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CN113620541A - 酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统及处理方法 - Google Patents

酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统及处理方法 Download PDF

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CN113620541A CN202111051935.9A CN202111051935A CN113620541A CN 113620541 A CN113620541 A CN 113620541A CN 202111051935 A CN202111051935 A CN 202111051935A CN 113620541 A CN113620541 A CN 113620541A
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Abstract

本发明公开了一种酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统及处理方法，该系统由生活污水预处理系统、酿酒废水预处理系统、生化系统和深度处理系统组成；其中，生活污水预处理系统包括进水格栅和沉砂池，酿酒废水预处理系统包括加药装置和混凝沉淀池；生化系统包括生化池、鼓风机和沉淀池，生化池中装填有生物填料；深度处理系统包括臭氧接触塔、生物滤池，生物滤池中装填有滤池填料。本发明设计构建酿酒废水与低C/N生活污水协同处理系统，将酿酒废水进行预处理后，与低C/N生活污水混合协同处理，以废治废，有效解决低C/N生活污水处理的碳源问题和酿酒废水处理难度大、处理成本高的问题，同时保证协同处理出水水质达到排放标准。

Description

酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及一种酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统及处理方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
生物脱氮主要是依靠微生物的硝化及反硝化作用，其中，反硝化菌属于异养菌，需要充足的碳源，而对于C/N较低的污水，碳源含量成为影响整个反硝化过程的最重要因素。在处理低C/N污水时，通常需要外加葡萄糖、乙酸钠、乙酸、甲醇等碳源，存在处理成本高、资源浪费等问题，与当前新的污水处理理念相违背。因此，众多研究者转向开发环境安全性高、低廉、可持续的碳源研究。
我国白酒酿酒企业众多，每生产1吨白酒，约产生10-30吨酿酒废水，主要来源于酿酒发酵、蒸馏和清洗阶段。废水分为低浓度有机废水(冷却水、洗瓶水、场地冲洗水)和高浓度有机废水(窖底水、锅底水)，其中，高浓度有机废水占总排水量的5％。由于酿酒的原料均采用农作物，废水中含有多种有机物，如淀粉、氨基酸、蛋白质等，窖底水具有高COD(15万～30万mg/L)、高BOD(1.5万～5万mg/L)、高SS(5000～7000mg/L，含大量悬浮着的、溶解的和挥发性的固体)、高色度(15万～20万稀释倍数)、呈酸性(PH＝4～6)、低溶解氧(几乎为零)、总氮浓度高(3500～6500mg/L)和总磷浓度高(500～1500mg/L)等特性，但其可生化性好、易生物降解。
目前，酿酒废水的处理方法包括物理化学法、生物法和组合处理技术等。物理化学法通常作为组合处理技术中的前处理或深度处理，包括混凝沉淀、气浮、吸附、电化学法、高级氧化(芬顿氧化法、臭氧氧化法和湿氧化法)和光催化等技术。混凝沉淀法可除去废水中的胶体和悬浮颗粒，降低原水的浊度，通常用于废水的前处理阶段。气浮法除去废水中的悬浮物，降低总磷含量和废水色度。电化学法和高级氧化技术可以快速、高效地降解难降解有机物。生物法包括厌氧处理、好氧处理处理，主要利用微生物将废水中的有机物转化为CO2和H2O，具有脱磷除氮的效果。由于酿酒废水处理难度大，通常采用组合处理技术，如“气浮-UASB-多级A/O-芬顿氧化”、“混凝沉淀-UASB-多级好氧-吸附”、“混凝沉淀+ABR+A/O+MBR”或“气浮-IC-多级A/O-臭氧-生物滤池”等处理工艺。
