一種釀酒廢水高濃度有機物降解及脫氮的處理裝置的製作方法

2023-12-04 16:47:51 5

本發明涉及一種處理裝置，具體涉及一種釀酒廢水高濃度有機物降解及脫氮的處理裝置，屬於廢水處理技術領域。

背景技術：

根據《中國釀酒產業「十二五」發展規劃》，到2015年，白酒行業預計產量將達到960萬噸。但在十二五開局年的2011年，中國的白酒產量就高達1025.6萬噸，提前四年超額完成了2015年規劃目標。根據白酒行業協會調查，白酒廢水噸酒產廢水量較大，生產每噸酒約產生15噸綜合廢水，白酒廢水普遍存在汙染物濃度（COD，NH4+，TP）較高情況，若處理不達標或者不處理將對下遊汙水廠及周圍環境帶來極大影響。《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB18918-2002)及《發酵酒精和白酒工業水汙染物排放標準》（GB27631-2011）對氮、等營養元素的排放控制越來越嚴格，而釀酒過程中往往採用大量糧食進行生物發酵，這在一定程度上增加了廢水中有機氮的含量，特別經厭氧消化後，其氨氮濃度往往高達200mg/L以上，已屬於高氨氮廢水，高氨氮廢水由於游離氨的存在往往對微生物存在著一定的毒害性，使此類廢水使用生物處理帶來了一定難度。現有的脫氮工藝，如A2O, UCT, CASS/CAST，SBR等，都是基於傳統的脫氮埋論，即氨氮和有機氮轉化為硝酸鹽氮以後再進行反硝化脫氮，這不僅耗氧量多時，而且耗時長，也就導致反應池容積增大，隨之投資和運行成本就會變高。近年來，對於短程硝化反硝化脫氮技術的研究越來越深入，為工程實踐提供了理論依據。短程硝化反硝化，即控制廢水DO、PH、T等因素使得硝化菌收到抑制，而亞硝酸菌得以積累，從而以亞硝酸鹽為電子受體來進行反硝化，從而達到脫氮的目的。此工藝好氧少，而且耗時短，也就減少了工程投資和運行費用。例如北京工業大學的彭永臻教授等利用了序批式SBR反應器在低C/N比的條件下，進行低氧脫氮的機理以及對脫氮效果影響因素的研究；董濱等發明填料生物膜，利用填料生物膜來富集硝化菌，並且設置交替低氧區的低氧脫氮除磷工藝，也成功實現了低氧脫氮的效果。但是，目前在低氧條件下，釀酒廢水的治理技術的報導並不是很多，而且現有技術在解決釀酒廢水汙染問題方面能力都不是很有效。因此，迫切的需要一種新的方案解決該技術問題。

技術實現要素：

為了解決上述存在的問題，本發明公開了一種釀酒廢水高濃度有機物降解及脫氮的處理裝置，該裝置簡單、高效、運行穩定、投資運行成本低，本發明保證了出水水質氮含量達到排放標準。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下，一種釀酒廢水高濃度有機物降解及脫氮的處理裝置，其特徵在於，所述處理裝置包括依次相連的厭氧池、缺氧池、低氧池、好氧池以及二沉池，所述好氧池內設置有硝化液回流系統，其中，所述二沉池通過汙泥回流管與厭氧池前端相連，回流汙泥回流至厭氧池前端，回流比為80%~120%，優選為90%~100%，好氧池出水硝化液經過硝化液回流系統回流至缺氧池前端，硝化液回流比為100%~150%，優選為110%~130%。

作為本發明的一種改進,所述處理裝置採用一根進水總管，總管上分別設置厭氧池進水管及缺氧池進水管，且均設蝶閥，用於控制和調節進入厭氧池與缺氧池的進水比例，使一部分進水直接進入缺氧池為反硝化脫氮提供充足的碳源，保證生物脫氮效果，減少外加碳源投加量。

作為本發明的一種改進,所述低氧池連接曝氣管路系統，所述曝氣管路系統上設置了電動調節閥，調節管道中空氣流量從而控制輸入池中的空氣流量，所述低氧池上還設置了溶解氧實時在線監測設備，可通過遠程終端實時調節電動調節閥開度大小，從而實現精確控制，在遠程終端能夠自動調節溶解氧濃度，使溶解氧保持在0.5~1.0mg/L；所述的好氧池採用微孔曝氣。

作為本發明的一種改進,在厭氧池和缺氧池中，採用活性汙泥法，活性汙泥的濃度為3500~4000 mg/L，厭氧池及缺氧底部採用大葉輪式推流器，使泥水充分混合。

作為本發明的一種改進,所述低氧池中控制DO濃度在0.5~1.0mg/L左右，優選為0.7~0.9mg/L，pH控制在7.5~8.5，水力停留時間為11~12h，由於釀酒廢水經厭氧消化後氨氮濃度往往達200mg/L以上，屬於高氨氮廢水，在高氨氮濃度及較低的溶解氧條件下能夠抑制亞硝酸鹽氧化菌的活性，使得氨氧化菌得以積累，從而保證實現穩定的短程硝化反硝化；所述好氧池中控制DO濃度4~5mg/L，水力停留時間為23~24h，從而對低氧池出水剩餘的氨氮進行進一步氧化，保證出水氨氮的達標。

