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CN102092892A - 一种维生素c及其衍生物的生产废水的处理方法 - Google Patents

一种维生素c及其衍生物的生产废水的处理方法 Download PDF

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CN102092892A CN 201010571773 CN201010571773A CN102092892A CN 102092892 A CN102092892 A CN 102092892A CN 201010571773 CN201010571773 CN 201010571773 CN 201010571773 A CN201010571773 A CN 201010571773A CN 102092892 A CN102092892 A CN 102092892A
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高乃才
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ANHUI TIGER BIOTECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种维生素C及其衍生物的生产废水的处理方法,该方法包括如下步骤:对维生素C及其衍生物的生产废水进行中性化预处理,然后废水经沉淀池沉淀,进入调节池,各种生产废水在调节池中充分进行混合,以稳定COD值,然后进入厌氧反应器,经过40小时以上的停留时间,厌氧COD的去除率可达90%,再进入好氧处理器,好氧处理采用膜生物反应器,即在生物好氧处理的基础上,将出水通过0.1-0.4微米的中空纤维膜进行过滤,使处理后的生产废水稳定达到国家一类排放标准,即COD<100mg/L。本发明的方法具有COD去除率高、操作简单、运行费用低、稳定达标等优点,可应用于生产维生素C及其系列衍生物的企业和生物制药等行业。