在现有技术中，公开号为CN205382068U的实用新型专利公开了一种高浓度含磷酿酒废水的处理反应系统，主要由含磷酿酒废水池、生物厌氧反应池、生物兼氧反应池、生物接触氧反应池、外排管依次连接组成，其中含磷酿酒废水池与生物厌氧反应池之间设有电石渣智能除磷反应器，生物接触氧反应池与外排管之间设有沉淀除磷池，电石渣智能除磷反应器、生物厌氧反应池、沉淀除磷池底部分别设有输送装置与含磷污泥干化装置连接。
又有，公开号为CN108439714A的发明专利申请文件公开了一种对酿酒废水进行处理的系统，包括由厌氧池、混凝池、沉淀池、过滤池和锅炉依次连接构成的处理系统。以及采用该系统处理酿酒废水的方法，该方法包括对酿酒废水进行厌氧发酵，降低有机污染物浓度后，依次进行混凝、沉淀、过滤，最后将处理后的废水泵入锅炉中，作为锅炉给水生产酿酒用蒸汽。这一方法减少了现有酿酒废水处理工艺中的处理环节，而且可以将处理后的废水直接用于酿酒过程，大大降低了废水处理的成本，减少酿酒过程中的新鲜水用量。
然而，现有技术依然存在不足之处，主要原因在于低C/N生活污水处理时需要外加碳源，存在处理成本高、资源浪费、运行管理复杂等问题。酿酒废水由于污染物浓度高，导致处理工艺复杂、耗药量大、处理成本高，且出水水质难以达到排放标准。此外，对于中小规模的酿酒企业，缺少酿酒废水处理设施，对生态环境造成巨大威胁。
发明内容
本发明的主要目的是本发明针对低C/N生活污水处理过程面临的碳源不足、脱氮效率低、运行成本高等问题而提供一种酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统及处理方法。
本发明是这样实现的：
一种酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统，该系统由生活污水预处理系统、酿酒废水预处理系统、生化系统和深度处理系统组成；其中，前述的生活污水预处理系统包括进水格栅和沉砂池，前述的酿酒废水预处理系统包括加药装置和混凝沉淀池；前述的生化系统包括生化池、鼓风机和沉淀池，前述的生化池中装填有生物填料；前述的深度处理系统包括生物滤池，生物滤池中装填有滤池填料。
作为进一步的优选方案，前述的生活污水预处理系统与酿酒废水预处理系统并联后共同连接生化系统。
作为进一步的优选方案，前述的深度处理系统还包括臭氧接触塔和臭氧发生系统。
作为进一步的优选方案，前述的进水格栅分为两级格栅，依次为粗格栅和细格栅，前述的沉砂池采用平流沉砂池、旋流沉砂池、曝气沉砂池中任意一种。
作为进一步的优选方案，前述的加药装置采用的混凝剂为聚合硫酸铁(PFS)或聚合氯化铝(PAC)，助凝剂采用聚丙烯酰胺(PAM)；前述的混凝沉淀池中沉淀区填料为斜管填料。
作为进一步的优选方案，前述的沉淀池采用竖流沉淀池、斜管或斜板沉淀池、辐流沉淀池中任意一种。
作为进一步的优选方案，前述的滤池填料采用颗粒活性炭或石英砂。
采用前述酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统的处理方法，包括如下步骤：
S1：将低C/N生活污水依次通过生活污水预处理系统中的格栅和沉砂池进行预处理，处理后进入生化池的第一格；
S2：高浓度酿酒废水通过酿酒废水预处理系统进行预处理，同时投加混凝剂和助凝剂，预处理后的酿酒废水进入生化池的第一格，调节酿酒废水的处理流量，控制生化池第一格中的混合污水的COD为150-350mg/L；
S3：打开鼓风机,定期检测生化区的溶解氧浓度，调节鼓风机的气体流量，控制生化区的溶解氧为1.5-3.5mg/L，经过生化处理后的废水进入沉淀池进行泥水分离，将沉淀下来的泥一部分回流到生化池第一格，其余的泥作为剩余污泥排放；
S4：打开臭氧发生系统，向臭氧接触塔提供臭氧，让废水与臭氧进行充分反应；
S5：废水经过臭氧反应后进入生物滤池，通过生物滤池中的微生物作用和滤池填料的过滤作用，实现污染物和悬浮物的同步去除，使出水达到排放标准；
S6：定期检测系统各单元出水的COD、氨氮、总氮、总磷和色度，计算系统处理效率，根据实际情况调整水力停留时间、有机负荷、曝气强度。
本发明设计构建酿酒废水与低C/N生活污水协同处理系统，将酿酒废水进行预处理后，与低C/N生活污水混合协同处理，以废治废，有效解决低C/N生活污水处理的碳源问题和酿酒废水处理难度大、处理成本高的问题，同时保证协同处理出水水质达到排放标准，实现酿酒废水的资源化利用，降低酿酒企业废水处理负担。
由于采用上述技术方案，相比现有技术，本发明的优点在于：
(1)有效解决低C/N生活污水处理的碳源不足问题和高浓度酿酒废水处理难度大、运行成本高的问题，实现高浓度酿酒废水的资源化利用；
