专利名称：一种高效处理黄姜加工废水的方法及其用途的制作方法
技术领域：
本发明属于工业废水处理领域，确切地说是涉及黄姜加工废水的处理方法及其用途。
背景技术：
黄姜是一种药用植物，可提取出皂素用于多种药物的合成。在黄姜加工过程中，每生产1吨皂素需鲜黄姜130-180吨，98％的硫酸7-8吨，产生废水400-500吨。从黄姜中提取皂素生产，废水污染严重，主要有以下特点(1)可生化性差BOD/COD值约为0.27；(2)糖份含量高，含糖约2％，其中大部分为还原糖；(3)污染负荷重，综合废水的COD值在20000-30000mg/L，头道液COD值可达110000mg/L；(4)酸度高，pH值在1.0左右；(5)盐度高，SO42-/COD值可达0.5。由于以上几个特点，黄姜加工废水处理非常困难。目前此类废水的处理多停留在实验室小试水平，一般采用厌氧+好氧的生物处理方法，但处理效果并不理想，远不能达到国家有关排放标准的要求。其原因主要表现在以下两方面大量存在的SO42-在厌氧处理过程中被还原为硫化物，硫化物对后续甲烷发酵反应器中的产甲烷细菌具有毒性并产生抑制作用；硫酸盐还原菌还会与产甲烷菌产生基质竞争，从而使甲烷发酵反应不能顺利进行。这两方面的原因往往导致厌氧处理失败或效率不高。因此，如何消除上述的负面影响是提高厌氧处理乃至整个黄姜加工废水处理效果的关键。
另外，黄姜加工废水中含有较多的含氮物质，这些物质在废水处理过程中会转化为NH4+-N，综合废水中的NH4+-N含量在1000-2000mg/L。目前报导的黄姜加工废水处理方法多注重COD的去除，而忽视了对NH4+-N以及总氮的去除。未经脱氮处理的废水排放会导致水体富营养化，而黄姜加工企业多位于南水北调中线水源区，因此必须寻求一种高效的处理方法，降低黄姜加工废水中包括COD和总氮在内的所有污染物含量，使其能达标排放，消除黄姜加工废水对生态环境以及人民饮水安全的威胁。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供了一种高效处理黄姜加工废水的方法。通过采用加入脱硫措施的两相厌氧处理方法，有效地消除了SO42-对厌氧过程产生的负面影响，提高了厌氧处理效果；通过采用固定化微生物-曝气生物滤池(G-BAF)对厌氧出水进一步处理，降低了废水中各种污染物，尤其是COD和总氮的浓度，使黄姜加工废水能够达标排放。
本发明目的可以通过下述方式来实现本发明方法是通过采用水解酸化和甲烷发酵两相厌氧和G-BAF固定化微生物-曝气生物滤池处理；其中按下述顺序步骤进行黄姜加工废水于中和池加碱调节pH至中性，进入水解酸化反应器；水解酸化出水经物化或生化脱硫；脱硫后进入甲烷发酵反应器进行甲烷发酵；甲烷发酵反应器出水进入两级G-BAF固定化微生物-曝气生物滤池反应器，进一步处理后达标排放。
其中中和池中，黄姜加工废水的pH值调至7-9，中和用药剂是氧化钙或其它碱性物质。
在水解酸化反应器和甲烷发酵反应器中，采用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、颗粒污泥膨胀床(EGSB)、厌氧折流板反应器(ABR)等厌氧反应器在水解酸化反应器和甲烷发酵反应器中，采用厌氧活性污泥或特种高效微生物制剂来启动，厌氧活性污泥和特种高效微生物制剂可以单独使用，也可联合使用。
水解酸化反应器的微生物，采用调pH值后的黄姜加工废水来驯化；甲烷发酵反应器中的微生物，采用水解酸化反应器出水来驯化；驯化用黄姜加工废水的COD浓度在1500-3000mg/L间；水解酸化反应器的反应温度为20-35℃，甲烷发酵反应器反应温度为30-35℃；厌氧反应器启动后，水解酸化反应器的停留时间为5-20h，甲烷发酵反应器停留时间为15-50h。
