專利名稱：一種玉米酒精廢水的集成處理方法
技術領域：
本發明涉及廢水處理，特別是一種玉米酒精廢水的集成處理方法。
背景技術：
玉米酒精廢水是以玉米為原料蒸餾發酵成熟醪時粗蒸餾塔底部排放的蒸餾殘留物——酒精廢醪(高濃度有機廢水)，以及生產過程中的洗滌水(中濃度有機廢水)和冷卻水。玉米酒精廢水排放量大，每生產I噸酒精排出的廢水為1(Γ14噸，是酒精工業重要的污染源。玉米酒精廢水主要污染物為CODcr、NH3-N、SS，其濃度分別在300(Tl5000mg/L、l(T35mg/L，80(T2500mg/L之間。其它污染物主要包括:懸浮在廢水中的油脂、淀粉、膠；溶解在水中的糖、酸、堿、鹽等；平均水溫達75°C，蒸餾釜底排出的廢水溫度高達100°C ;懸浮物含量高，其中有機物占94°/Γ95%，灰分占5°/Γ6% ;外觀渾濁、色度高、易腐敗。廢水顏色較深，不能直接排入水體，否則會影響水生植物及藻類的光合作用，降低水中溶解氧濃度，從而影響水生動物的生長。玉米酒精廢水呈酸性(pH —般低于5.5)，含有磷酸鹽及有機酸，腐蝕性強。這些有機酸和無機酸直接排灌農田不僅燒死莊稼，而且使土壤板結。此外，玉米酒精廢水中含有大量低分子化合物，如丁醇、乙醇、丙酮等，以及大量的碳水化合物、氮化合物、脂肪等有機物，氮、磷含量高，如果直接排放，會造成水體富營養化。目前國內外 采用的處理方法主要是生化處理法。玉米酒精廢水中的主要成分多為微生物可利用的營養物質，廢水的可生化性好，因此國內外對此廢水較常采用生化法進行處理。根據這類廢水有機物濃度高的特點，采用的方法主要是厭氧+好氧處理。生化法是目前玉米酒精廢水處理采用的最廣泛的方法，并取得了一定的去除效果。但是仍存在著不足之處:厭氧處理時間較長，反應器初次啟動過程緩慢，且玉米酒精廢水中懸浮物濃度高，限制了厭氧反應器的運行效果。冬季運行不穩定，對氨氮去除效果波動大。自2012年I月《發酵酒精和白酒行業水污染物排放標準》實施以來，酒精廠廢水污染物排放不再執行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)，執行標準的嚴格，造成了部分酒精廠排放的廢水時有不達標現象。同時厭氧法與好氧法對玉米酒精廢水的色度去除效果不明顯，因此探索一種操作簡便、處理效果好、投資少、運行費用低的玉米酒精廢水處理工藝是一個亟需解決的問題。
發明內容
針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種玉米酒精廢水的集成處理方法，可有效解決生化效率高、操作簡單、處理費用低、生化出水優于發酵酒精廢水排放標準，同時深度出水滿足工業循環冷卻水補充用水水質要求的問題。本發明解決的技術方案是，首先在調節池調節廢水pH ;將廢水進行水解酸化預處理，去除廢水中部分懸浮物、提高廢水的可生化性，水解酸化水力停留時間為l(Tl2h ;再將經水解酸化處理后的廢水進行內循環上流式厭氧污泥反應器(UASB，又稱升流式厭氧污泥床)厭氧處理，內循環的開啟可自主調節上流式厭氧污泥反應器(UASB)容積負荷；然后再將厭氧處理后的廢水進行填料循環式活性污泥法(CASS)好氧處理，最后將好氧處理后的廢水采用混凝沉淀-過濾及消毒工藝進行深度處理，其步驟是:格柵攔截粗大懸浮物，經冷卻塔降溫，進入調節池調節pH值；將調pH值后的廢水泵入水解酸化池，水解酸化后經內循環上流式厭氧污泥反應器厭氧處理，厭氧處理后的部分廢水進行填料循環式活性污泥法好氧處理，未經厭氧處理的部分廢水回流至上流式厭氧污泥反應器進水口，再次進入上流式厭氧污泥反應器，進行厭氧處理，好氧處理過程中要進行鼓風，好氧處理后的廢水進入中間水井，再進行混凝沉淀池沉淀后，進入多介質的過濾器過濾，經消毒后，即可達到排放標準，再利用。本發明集成處理技術具有操作簡單、處理費用低、生化效率高，深度出水可滿足《工業循環冷卻水處理設計規范》(GB50050-2007)要求，是玉米酒精廢水處理上的一大創新。