Description

一种维生素C及其衍生物的生产废水的处理方法
技术领域
本发明涉及工业废水的处理方法,具体涉及维生素C及其衍生物的生产废水的处理方法。
背景技术
VC是一种知名的营养维生素,是人类、畜、禽和水产类必须得营养成份,VC与提高免疫反应激素合成、矿物质吸收、新陈代谢均密切相关。因此,VC也是提高抗病力、促进生长、防病治病所必须得物质。广泛存在于生物组织中。但是由于人和许多动物缺少一种古洛内酯氧化酶,因而不能自身合成,必须从外界摄取,作为人体必需的一种维生素和抗氧化剂,广泛应用与制药工业、食品工业、饮料工业、化妆品工业和饲料工业等。
维生素C的生产是经过生物发酵、过滤、离子交换、浓缩、酯化、转化、精制等多种复杂的物理化学生物过程,生产中废水产生量大、成分复杂、浓度高、色度深、处理难度高。对生态环境和人体健康存在潜在的影响。目前是国内外废水处理的难点和热点,是困绕维生素C生产行业的难题。废水处理的能否达标,处理成本的高低直接影响企业的生存和竞争能力。
因此,多年来如何解决维生素C生产废水的问题是企业和环保专业技术人员努力探索的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种采用与生物处理相结合的方式解决维生素C及其衍生物产品的生产废水的处理方法,该方法包括以下步骤:
(1)将维生素C及其衍生物的生产废水调节为中性;即pH值6.8-7.2之间,该范围pH有利于厌氧菌的增长,偏酸或偏碱均不利于厌氧菌的繁殖,甚至会导致厌氧菌死亡;
(2)在沉淀池中沉淀;优选地,沉淀时间为2-3小时;
(3)将沉淀后的废水在调节池中混合均匀;
(4)进行厌氧处理;
(5)进行好氧处理;
(6)好氧处理后,流出的废水经0.1-0.4μm的中空纤维膜过滤。
本发明的方法中,步骤(4)厌氧处理后会产生沼气,可将所得沼气引入沼气柜,进行回收利用;
在步骤(4)厌氧处理和步骤(5)好氧处理后会产生剩余污泥,可将所得剩余污泥引入污泥浓缩池,进行分离,得到污泥沉淀和上清液;将所述污泥沉淀压滤形成泥饼,分离压滤液;将所述上清液与所述压滤液一并返回调节池,继续循环进入厌氧处理和好氧处理。
优选地,步骤(4)采用上流式厌氧污泥床(UASB)进行厌氧处理,各参数设置如下:
停留时间:40-60小时;若小于40小时废水不能得到充分降解,若大于60小时,废水降解效率提高不多,反而增加厌氧反应池的容积,增加投资成本;
水温:28-30℃;
污泥浓度:50-70g/L;设置污泥层排放口,定期监测污泥浓度,根据污泥浓度来决定排泥的量,每月不少于1次监测;
pH值:6.8-7.2;
营养物配比:C∶N∶P=200~300∶5∶1~2;废水中达不到以上配比,因此在实际操作过程需添加适当的元素,将各营养物调至该范围内;
容积负荷:2-3kgCOD/m3d。
优选地,步骤(5)采用膜生物反应器(MBR)进行好氧处理,各参数设置如下:
停留时间:30-48小时,优选为30-40小时;
水温:20℃-25℃;
溶解氧:3-4mg/L;
泥龄:15-20天;
pH值:6.5-9;
污泥浓度:4000-7000mg/L;
回流速度:进水速度的2-2.5倍;
进水COD:350-1000mg/L。
本发明的方法中,可以将生产维生素C或其衍生物的各阶段的废水单独处理;但为了节约成本和时间,提高经济效益,优选地,可将各种废水混合处理。
在一个优选的实施方案中,将各种生产废水混合处理,即在步骤(2)之后,先将沉淀后的所有废水在调节池中充分混合,待COD值稳定后,再进入厌氧反应器。
在一个优选的实施方案中,将经厌氧处理后产生的沼气引入沼气柜,进行回收再利用。
在一个优选的实施方案中,将经厌氧处理和好氧处理后产生的剩余污泥引入污泥浓缩池,进行分离,得到污泥沉淀和上清液;将污泥沉淀压滤形成泥饼,分离压滤液;所得泥饼即为好氧和厌氧微生物污泥,可以作为花木的肥料;将分离的上清液与压滤液一并返回调节池,继续循环进入厌氧处理和好氧处理。
本发明在处理维生素C及其衍生物的生产废水的方法中,采用UASB+MBR的组合工艺,其优点如下:UASB污泥床常常形成一个相当稳定的生物相,较大的絮体具有良好的沉淀性能,有机负荷的可去除效率高,不需搅动设备,对负荷冲击、温度和pH的变化有一定的适应性。MBR具有比一般生物法污泥浓度高的特点,通常好氧处理污泥在3-4g/L,而MBR可达5-10g/L,这样反应池中具有充分的微生物污泥,以实现较高的有机负荷去除效率。不用再设沉淀池,不会产生漂泥现象,抗冲击能力强,出水不受菌胶团的大小影响,出水水质稳定,出水悬浮物含量低,一般在10-20mg/L,是生物处理废水最先进的方法。
本发明的方法首先对维生素C及其衍生物的生产废水进行中性化预处理,然后废水经沉淀池沉淀,进入调节池,各种生产废水在调节池中充分进行混合,以稳定COD值,然后进入厌氧反应器,经过40小时以上的停留时间,厌氧COD的去除率可达90%,再进入好氧处理器,好氧处理采用膜生物反应器,即在生物好氧处理的基础上,将出水通过0.1-0.4微米的中空纤维膜进行过滤,使处理后的生产废水稳定达到国家一类排放标准,即COD<100mg/L。
本发明的方法具有COD去除率高、操作简单、运行费用低、稳定达标等优点,可应用于生产维生素C及其系列衍生物的企业和生物制药等行业。
附图说明
图1为本发明的废水处理流程。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1
以安徽泰格生物技术股份有限公司为例,说明本发明的效果。该公司是生产维生素C和维生素C衍生物产品的企业,年生产5000吨的古龙酸、4000吨的精VC和6000吨的维C衍生物。
一、生产废水来源及水质
维生素C主要是以山梨醇、玉米浆为主要原料,经过生物发酵、过滤、离子交换、浓缩、酯化、转化、精制等多种复杂的生物和物理化学过程,各种废水及其COD分别为:每天15吨发酵母液的COD为400-500g/L、500吨的离子交换再生废水的COD为2000-3000mg/L、1.5吨浓缩母液的COD在400-500g/L之间、1.5吨转化母液的COD在400-500g/L、1吨精制母液的COD约500g/L,每天生活、生产清洁产生的废水约1000吨,平均每天产生废水总计1600吨左右。
二、环保工厂主要设施
1.1200立方的酸碱废水中和反应池
2.120立方的废水沉淀池
3.2700立方的调节池
4.4000立方厌氧反应池
5.4000立方好氧反应池
三、环保废水处理工艺
废水处理的工艺流程如图1所示。
(1)预处理系统:预处理是对维生素C或其衍生物生产过程中产生的废水,例如离子交换柱再生时产生的酸碱废水或其他生产废水进行中性处理,设有中和池。预处理系统由废水中和池、格栅、沉淀池、调节池组成。生产中产生的酸碱废水先进行中和,调节pH为中性,6.8-7.2;然后将废水在沉淀池中进行沉淀,沉淀后的所有废水在调节池中通过搅拌充分混合以稳定COD,调节池设计容积是实际废水量的3倍,在调节池中放入部分兼氧污泥,使调节池既起到调节水质又起到水解酸化的作用,废水经过调节池后COD去除率达15%左右。
经调节池混合后,平均COD在3000-6000mg/L之间,BOD在1000-3000mg/L之间,SS在100-150mg/L之间。
(2)厌氧系统:废水进入厌氧反应器(UASB),通过控制污泥浓度、进水量、水温等可实现COD去除率89%。
具体地,厌氧处理的各参数设置如下:
停留时间:48小时,
水温:30℃,
污泥浓度:70g/L,
pH值:7.0,
营养物配比:C∶N∶P=250∶5∶1,
容积负荷∶2kgCOD/m3d。
(3)好氧系统:经厌氧处理的废水进入好氧系统。采用MBR工艺,即膜生物反应器。在通常的好氧生物处理的终端增加中空纤维膜,滤后出水。膜孔径为0.2μm。
具体地,好氧处理的各参数设置如下:
停留时间:40小时,
水温:25℃,
溶解氧:3mg/L,
泥龄:16天,
pH值:7.0,
污泥浓度:5000mg/L,
回流速度:进水速度的2.5倍,
进水COD:1000mg/L。
通常的好氧处理会出现漂泥,因为微生物污泥在未形成菌胶团时,由于微生物污泥较细小,易随出水带走。漂泥的大小会影响沉淀的效果,且污泥浓度的大小会影响出水水质,受冲击后或曝气过量可能造成污泥解絮,影响出水,这些是在运行控制时经常发生的问题,一旦出现上述问题,调整需要时间,否则直接影响出水。
而MBR工艺是在处理终端通过中空纤维膜过滤后出水,由于膜的孔径在0.1~0.4μm之间(0.2μm为最优),水中的微生物、悬浮杂质、未降解的大分子有机物统统被截留在膜丝外壁。因此本发明的好氧处理工艺不会产生漂泥现象,此处不设沉淀池,污泥浓度高,微生物量大,有机去除率高、出水效果好。适当的被冲击时不会影响出水,便于运行控制,抗冲击能力强,出水稳定,水质清澈,出水SS≤20mg/L,COD去除率可达90%。
四、运行效果
见表1。
表1废水处理效果
Figure BSA00000372454500071
五、运行成本
该工艺在运行时不添加任何药剂,只是在反洗膜和污泥压滤时添加少量药剂。反洗膜时,用次氯酸钠和液碱配制成含有效氯3000mg/L、4%的氢氧化钠洗液进行反洗,目的是将残留在膜孔中的有机物颗粒和微生物清洗掉确保通量。压滤污泥时,向污泥中投加3%聚丙烯酰胺,以产生絮凝作用,使分散的污泥颗粒聚集产生较大的絮凝体,加速泥水分离。
由于地域和季节因素,厌氧水温的变化,日产沼气根据废水量和COD去除量计算,运行成本抵消回收沼气获利后,处理每吨废水成本在2~3元。
实施例2
按实施例1所述的方法进行废水处理,不同之处仅在于:
(2)厌氧处理的各参数设置如下:
停留时间:50小时,
水温:28℃,
污泥浓度:70g/L,
pH值:7.2,
营养物配比:C∶N∶P=200∶5∶1,
容积负荷:2.5kgCOD/m3d。
厌氧处理后,COD的去除率为87%。
(3)好氧系统:在好氧生物处理的终端增加中空纤维膜,膜孔径为0.4μm。
好氧处理的各参数设置如下:
停留时间:48小时,
水温:22℃,
溶解氧:3.5mg/L,
泥龄:18天,
pH值:6.8,
污泥浓度:6000mg/L,
回流速度:进水速度的2倍,
进水COD:700mg/L。
好氧处理后,COD的去除率为91%。
运行效果见表2。
表2废水处理效果
Figure BSA00000372454500091
运行成本与实施例1相近。
实施例3
按实施例1所述的方法进行废水处理,不同之处仅在于:
(2)厌氧处理的各参数设置如下:
停留时间:60小时,
水温:30℃,
污泥浓度:50g/L,
pH值:6.8,
营养物配比:C∶N∶P=300∶5∶2,
容积负荷:3kgCOD/m3d。
厌氧处理后,COD的去除率为90%。
(3)好氧系统:在好氧生物处理的终端增加中空纤维膜,膜孔径为0.1μm。
好氧处理的各参数设置如下:
停留时间:30小时,
水温:20℃,
溶解氧:4mg/L,
泥龄:20天,
pH值:6.8,
污泥浓度:4000mg/L,
回流速度:进水速度的2.5倍,
进水COD:300mg/L。
好氧处理后,COD的去除率为89%。
运行效果见表3。
表3废水处理效果
Figure BSA00000372454500101
运行成本与实施例1相近。