水解酸化与甲烷发酵反应器间的脱硫工艺，是物化或生化脱硫形式的脱硫工艺。
G-BAF反应器中采用大孔网状载体，上面固定特种高效微生物；采用甲烷发酵反应器出水对微生物进行驯化；G-BAF反应器反应温度为室温，停留时间为8-20h，溶解氧(DO)浓度为2-5mg/L，出水pH值为7.5-8.5；COD容积负荷可达3-18kg/(m3·d)，去除率为60-90％；氨氮容积负荷可达0.5-4kg/(m3·d)，去除率为90-100％。
一种高效处理黄姜加工废水的用途，不仅适用于黄姜加工废水处理，而且可应用于任何含硫酸盐的高浓度有机废水的处理。
黄姜加工废水在加碱调节pH值至中性后，进入水解酸化反应器。水解酸化可使废水中的大分子物质水解成小分子，生化性进一步提高，COD得到部分去除，同时废水中的硫酸盐被还原成硫化物或硫化氢。水解酸化出水经物化或生化脱硫后进入甲烷发酵反应器进行甲烷发酵，此阶段可去除废水中大部分COD，同时回收得到甲烷气体。甲烷发酵反应器出水进入两级G-BAF反应器，进一步处理后达标排放。
水解酸化反应器的容积负荷可达10-12kgCOD/(m3·d)，COD去除率为15-40％，出水pH值为5-7；甲烷发酵反应器的容积负荷可达5-10kgCOD/(m3·d)，COD去除率为75-95％，出水pH值为7-9。回收得到的甲烷纯度和产率分别为85-95％和0.2-0.3m3CH4/KgCOD。
本发明相比现有技术具有如下优点(1)采用两相厌氧处理工艺，将水解酸化和甲烷发酵分别置于两个独立的反应器中进行，消除了原水中含有的大量SO42-的负面影响，避免了硫酸盐还原产生的硫化物或硫化氢的毒性以及硫酸盐还原菌与产甲烷菌产生的基质竞争，从而提高了厌氧处理的负荷5-22kgCOD/(m3·d)和效率75-95％。
(2)在水解酸化和甲烷发酵反应器间加入脱硫工艺，不仅可以降低硫化物对后续产甲烷反应的毒性，而且可以通过脱硫回收硫磺，清除污染的同时实现废物资源化利用。
(3)本发明最大程度地提高了甲烷纯度85-95％和产率(0.2-0.3m3CH4/KgCOD)，回收了能源，降低了处理成本(小于5元/吨)。
(4)采用两级G-BAF处理技术，有效地去除了废水中的氨氮及总氮，进一步降低了厌氧出水中其它污染物的浓度，实现了黄姜加工废水达标排放。
(5)本发明不仅适用于黄姜加工废水处理，而且可应用于任何含硫酸盐的高浓度有机废水的处理。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
下面列举3个实施例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这些实施例。
本实施方式的过程是黄姜加工废水进入中和池，调节pH值至中性，然后进入水解酸化反应器进行水解酸化反应，再进入脱硫反应器，采用物化或生化方法脱除硫化物或硫化氢，其出水进入甲烷发酵反应器进行产甲烷反应，出水再进入两级G-BAF反应器进一步去除水中污染物，然后达标排放。
实施例1采用本发明处理黄姜加工废水，原水COD浓度为4500mg/L，SO42-浓度为2460mg/L，NH4+-N浓度为90mg/L，水解酸化反应器、甲烷发酵反应器和G-BAF反应器中水温分别控制在30℃、35℃和25℃，停留时间分别为10.8h、37h和8h，最终出水COD浓度为92.5mg/L，硫化物浓度0.6mg/L，NH4+-N浓度为1.7mg/L，TN(总氮)浓度为2.5mg/L。
实施例2采用本发明处理黄姜加工废水，原水COD浓度为9500mg/L，SO42-浓度为5130mg/L，NH4+-N浓度为210mg/L，水解酸化反应器、甲烷发酵反应器和G-BAF反应器中水温分别控制在30℃、32℃和20℃，停留时间分别为15h、40h和10h，最终出水COD浓度为120.2mg/L，硫化物浓度0.4mg/L，NH4+-N浓度为5.3mg/L，TN浓度为7.8mg/L。