作為本發明的一種改進,所述所述厭氧池和缺氧池尺寸相同，均為（20000~30000）×（4000~6000）×（4000~6000）m（L×B×H），有效水深5.0m；低氧池和好氧池的每個廊道尺寸為（25000~30000）×（8000~9000）×（5000~6000）mm（L×B×H），有效深度為5.0m，低氧池為一廊道式，好氧池為兩廊道式。

相對於現有技術，本發明的優點如下，1）整個技術方案設計巧妙，結構緊湊，2）該技術方案低氧區控制DO在0.5~1.0mg/L，節約曝氣量，並控制pH在7.5~8.5，以實現短程硝化反硝化，反應速率會以傳統反硝化速率1.5~2倍進行；3）該技術方案進水採用分點進水方式，使部分進水能直接進入缺氧池，為缺氧池提供了充足的反硝化脫氮碳源，既保證了高效生物脫氮，也減少了外部碳源的投加；4）該技術方案通過設置電動調節閥及溶解氧在線監測儀，能夠在遠程終端實時控制溶解氧濃度，進行精確曝氣，從而減少了曝氣量，減少了能耗；5）由於低氧區進行了短程硝化反硝化，所以在好氧區的曝氣強度可以降低，大概可以降低25％的氧消耗量；6）該技術方案成本較低，便於進一步的推廣應用。

附圖說明

圖1為本發明廢水處理工藝流程平面圖；

其中：1為缺氧池進水管，2為厭氧池，3為缺氧池，4為汙泥回流管，5為厭氧池進水管，6為低氧池，7為好氧池，8為出水管，9為曝氣管路系統，10為硝化液回流系統，11為電動調節閥。

具體實施方式

為了加深對本發明的認識和理解，下面結合附圖和具體實施方式，進一步闡明本發明。

實施例1：參見圖1，一種釀酒廢水高濃度有機物降解及脫氮的處理裝置，所述處理裝置包括依次相連的厭氧池2、缺氧池3、低氧池6、好氧池7以及二沉池，所述好氧池內設置有硝化液回流系統10，其中，所述二沉池通過汙泥回流管與厭氧池前端相連，回流汙泥回流至厭氧池前端，回流比為80%~120%；好氧池出水硝化液經過硝化液回流系統回流至缺氧池前端，硝化液回流比為100%~150%。從A/LO/O反應池出來的水經過二沉池進一步沉澱，二沉池底部汙泥以80~120%外回流將汙泥回流至厭氧池前端，回流汙泥的主要作用是維持汙泥濃度穩定，同時對進入厭氧池的廢水起到一定的稀釋作用，該技術方案從可以達到高效的脫氮效果，從而節省能耗和投資。

實施例2：參見圖1，作為本發明的一種改進,所述處理裝置採用一根進水總管，總管上分別設置厭氧池進水管5及缺氧池進水管1，且均設蝶閥，用於控制和調節進入厭氧池與缺氧池的進水比例，使一部分進水直接進入缺氧池為反硝化脫氮提供充足的碳源，保證生物脫氮效果，減少外加碳源投加量。所述所述厭氧池和缺氧池尺寸相同，均為（20000~30000）×（4000~6000）×（4000~6000）m（L×B×H），有效水深5.0m；低氧池和好氧池的每個廊道尺寸為（25000~30000）×（8000~9000）×（5000~6000）mm（L×B×H），有效深度為5.0m，低氧池為一廊道式，好氧池為兩廊道式。其餘結構和優點與實施例1完全相同。

實施例3：參見圖1，作為本發明的一種改進,所述低氧池連接曝氣管路系統9，所述曝氣管路系統9上設置了電動調節閥11，調節管道中空氣流量從而控制輸入池中的空氣流量，所述低氧池上還設置了溶解氧實時在線監測設備，可通過遠程終端實時調節電動調節閥開度大小，從而實現精確控制，在遠程終端能夠自動調節溶解氧濃度，使溶解氧保持在0.5~1.0mg/L，所述的好氧池採用微孔曝氣。其餘結構和優點與實施例1完全相同。

實施例4：參見圖1，作為本發明的一種改進,在厭氧池和缺氧池中，採用活性汙泥法，活性汙泥的濃度為3500~4000 mg/L，厭氧池及缺氧底部採用大葉輪式推流器，使泥水充分混合。其餘結構和優點與實施例1完全相同。