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明。由附圖給出，本發明在具體實施中，首先在調節池調節廢水pH;將廢水進行水解酸化預處理，去除廢水中部分懸浮物、提高廢水的可生化性，水解酸化水力停留時間為10-12h;再將經水解酸化處理后的廢水進行內循環上流式厭氧污泥反應器(UASB，又稱升流式厭氧污泥床)厭氧處理，內循環的開啟可自主調節上流式厭氧污泥反應器(UASB)容積負荷；然后再將厭氧處理后的廢水進行填料循環式活性污泥法(CASS)好氧處理，最后將好氧處理后的廢水采用混凝沉淀-過濾及消毒工藝進行深度處理，其具體步驟是:
(1)廢水進入污水站后先經間距5mm的格柵攔截除去粗大懸浮物，再進入冷卻塔將廢水溫度降至38-40°C，冷卻塔出水自流入調節池，通過氫氧化鈉堿液調節廢水pH為
6.0±0.5，調節池表面負荷為0.7-0.8mVm2.h，水力停留時間2.5_3h ；
(2)將經pH調節后的廢水泵入水解酸化池進行水解酸化，水力停留時間為10-12h;經水解酸化的廢水，廢水量設為Q1，泵入內循環上流式厭氧污泥反應器進水管，同時部分借助上流式厭氧污泥反應器內循環裝置回流的廢水，回流的廢水量設為Q2，并入到內循環上流式厭氧污泥反應器的進水管中，進水管中水量設為Q，Q= Q1+Q2，回流比Q2: Q!=50-300:100 (即Q2: Q1 = 50-300%)，通過其底部的布水系統將混合后的廢水均勻分布到內循環上流式厭氧污泥反應器中，從而實現容積負荷的自主調節；
(3)將經內循環上流式厭氧污泥反應器厭氧處理后的廢水自流入填料循環式活性污泥法池進行好氧處理，填料循環式活性污泥法池的容積負荷為0.3-0.5 kgBOD/m3.d、通過調節鼓風機曝氣量控制池內溶解氧濃度為2.0-2.5mg/L、污泥濃度4000-5000 mg/L、填料循環式活性污泥法池出水自流入中間水井，中間水井的水力停留時間為3-4h ； (4)將經步驟(3)處理后的廢水泵入混凝沉淀池，同時由計量泵向池內投加聚合硫酸鋁(PAS)進行混凝，每處理Im3廢水聚合硫酸鋁投加量為60g ;混凝沉淀出水泵入多介質過濾器，多介質過濾器中由上至下填充礫石、石英砂、無煙煤介質；采用二氧化氯(ClO2)發生器對過濾出水進行消毒處理，每Im3廢水中二氧化氯投加量為20g ;消毒處理后，即成為達到《工業循環冷卻水處理設計規范》(GB50050-2007)要求。為了保證使用效果，所述的內循環上流式厭氧污泥反應器的主體部分顆粒污泥床與三相分離器之間的空隙處增設內回流管路，內循環系統有助于調節廢水溫度和pH值，提高上升流速，提升泥水混合效率，縮短上流式厭氧污泥反應器啟動期和顆粒污泥培養周期，提高污水凈化處理效率，降低末端處理污染負荷(即以解決末端處理污染負荷偏高的問題)；內循環系統通過調節回流比實現自主調節容積負荷；