Claims (10)

1.一种维生素C及其衍生物的生产废水的处理方法,其包括如下步骤:
(1)将维生素C及其衍生物的生产废水调节为中性;
(2)在沉淀池中沉淀;
(3)将沉淀后的废水在调节池中混合均匀;
(4)进行厌氧处理;
(5)进行好氧处理;
(6)好氧处理后,流出的废水经0.1-0.4μm的中空纤维膜过滤。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(4)厌氧处理后产生沼气,将所得沼气引入沼气柜,进行回收利用。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,经厌氧处理和好氧处理后产生剩余污泥,将所得剩余污泥引入污泥浓缩池,进行分离,得到污泥沉淀和上清液;将所述污泥沉淀压滤形成泥饼,分离压滤液;将所述上清液与所述压滤液一并返回调节池,继续循环进入厌氧处理和好氧处理。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,采用上流式厌氧污泥床进行厌氧处理,所述厌氧处理的停留时间为40-60小时,水温为28-30℃,pH值为6.8-7.2。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述厌氧处理时C∶N∶P的配比为200~300∶5∶1~2。
6.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述厌氧处理的污泥浓度为50-70g/L,容积负荷为2-3kgCOD/m3d。
7.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,采用膜生物反应器进行好氧处理,所述好氧处理的停留时间为30-48小时,水温为20℃-25℃,pH值为6.5-9。
8.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述好氧处理的溶解氧为3-4mg/L。
9.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述好氧处理的泥龄为15-20天,污泥浓度为4000-7000mg/L。
10.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,所述好氧处理的回流速度为进水的2-2.5倍,进水COD为350-1000mg/L。
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