(2)能有效解决中小型酿酒企业高浓度废水处理问题，减少酿酒废水带来的环境风险，对酿酒企业周边的生态环境保护具有重要意义；
(3)系统具有出水水质稳定、耐冲击负荷能力强、结构紧凑、占地少的特点，管理维护简单、运行成本低。
附图说明
图1是酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统示意图；
图2是实施例1中常规污染物的去除率；
图3是实施例2中常规污染物的去除率。
附图标记说明：1-生活污水进水格栅、2-沉砂池、3-加药装置、4-混凝沉淀池、5-生化池、6-生物填料、7-鼓风机、8-沉淀池、9-臭氧接触塔、10-臭氧发生系统、11-生物滤池、12-滤池填料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本发明的一种酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统，包括生活污水预处理系统、酿酒废水预处理系统、生化系统和深度处理系统。生活污水通过生活污水预处理系统处理后进入生化池5，酿酒废水通过酿酒废水预处理系统处理后进入生化池5与生活污水混合，生活污水预处理系统包括进水格栅1和沉砂池2，酿酒废水预处理系统包括加药装置3和混凝沉淀池4。废水混合经过生化池5处理后进入沉淀池8，沉淀池8出水进入臭氧接触塔9，然后经过生物滤池11处理后达标排放。
生活污水预处理系统中的格栅1分为两级格栅，依次为粗格栅和细格栅，沉砂池2可选用平流沉砂池、旋流沉砂池或曝气沉砂池；
采用的酿酒废水为高浓度酿酒废水，COD为5-30×104mg/L,酿酒废水先通过酿酒废水预处理系统进行预处理，去除酿酒废水中的悬浮物和总磷，该系统包括加药装置3和混凝沉淀池4，其中，加药装置3采用的混凝剂为聚合硫酸铁(PFS)或聚合氯化铝(PAC)，助凝剂采用聚丙烯酰胺(PAM)，混凝剂的投加量为30-150mg/L,助凝剂的投加量为1-5mg/L；沉淀区停留时间采用2-5h，沉淀区填料为斜管填料；
经过预处理的生活污水和酿酒废水进入生化池5的第一格进行混合，混合后的COD控制在150-350mg/L，混合后的污水进入生化池5的生化区进行反应，生化区的停留时间采用6-20h，生化区装填生物填料6，填料可选用组合填料、悬浮填料或流化床填料等,通过鼓风机7进行充氧，控制生化区的溶解氧为1.5-3.5mg/L。生化池5出水进入沉淀池8进行泥水分离，沉淀池8可选用竖流沉淀池、斜管(斜板)沉淀池或辐流沉淀池等，沉淀区的泥一部分回流至生化池第一格，一部分作为剩余污泥排放。
沉淀池8出水进入臭氧接触塔9进行接触反应，反应时间为30-120min，通过臭氧发生系统10提供臭氧，臭氧接触塔的臭氧供应量为5-30mg/L；
经过臭氧接触塔9处理后的废水进入生物滤池11，生物滤池11的停留时间为1.5-3h，滤池填料12可采用颗粒活性炭或石英砂。
实施步骤：
步骤一：将低C/N生活污水依次通过生活污水预处理系统中的格栅1和沉砂池2进行预处理，处理后进入生化池5的第一格；
步骤二：高浓度酿酒废水通过酿酒废水预处理系统进行预处理，同时投加混凝剂和助凝剂，预处理后的酿酒废水进入生化池5的第一格，调节酿酒废水的处理流量，控制生化池5第一格中的混合污水的COD为150-350mg/L；
步骤三：打开鼓风机7,定期检测生化区的溶解氧浓度，及时调节鼓风机的气体流量，控制生化区的溶解氧为1.5-3.5mg/L，经过生化处理后的废水进入沉淀池8进行泥水分离，将沉淀下来的泥一部分回流到生化池5第一格，其余的泥作为剩余污泥排放；
步骤四：打开臭氧发生系统10，向臭氧接触塔9提供臭氧，让废水与臭氧进行充分反应；
步骤五：废水经过臭氧反应后进入生物滤池11，通过生物滤池11中的微生物作用和滤池填料12的过滤作用，实现污染物和悬浮物的同步去除，使出水达到排放标准；
步骤六：定期检测系统各单元出水的COD、氨氮、总氮、总磷和色度，计算系统处理效率，根据实际情况调整水力停留时间、有机负荷、曝气强度。
下面具体给出两个实施例的处理结果：
实施例1：
Figure BDA0003253281810000071
生化单元处理工艺：移动床生物膜反应器(MBBR)，采用组合悬浮球，装填海绵填料；
废水处理效果：如图2,在混合进水总氮浓度40mg/L、COD浓度350mg/L、色度180(稀释倍数)和采用组合悬浮球填料的工况条件下，经过反应器接种启动(0-14天)到运行稳定(15-48天)期间，氨氮平均去除率为99.02％，稳定期间最高可达99.86％，总氮平均去除率为89.03％，稳定期间最高可达93.39％，COD平均去除率为92.16％，稳定期间最高可达97.18％，色度平均去除率为79.85％，稳定期间最高可达90.32％，出水达到排放标准。