所述的填料循環式活性污泥法池，通過在反應池潷水器0.5m以下、池底部1.0m以上設置網箱，網箱內裝填直徑8cm懸浮球(懸浮球為市售產品，如鞏義市豫嵩給排水器材廠、河北耀興塑料制品廠的產品)作為循環式活性污泥法池填料，填料可有效避免曝氣氣泡對其表面生物膜的剪切、減小水流對生物膜的沖刷，從而有利于微生物附著，生物膜厚度逐漸增大，最終生物膜厚度大概在0.4mm，創造了同步硝化和反硝化的條件，使一些世代時間較長、比增值速度較小的硝化菌得以附著繁殖，最終達到CASS池強化生物脫氮效果；生物膜內生物相豐富，延長了微生物食物鏈，提高了生物量，從而提升CASS池的抗沖擊能力；另外填料的填加可以降低污泥產率，從而不易產生污泥膨脹。還需要說明是:
(I)格柵
由于玉米酒精廢水中的大漂浮物和顆粒物都比較少，格柵攔截的污染物不多，選用人工清渣方式；格柵間距5mm。(2)冷卻塔
由于玉米酒精廢水溫度太高，超過微生物所能承受的范圍，需通過冷卻塔將廢水穩定降至38 40°C，以使后續生化過 程順利進行。(3)調節池
由于玉米酒精廢水為酸性廢水，廢水pH值較低不適宜中溫產甲烷菌生長，需要加堿調節廢水至6.0左右，以使后續生化過程順利進行。(4)水解酸化池
調節池水泵入水解酸化池中。水解酸化池給污水創造了一定的兼性厭氧環境進行水解酸化，發生厭氧處理的水解酸化過程，將難降解的物質分解成容易降解的有機底物，同時廢水由于酸化作用部分被轉化為揮發性脂肪酸，另外池內的填料通過吸附作用可去除廢水中部分懸浮物。厭氧反應器部分回流水與水解酸化出水混合后泵入內循環UASB反應器，以降低厭氧反應器進水有機物濃度。水解酸化池水力停留時間為l(Tl2h。(5 )內循環UASB反應器
內循環UASB是在反應器三相分離器下部增設內循環裝置，內循環系統有助于調節廢水溫度和PH，可提高上升流速，提升泥水混合效率，明顯縮短UASB反應器啟動期和顆粒污泥培養周期，提高污水凈化處理效率，較大幅度的去除廢水中有機物，可解決末端處理污染負荷偏高的問題；另外內循環系統可通過調節回流比實現自主調節容積負荷。(6)填料 CASS 池
內循環UASB出水自流入填料CASS池中，進水流量通過配水設備調控。在填料CASS池中，利用好氧微生物的作用，使廢水中有機物進一步降解，從而使廢水得以凈化，出水進入中間水井。填料CASS池底部設有微孔曝氣裝置，通過調節鼓風機曝氣量控制池內溶解氧濃度為2.(Γ2.5mg/L,上部設潷水器進行排水，容積負荷為0.3^0.5 kgBOD/ (m3.d)，污泥濃度4000^5000 mg/Lο(7)中間水井
為了確保廢水以穩定的流速和負荷進入混凝沉淀池，設置中間水井，填料CASS出水自流入中間水井，中間水井水力停留時間為3 4h。(8)混凝沉淀池
將經好氧處理后的廢水由泵送至混凝沉淀池，同時由計量泵向池內投加PAS進行混凝，每處理Im3廢水PAS投加量為60g。(9)多介質過濾器
混凝沉淀出水泵入多介質過濾器，過濾器中由上至下填充礫石、石英砂、無煙煤等介質，通過過濾器中介質的吸附作用，可有效去除廢水中懸浮物和色度。(10)消毒池
過濾出水自流入消毒池，采用ClO2發生器對過濾出水進行消毒，每處理Im3廢水(:102投加量為20g，過濾出水經消毒處理后滿足工業循環冷卻水補充用水要求。由述可以看出，本發明處理方法是采用預處理+內循環UASB厭氧處理+填料CASS好氧處理+混凝沉淀-過濾及消毒工藝深度處理的組合工藝技術。廢水先經過水解酸化處理，可減少難降解物質及抑制離子的濃度，去除廢水中部分懸浮物及提高廢水的可生化性；經水解酸化處理后的廢水進入內循環UASB厭氧處理工段，利用厭氧微生物降解水中大部分有機物；厭氧出水再進行 填料CASS好氧處理，可進一步降解有機物；經好氧處理后的廢水濁度、微生物量都較大，最后采用混凝沉淀-過濾及消毒工藝深度處理，深度處理系統可根據生化系統的處理效果通過調節加藥量來保證出水水質滿足循環冷卻水補充用水要求。本發明集成處理技術具有操作簡單、處理費用低、生化效率高、保證深度出水水質滿足工業循環冷卻水補充用水要求等優點。本發明經實驗和測試，取得了良好的有益技術效果，如:
