理。本發明中高濃度氨氮汙水預處理部分糖精生產過程中產生的高濃度氨氮汙水中的氨氮濃度可達到18.Og/L以上，如果直接對其進行生化處理，將使微生物因中毒而大量死亡，因此必須對其進行物化預處理。本發明利用亨利定律的原理，在升溫和鹼性的條件下將汙水中的絕大部分氨氮析出，剩餘氨氮在後續的生化處理過程中以氮源的形式被微生物消耗掉，從而達到最終去除的目的。調節池內高濃度氨氮汙水經提升泵提升至高溫脫氨塔，提升管道上設置pH計、電磁流量計、溫度探頭及管道混合器，集中控制系統根據採集的流量、液位、溫度及pH信號，控制鹼液投加系統，向管道內投加相應量的鹼液，將廢水pH值調整至10.0012.00左右。集中控制系統同時根據流量及換熱系統進出水溫度值控制蒸汽進入量，將廢水升溫。經過換熱系統的廢水進入高溫脫氨塔，在塔體內由液體分布器均勻分配至填料表面，廢水在填料表面形成均勻液膜。最後從塔底出水管流出至中間水池。進水的同時，蒸汽由進汽管進入高溫脫氨塔，經汽體分布器向上進入填料層，最後由出汽管排出。在高溫脫氨塔中，廢水中絕大部分的氨氮及大部分有機物和可揮發性物質均由蒸汽帶走，出水中僅含有較低濃度的氨氮和有機物；較低濃度的氨氮廢水進入中間水池後，經二次提升後進入空氣吹脫塔，由集中控制系統根據採集於管道上的pH值信號對其進行二次pH值調整，以保證吹脫塔進水pH值在10.0012.OO左右，汙水在塔體內經由液體分布器均勻分配至填料表面，最後從塔底出水管流出至終端水池。進水同時，空氣由離心風機從進氣管鼓入吹脫塔內，經氣體分布器向上進入填料層，由塔頂出氣管排出。在上述過程中，高濃度氨氮廢水在填料表面形成均勻液膜，氣液逆向流動，蒸汽及空氣和廢水在填料表面接觸並不斷更新，使廢水中的氨不斷釋放至氣(汽)相中，達到氨脫除的目的。經氨氮預處理系統後的汙水，其氨氮去除率可達到90%95%以上，同時C0Dcr的去除率也可達到60%以上，處理後的汙水與其它生產汙水混合後可直接進入生化處理系統進行進一步的處理。本發明中生化處理部分經物化預處理後的含銅汙水及高濃度氨氮汙水與廠內其它含有高濃度有機汙染物的汙水混合，混合後的汙水具有較高的C0D^值。此類汙水由於大分子有機汙染物濃度較高，可生化化性較差，如直接應用常規生化處理工藝無法對其進行正常處理。因此，對於此類汙水，應用了改進型的厭氧反應器和酸化水解與生物接觸氧化及MBR相結合的結合工藝，充分發揮了各個不同處理工藝的優勢，最大限度的降解了汙水中的有機汙染物，達到了最終降解有機汙染物的目的。混合後的高濃度生產汙水與厭氧池回流汙泥首先進入一混合罐，利用回流、提升水泵的壓力將兩股汙水充分混合。以防止由於厭氧池汙泥回流比較大而造成的布水水質不均。經充分混合後的汙水通過混合布水器均勻分布至整個厭氧反應器的上升面上，大口徑穿孔布水管的使用避免了傳統枝狀布水形式由於布水管各點壓力不均引起的配水不均現象。同時，在穿孔布水管的兩端設備兩個壓力平衡管，進一步保證了整個布水系統內各點壓力的平衡，從而保證了在整個厭氧裝置平面上的布水均勻性。均勻分布的汙水上升進入厭氧填料層，厭氧填料上的固化厭氧汙泥與懸浮汙泥的共同存在，保證了整個厭氧反應區內較高汙泥濃度的存在，從而提高了厭氧反應器的有機汙染物處理能力(可穩定達到8.015.0kgC0D&/(m3d))。同時，由於汙泥性狀的穩定存在，也保證的整個厭氧裝置具有較高的耐衝擊負荷，實際應用中基本可以保證系統具有90.0%以上的C0D&去除率。解決了傳統厭氧反應器在處理化工汙水時無法形成穩定汙泥層、處理能力低下、耐衝擊負荷能力小的缺點。經過懸浮汙泥層後的混合汙水進入氣、固、液三相分離區，汙水厭氧消化過程中產生的甲烷氣體、懸浮厭氧汙泥和處理後汙水在此進行分離。