實施例5：參見圖1，作為本發明的一種改進,所述低氧池中控制DO濃度在0.5~1.0mg/L左右，pH控制在7.5~8.5，水力停留時間為11~12h，由於釀酒廢水經厭氧消化後氨氮濃度往往達200mg/L以上，屬於高氨氮廢水，在高氨氮濃度及較低的溶解氧條件下能夠抑制亞硝酸鹽氧化菌的活性，使得氨氧化菌得以積累，從而保證實現穩定的短程硝化反硝化；所述好氧池中控制DO濃度4~5mg/L，水力停留時間為23~24h，從而對低氧池出水剩餘的氨氮進行進一步氧化，保證出水氨氮的達標。其餘結構和優點與實施例1完全相同。

應用實例：

本發明提出了一種釀酒廢水高濃度有機物降解及脫氮的處理裝置，其主要用於經厭氧消化作用後，採用分點進水系統，包括依次相連的厭氧池、缺氧池、低氧池、好氧池、二沉池，其中，所述厭氧消化出水管分別與所述厭氧池的進水管和缺氧池進水管相連，所述的二沉池通過汙泥回流管回流至厭氧池前端，進行汙泥回流，所述的好氧池出水設硝化液回流管回流至缺氧池前端，進行硝化液回流，以下通過具體應用實施例進一步說明本發明。

本發明已用於某釀酒廠汙水處理工藝的升級改造技術研究，待處理的廢水主要由釀酒車間的釀酒廢水、衝洗場地廢水和生活汙水，廢水呈黑色、不透明狀、氣味膩甜、色度高、濁度大，pH呈酸性，其水質總體呈高COD、高NH4+、高TP但可生化性較好特點。具體水質如表1所示。

表1 釀酒廢水水質指標

其中，廢水經格柵、調節池進入EGSB，然後通過自流進入厭氧池。設置調節池起到均衡水質、水量、調節pH的作用。厭氧池尺寸25000×5000×5500mm（L×B×H），有效水深5m，水力停留時間6~7h，控制溶解氧＜0.5mg/L，使微生物處於厭氧狀態，利用有機物碳源作為電子供體進行充分釋磷作用；厭氧池尺寸25000×5000×5500mm（L×B×H），有效水深5m，水力停留時間6~7h，控制溶解氧＜0.5mg/L，使微生物處於缺氧狀態，利用有機碳源作為電子供體，將好氧池混合回流液中的NO2--N、NO3--N轉化為N2從而實現生物脫氮，同時缺氧池具備一定的有機物去除功能，減輕後續好氧池的有機負荷以利於硝化作用，最終實現高效生物脫氮，厭氧池與缺氧池採用大葉輪式推流器，葉輪直徑1.8，功率5.5kW，使泥水充分混合。經缺氧後的廢水流入低氧池，低氧池設計尺寸28000×8300×5500mm，一廊道式結構，有效水深5m，低氧池採用電動調節閥控制溶解氧濃度0.5~1.0mg/L左右，水力停留時間為11.6h，抑制亞硝酸鹽氧化菌的活性，使得氨氧化菌得以積累，從而保證實現穩定的短程硝化反硝化。最後廢水流入好氧池，好氧池設計為兩廊道式，每個廊道28000×8300×5500mm，有效水深為5m，採用微孔曝氣，DO濃度4~5mg/L，水力停留時間23.4h，池內汙泥濃度為3800mg/L左右，對低氧池出水剩餘的氨氮進行進一步氧化，保證出水氨氮的達標，並且提供回流至缺氧池的的硝化液。

從A/LO/O反應池出來的水經過二沉池進一步沉澱，二沉池底部汙泥以80~120%外回流將汙泥回流至厭氧池前端，回流汙泥的主要作用是維持汙泥濃度穩定，同時對進入厭氧池的廢水起到一定的稀釋作用。

二級出水還可以通過進一步的混凝沉澱、砂濾、納濾來低端回用，甚至可以再通過反滲透進行高端回用。

整個組合工藝各工段出水水質指標如表2所示。

表2 某釀酒廢水組合工藝各工段出水水質指標

本發明在該釀酒廢水處理廠的處理效果分別為：COD去除率在98％左右，氨氮去除率在90％左右，總氮去除率約為85％左右。

綜上所述，本發明使用分點進水系統和電動調節閥通過A/LO/O工藝來處理釀酒廢水。結果表明：該耦合工藝對釀酒廢水中CODcr，氨氮和總氮都有很好的去除效果，最終出水CODcr＜400mg/L,氨氮＜30mg/L，總氮＜50mg/L，二級出水水質達到《發酵酒精和白酒工業水汙染物排放標準》（GB 27631-2011）；本發明改進和優化了現有釀酒廢水處理工藝，具有處理效果好、產泥量低、佔地面積小、效果穩定、運營成本低的顯著優點，具有推廣價值。

本發明還可以將實施例2、3、4、5所述技術特徵中的至少一個與實施例1組合形成新的實施方式。

需要說明的是，上述實施例僅僅是本發明的較佳實施例，並沒有用來限定本發明的保護範圍，在上述技術方案的基礎上作出的等同替換或者替代，均屬於本發明的保護範圍。