實驗例I
河南某玉米酒精廠采用本發明方法對該廠廢水進行處理，原水COD為3500 mg/L左右，設計處理量2000m3，調節池表面負荷0.8mVm2.h，水力停留時間2.5h，水解調節池水力停留時間10h，內循環UASB反應器的容積負荷4.75 kgCOD/m3.d，上升流速為0.45m/h, CASS池的容積負荷0.4kgB0D/m3.d，溶解氧2.5mg/L，污泥濃度4500mg/L，好氧出水COD平均為60mg/L,NH3-N平均為0.8mg/L,每處理Im3廢水PAS投加量為60g，，多介質過濾器中由上至下填充礫石、石英砂、無煙煤等介質，介質填充高度1.2m，最后經過消毒處理，出水的COD平均為45mg/L、NH3-N平均為0.7mg/L，滿足工業循環冷卻水補充用水要求。實驗例2
河南某玉米酒精廠采用本發明方法對該廠廢水進行處理，原水COD為10000 mg/L左右，設計處理量2000m3，調節池表面負荷0.8mVm2.h，水力停留時間2.5h，水解調節池水力停留時間12h，內循環UASB反應器的容積負荷13.4 kgCOD/m3.(!，上升流速為0.3m/h，CASS池的容積負荷0.5kgB0D/m3.d,溶解氧2.5mg/L,污泥濃度4500mg/L,好氧出水COD平均為65mg/L、NH3-N平均為1.0mg/L,每處理Im3廢水PAS投加量為60g，，多介質過濾器中由上至下填充礫石、石英砂、無煙煤等介質，介質填充高度1.2m，最后經過消毒處理，出水的COD平均為50mg/L、NH3-N平均為0.8mg/L，滿足工業循環冷卻水補充用水要求。 經反復多次在不同地方和不同工廠進行實驗，均取得了相同或相近似的結果，表明方法穩定可靠，使用效果好，經測試:經消毒處理后COD≤50mg/L、NH3-N≤ 1.0mg/L≤SS ≤5mg/L、濁度≤5NTU、總Fe ≤0.3mg/L和碳酸鹽堿度彡100mg/L，滿足《工業循環冷卻水處理設計規范》(GB50050-2007)的工業用水要求，很好的滿足工業循環冷卻水補充用水要求，實現了玉米酒精廢水的回收再利用，減少了環境污染，節約資源及污水處理費用I倍以上，生產效率和生化效率提高50%以上，經濟和社會效益巨大，是玉米酒精廢水處理上的一大創造。
權利要求
1.一種玉米酒精廢水的集成處理方法，其特征在于，首先在調節池調節廢水PH ;將廢水進行水解酸化預處理，去除廢水中部分懸浮物、提高廢水的可生化性，水解酸化水力停留時間為10-12h ;再將經水解酸化處理后的廢水進行內循環上流式厭氧污泥反應器厭氧處理，內循環的開啟可自主調節上流式厭氧污泥反應器容積負荷；然后再將厭氧處理后的廢水進行填料循環式活性污泥法好氧處理，最后將好氧處理后的廢水采用混凝沉淀-過濾及消毒工藝進行深度處理，其具體步驟是: (1)廢水進入污水站后先經間距5mm的格柵攔截除去粗大懸浮物，再進入冷卻塔將廢水溫度降至38-40°C，冷卻塔出水自流入調節池，通過氫氧化鈉堿液調節廢水pH為6.0±0.5，調節池表面負荷為0.7-0.8mVm2.h，水力停留時間2.5_3h ； (2)將經pH調節后的廢水泵入水解酸化池進行水解酸化，水力停留時間為10-12h;經水解酸化的廢水，廢水量設為Q1，泵入內循環上流式厭氧污泥反應器進水管，同時部分借助上流式厭氧污泥反應器內循環裝置回流的廢水，回流的廢水量設為Q2，并入到內循環上流式厭氧污泥反應器的進水管中，進水管中水量設為Q，Q= Q1+Q2，回流比Q2: Q!