实施例2：
Figure BDA0003253281810000081
生化单元处理工艺：移动床生物膜反应器(MBBR)，采用流化床填料。
废水处理效果：如图3,在混合进水总氮浓度40mg/L、COD浓度350mg/L、色度180(稀释倍数)和采用流化床填料的工况条件下，经过反应器接种启动(0-12天)到运行稳定(13-48天)期间，氨氮平均去除率为98.76％，总氮平均去除率为72.80％，稳定期间最高可达87.28％，COD平均去除率为90.88％，稳定期间最高可达95.49％，色度平均去除率为72.03％，稳定期间最高可达86.85％，出水达到排放标准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统，其特征在于：该系统由生活污水预处理系统、酿酒废水预处理系统、生化系统和深度处理系统组成；其中，所述生活污水预处理系统包括进水格栅(1)和沉砂池(2)，所述酿酒废水预处理系统包括加药装置(3)和混凝沉淀池(4)；所述生化系统包括生化池(5)、鼓风机(7)和沉淀池(8)，所述生化池(5)中装填有生物填料(6)；所述深度处理系统包括生物滤池(11)，生物滤池(11)中装填有滤池填料(12)。
2.根据权利要求1所述的酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统，其特征在于：所述生活污水预处理系统与酿酒废水预处理系统并联后共同连接生化系统。
3.根据权利要求1所述的酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统，其特征在于：所述深度处理系统还包括臭氧接触塔(9)和臭氧发生系统(10)。
4.根据权利要求1所述的酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统，其特征在于：所述进水格栅(1)分为两级格栅，依次为粗格栅和细格栅，所述沉砂池(2)采用平流沉砂池、旋流沉砂池、曝气沉砂池中任意一种。
5.根据权利要求1所述的酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统，其特征在于：所述加药装置(3)采用的混凝剂为聚合硫酸铁(PFS)或聚合氯化铝(PAC)，助凝剂采用聚丙烯酰胺(PAM)；所述混凝沉淀池(4)中沉淀区填料为斜管填料。
6.根据权利要求1所述的酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统，其特征在于：所述沉淀池(8)采用竖流沉淀池、斜管或斜板沉淀池、辐流沉淀池中任意一种。
7.根据权利要求1所述的酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统，其特征在于：所述滤池填料(12)采用颗粒活性炭或石英砂。
8.一种采用权利要求1-7中任意一项所述的酿酒废水与低碳生活污水协同处理系统的处理方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：将低C/N生活污水依次通过生活污水预处理系统中的格栅(1)和沉砂池(2)进行预处理，处理后进入生化池(5)的第一格；
S2：高浓度酿酒废水通过酿酒废水预处理系统进行预处理，同时投加混凝剂和助凝剂，预处理后的酿酒废水进入生化池(5)的第一格，调节酿酒废水的处理流量，控制生化池(5)第一格中的混合污水的COD为150-350mg/L；
S3：打开鼓风机(7),定期检测生化区的溶解氧浓度，调节鼓风机的气体流量，控制生化区的溶解氧为1.5-3.5mg/L，经过生化处理后的废水进入沉淀池(8)进行泥水分离，将沉淀下来的泥一部分回流到生化池(5)第一格，其余的泥作为剩余污泥排放；
S4：打开臭氧发生系统(10)，向臭氧接触塔(9)提供臭氧，让废水与臭氧进行充分反应；
S5：废水经过臭氧反应后进入生物滤池(11)，通过生物滤池(11)中的微生物作用和滤池填料(12)的过滤作用，实现污染物和悬浮物的同步去除，使出水达到排放标准；
S6：定期检测系统各单元出水的COD、氨氮、总氮、总磷和色度，计算系统处理效率，根据实际情况调整水力停留时间、有机负荷、曝气强度。
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