分離後甲烷氣體通過頂部氣封排出，厭氧汙泥下沉至懸浮汙泥層，處理後汙水通過出水堰經管道進入下一道處理工藝。經厭氧處理後的汙水中90.0%的有機汙染物被去除。厭氧處理的出水仍具有狡高的有機物濃度及較低的可生化性，如直接進行好氧處理，難以達到較好的降解效果，因此在厭氧後端設置一個酸化水解工藝，利用缺氧微生物的部分降解作用，將汙水中的大分子有機物分解為小分子易生物降解的物質，同時通過與後續好氧池的回流系統，構成A/0工藝，同時能降解汙水中的部分氨氮物質。經酸化水解處理後的汙水的B/C比可提升至0.30以上，完全可以滿足好氧工藝的要求。因此在酸化水解工藝後設置一個二級生物接觸氧化裝置，利用好氧生物膜的生物降解作用逐步降解去除汙水中的有機汙染物。經生物接觸氧化處理後的汙水中的有機汙染物基本上被去除，出水C0D&濃度可降至300.OOmg/L以下，可達到納管排放標準，要進一步去除汙水中的有機汙染物，通過增加生物接觸氧化工藝的級數已經不能實現，且運行成本較高。因此，在二級生物接觸氧化工藝後端設置一MBR(膜生物反應器)裝置，利用中空纖維膜的超濾作用，將汙水與分離出來，同時將大量的活性汙泥截留在反應器中，以人為提高反應器的活性汙泥濃度至8.Og/L以上，通過高汙泥濃度的好氧反應器，對汙水進行進一步的深度處理。同時也避免了因為汙水水質變化而造成的汙泥膨脹問題，省去了傳統好氧工藝中的二沉池的裝置投資。MBR裝置出水的COD&指標可達到100.00mg/L，完全達到了國家標準的排放要求。通過以上一系列物化及生化處理工作，去除糖精生產汙水中的絕大部分有機物，同時對於汙水中的銅等可回收資源，也進行了較為徹底的回收。基本上整個系統回收物質所創造的經濟效益已經完全抵消了汙水處理系統的運行成本，完全達到了節能減排、資源回收的目的。實施例上海某糖精生產汙水的處理工程。—種糖精生產汙水，汙水處理系統的各類汙水進水水質指標如下表所示。tableseeoriginaldocumentpage7由圖1可見高濃度氨氨廢水首先進入高濃度氨氮廢水調節池1中，經提升泵提升、pH調節和加熱後依次進入高溫脫氨塔2和空氣吹脫塔3，經脫氨處理後的廢水進入綜合汙水調節池12，與其它需要生化處理的汙水混合。含銅廢水首先進入含銅汙水調節池4，經提升泵提升後進入廢酸回收裝置5，經酸回收處理後的含銅廢水進入電解銅裝置6，電解後銅泥和廢水的混合物經氣動隔膜泵提升後進入銅泥分離裝置7，電解過程中產生的氯氣進入氯氣吸收裝置ll，利用鹼液將其吸收為次氯酸鈉溶液，定期進行回收。分離後的銅泥回收外運，濾出液進入電解液收集裝置8，電解液收集裝置8中的低濃度含銅廢水經提升泵提升後依次進入中和沉澱裝置9和銅離子捕捉裝置10，同時向兩個裝置中分別投加鹼和銅離子捕捉劑，經中和和捕捉處理後的含銅廢水同樣進入綜合汙水調節池12，與其它需要生化處理的汙水混合。綜合汙水調節池內的可生化汙水經提升泵提升後依次進入厭氧反應器13、酸化水解反應器14、二級生物接觸氧化裝置15和MBR反應器16，經過一系列生化處理後的汙水可達標排放。經本系統處理後的汙水的C0Dtt指標可降至100.00mg/L以下，其它汙染物指標也完全達到了國家汙水綜合排放標準的要求。同時每噸含銅汙水還可以回收10kg以上的單質銅泥，完全做到了資源的回收利用。權利要求一種糖精生產汙水的處理方法，是通過以下步驟實現的(1)、含銅汙水預處理部分汙水中廢酸的回收；電解回收銅泥；中和沉澱去除少量銅離子；三硫代重金屬離子捕捉劑捕捉剩餘銅離子；(2)、高濃度氨氮汙水預處理部分將汙水中的氨氮以氨氣形式分離出來，用以降低汙水中氨氮濃度的目的；(3)、生化處理部分經物化預處理後的含銅汙水及高濃度氨氮汙水與廠內其它含有高濃度有機汙染物的汙水混合首先進行厭氧反應器處理；在厭氧後端設置一個酸化水解工藝；在酸化水解工藝後設置一個二級生物接觸氧化裝置；在二級生物接觸氧化工藝後端設置一膜生物反應器裝置。