=50-300:100，通過其底部的布水系統將混合后的廢水均勻分布到內循環上流式厭氧污泥反應器中，從而實現容積負荷的自主調節； (3)將經內循環上流式厭氧污泥反應器厭氧處理后的廢水自流入填料循環式活性污泥法池進行好氧處理，填料循環式活性污泥法池的容積負荷為0.3-0.5 kgBOD/m3.d、通過調節鼓風機曝氣量控制池內溶解氧濃度為2.0-2.5mg/L、污泥濃度4000-5000 mg/L、填料循環式活性污泥法池出水自流入中間水井，中間水井的水力停留時間為3-4h ； (4)將經步驟(3)處理后的廢水泵入混凝沉淀池，同時由計量泵向池內投加聚合硫酸鋁(PAS)進行混凝，每處理Im3廢水聚合硫酸鋁投加量為60g ;混凝沉淀出水泵入多介質過濾器，多介質過濾器中由上至下填充礫石、石英砂、無煙煤介質；采用二氧化氯(ClO2)發生器對過濾出水進行消毒處理，每Im3廢水中二氧化氯投加量為20g。
2.根據權利要求1所述的玉米酒精廢水的集成處理方法，其特征在于，所述的內循環上流式厭氧污泥反應器的主體部分顆粒污泥床與三相分離器之間的空隙處增設內回流管路，內循環系統有助于調節廢水溫度和PH值，提高上升流速，提升泥水混合效率，縮短上流式厭氧污泥反應器啟動期和顆粒污泥培養周期，提高污水凈化處理效率，降低末端處理污染負荷，內循環系統通過調節回流比實現自主調節容積負荷。
3.根據權利要求1所述的玉米酒精廢水的集成處理方法，其特征在于，所述的填料循環式活性污泥法池，通過在反應池潷水器0.5m以下、池底部1.0m以上設置網箱，網箱內裝填直徑8cm懸浮球作為循環式活性污泥法池填料，填料可有效避免曝氣氣泡對其表面生物膜的剪切、減小水流對生物膜的沖刷，從而有利于微生物附著，生物膜厚度逐漸增大，最終生物膜厚度大概在0.4mm,創造了同步硝化和反硝化的條件，使一些世代時間較長、比增值速度較小的硝化菌得以附著繁殖，最終達到CASS池強化生物脫氮效果；生物膜內生物相豐富，延長了微生物食物鏈，提高了生物量，從而提升CASS池的抗沖擊能力；另外填料的填加可以降低污泥產率，從而不易產生污泥膨脹。
全文摘要
本發明涉及玉米酒精廢水的集成處理方法，有效解決生化效率高、操作簡單、處理費用低、生化出水優于發酵酒精廢水排放標準，同時深度出水滿足工業循環冷卻水補充用水的問題，方法是，格柵攔截粗大懸浮物，經降溫，調節pH值；將調pH值后的廢水泵入水解酸化池，水解酸化后經內循環上流式厭氧污泥反應器厭氧處理，厭氧處理后的部分廢水進行填料循環式活性污泥法好氧處理，未經厭氧處理的部分廢水回流至上流式厭氧污泥反應器進水口，再次進入上流式厭氧污泥反應器，進行厭氧處理，好氧處理過程中要進行鼓風，好氧處理后的廢水進入中間水井，再進行混凝沉淀池沉淀后，進入多介質的過濾器過濾，消毒，本發明操作簡單、處理費用低、生化效率高。
文檔編號C02F9/14GK103193366SQ20131016058
公開日2013年7月10日 申請日期2013年5月4日 優先權日2013年5月4日
發明者宋宏杰, 于魯冀, 陳濤, 劉培, 孔德芳 申請人:鄭州大學