实施例3采用本发明处理黄姜加工废水，原水COD浓度为22000mg/L，SO42-浓度为10610mg/L，NH4+-N浓度为503mg/L，水解酸化反应器、甲烷发酵反应器和G-BAF反应器中水温分别控制在35℃、34℃和18℃，停留时间分别为15h、42h和20h，最终出水COD浓度为143.6mg/L，硫化物浓度0.9mg/L，NH4+-N浓度为8.2mg/L，TN浓度为9.5mg/L。
由上述实例可见，本发明对于不同水质的黄姜加工废水，均具有良好的处理效果，最终出水达到污水综合排放一级或二级标准(GB8978-1996)。
权利要求
1.一种高效处理黄姜加工废水的方法，其特征在于该方法通过采用水解酸化和甲烷发酵两相厌氧和G-BAF固定化微生物-曝气生物滤池处理；其中按下述顺序步骤进行黄姜加工废水于中和池加碱调节pH至中性，进入水解酸化反应器；水解酸化出水经物化或生化脱硫；脱硫后进入甲烷发酵反应器进行甲烷发酵；甲烷发酵反应器出水进入两级G-BAF固定化微生物-曝气生物滤池反应器，进一步处理后达标排放。
2.按照权利要求1所述的高效处理黄姜加工废水的方法，其特征在于在中和池中，黄姜加工废水的pH值调至7-9，中和用药剂是氧化钙或其它碱性物质。
3.按照权利要求1所述的高效处理黄姜加工废水的方法，其特征在于在水解酸化反应器和甲烷发酵反应器中，采用上流式厌氧污泥床反应器、颗粒污泥膨胀床、厌氧折流板反应器。
4.按照权利要求1或3所述的高效处理黄姜加工废水的方法，其特征在于在水解酸化反应器和甲烷发酵反应器中，采用厌氧活性污泥或特种高效微生物制剂来启动，厌氧活性污泥和特种高效微生物制剂可以单独使用，也可联合使用。
5.按照权利要求1所述的高效处理黄姜加工废水的方法，其特征在于水解酸化反应器的微生物，采用调pH值后的黄姜加工废水来驯化；甲烷发酵反应器中的微生物，采用水解酸化反应器出水来驯化；驯化用黄姜加工废水的COD浓度在1500-3000mg/L间；水解酸化反应器的反应温度为20-35℃，甲烷发酵反应器反应温度为30-35℃；厌氧反应器启动后，水解酸化反应器的停留时间为5-20h，甲烷发酵反应器停留时间为15-50h。
6.按照权利要求1所述的高效处理黄姜加工废水的方法，其特征在于水解酸化与甲烷发酵反应器间的脱硫工艺，是物化或生化脱硫形式的脱硫工艺。
7.按照权利要求1所述的高效处理黄姜加工废水的方法，其特征在于G-BAF反应器中采用大孔网状载体，上面固定特种高效微生物；G-BAF反应器启动后，其反应温度为室温，停留时间为8-20h，溶解氧DO浓度为2-5mg/L，出水pH值为7.5-8.5；COD容积负荷可达3-18kg/m3·d，去除率为60-90％；氨氮容积负荷可达0.5-4kg/m3·d，去除率为90-100％。
8.一种高效处理黄姜加工废水的用途，不仅适用于黄姜加工废水处理，而且应用于任何含硫酸盐的高浓度有机废水的处理。
全文摘要
本发明提供了一种高效处理黄姜加工废水的方法及其用途。本发明通过两相厌氧和固定化微生物－曝气生物滤池(G－BAF)处理方法；其中黄姜加工废水在加碱调节pH至中性后，进入水解酸化反应器；物化或生化脱硫后进入甲烷发酵反应器；该出水进入两级G－BAF反应器，进一步处理后，达标排放。本发明优点是消除了原水中含有的大量SO
文档编号C02F3/34GK1789171SQ200510132060
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年12月23日
发明者赵华章, 徐子恺, 程鹏, 倪晋仁 申请人:北京盖雅环境科技有限公司, 国务院南水北调工程建设委员会办公室政策及技术研究中心