2.根據權利要求l所述的糖精生產汙水的處理方法，其中在步驟(2)中調節池內高濃度氨氮汙水經提升泵提升至高溫脫氨塔，提升管道上設置PH計、電磁流量計、溫度探頭及管道混合器，集中控制系統根據採集的流量、液位、溫度及pH信號，控制鹼液投加系統，向管道內投加相應量的鹼液，將廢水pH值調整至10.0012.00左右；集中控制系統同時根據流量及換熱系統進出水溫度值控制蒸汽進入量，將廢水升溫；經過換熱系統的廢水進入高溫脫氨塔，在塔體內由液體分布器均勻分配至填料表面，廢水在填料表面形成均勻液膜；最後從塔底出水管流出至中間水池；進水的同時，蒸汽由進汽管進入高溫脫氨塔，經汽體分布器向上進入填料層，最後由出汽管排出；在高溫脫氨塔中，廢水中絕大部分的氨氮及大部分有機物和可揮發性物質均由蒸汽帶走，出水中僅含有較低濃度的氨氮和有機物；較低濃度的氨氮廢水進入中間水池後，經二次提升後進入空氣吹脫塔，由集中控制系統根據採集於管道上的pH值信號對其進行二次pH值調整，以保證吹脫塔進水pH值在10.00`12.00左右，汙水在塔體內經由液體分布器均勻分配至填料表面，最後從塔底出水管流出至終端水池；進水同時，空氣由離心風機從進氣管鼓入吹脫塔內，經氣體分布器向上進入填料層，由塔頂出氣管排出；在上述過程中，高濃度氨氮廢水在填料表面形成均勻液膜，氣液逆向流動，蒸汽及空氣和廢水在填料表面接觸並不斷更新，使廢水中的氨不斷釋放至氣(汽)相中，達到氨脫除的目的；在步驟(3)中厭氧反應器處理是進入一混合罐，利用回流、提升水泵的壓力將兩股汙水充分混合；經充分混合後的汙水通過混合布水器均勻分布至整個厭氧反應器的上升面上；均勻分布的汙水上升進入厭氧填料層；經過懸浮汙泥層後的混合汙水進入氣、固、液三相分離區，汙水厭氧消化過程中產生的甲烷氣體、懸浮厭氧汙泥和處理後汙水在此進行分離；分離後甲烷氣體通過頂部氣封排出，厭氧汙泥下沉至懸浮汙泥層，處理後汙水通過出水堰經管道進入下一道處理工藝；在厭氧後端設置一個酸化水解工藝，利用缺氧微生物的部分降解作用，將汙水中的大分子有機物分解為小分子易生物降解的物質，同時通過與後續好氧池的回流系統，構成A/0工藝，同時能降解汙水中的部分氨氮物質；在酸化水解工藝後設置一個二級生物接觸氧化裝置，利用好氧生物膜的生物降解作用逐步降解去除汙水中的有機汙染物；在二級生物接觸氧化工藝後端設置一膜生物反應器裝置，利用中空纖維膜的超濾作用，將汙水與分離出來，同時將大量的活性汙泥截留在反應器中，以人為提高反應器的活性汙泥濃度至8.0g/L以上，通過高汙泥濃度的好氧反應器，對汙水進行進一步的深度處理。全文摘要本發明涉及一種糖精生產汙水的處理方法，是通過以下步驟實現的含銅汙水預處理部分汙水中廢酸的回收；電解回收銅泥；中和沉澱去除少量銅離子；三硫代重金屬離子捕捉劑捕捉剩餘銅離子；高濃度氨氮汙水預處理部分將汙水中的氨氮以氨氣形式分離出來，用以降低汙水中氨氮濃度的目的；生化處理部分經物化預處理後的含銅汙水及高濃度氨氮汙水與廠內其它含有高濃度有機汙染物的汙水混合首先進行厭氧反應器處理；在厭氧後端設置一個酸化水解工藝；在酸化水解工藝後設置一個二級生物接觸氧化裝置；在二級生物接觸氧化工藝後端設置一膜生物反應器裝置；本發明的有益效果是處理後的汙水除汙染物達標排放外，還能做到銅等物質的資源回收。文檔編號C02F1/62GK101774724SQ20091004528公開日2010年7月14日申請日期2009年1月14日優先權日2009年1月14日發明者武廣,王雲偉,董傑申請人:上海博丹環境工程技術有限公司