一种木薯乙醇废水的深度处理工艺和处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种木薯乙醇废水的深度处理工艺，木薯乙醇经多级厌氧产沼气之后产生的废水，顺序进入缺氧流化床、膜生物反应器、中间池以及纳滤装置处理，纳滤出水达标排放。本发明还公开了一种处理系统，包括依次连接的缺氧流化床、膜生物反应器、中间池以及纳滤装置。
【专利说明】一种木薯乙醇废水的深度处理工艺和处理系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境保护【技术领域】，具体涉及一种木薯乙醇废水的深度处理工艺以及专用处理系统。
【背景技术】[0002]燃料乙醇拥有清洁、可再生等特点，可以降低汽车尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放，是可再生能源的重要组成部分，在替代能源、改善环境，促进农业产业化，实现农业增效、农民增收等方面具有重要作用。目前，国家发展燃料乙醇战略规划要求“不与人争粮，不与粮争地”，积极科学发展非粮燃料乙醇，坚持以非粮为主，鼓励原料多元化，成为燃料乙醇技术发展趋势。薯类淀粉质燃料乙醇主要包括木薯和红薯等根生淀粉质原料，由于它有加工性能良好，已被应用于大规模燃料乙醇生产的理想替代原料，薯类非粮淀粉质燃料乙醇生产过程中产生大量酸性高温高浓度有机废水,每生产It燃料乙醇可产生11~15t工艺废水，废水温度在60°C以上，PH为4~5，COD (化学需氧量)为40000~80000mg/l，粘度大，悬浮物含量高且不易固液分离，处理难度大，处理成本高。该种废水经过全混式厌氧反应器副产沼气以后，尾水仍然具有较高的COD浓度，粘度较大。二级厌氧通常采用UASB、IC等厌氧反应器，目前采用的均为圆形高径深比反应器，反应器高度可达10~30米，废水提升需要较大的能耗。二级厌氧出水的COD仍然高达2000~4000mg/L，且COD中主要成分为微生物降解的残体物SMP以及木质素等。直接通过MBR但传统工艺存在前处理费用高、投资大、不稳定，从而对后续厌氧处理带来不便，容易对系统进行冲击。而且，木薯乙醇生产过程中带来了大量废水，由于出水的细菌总数较高，难以回用，直接排放对于环境造成了显著危害。
[0003]目前，常规的深度处理回用工艺，如MBR、NF、RO等，对于木薯乙醇废水处理均存在困难。由于木薯乙醇废水出水粘度大,且大部分有机物为溶解性微生物产物(SMP)和木质素，容易造成膜污染。对于常见的中空纤维膜，更容易造成过滤端淤积和堵死，显著降低膜通量。部分实验表明，常规的MBR、NF工艺，对于该种废水，膜清洗周期仅为I~3d。频繁的清洗导致设施有效运行时间缩短，膜寿命下降，影响处理设施的正常运行，显著增加了运行成本。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种木薯乙醇废水的深度处理工艺和处理系统，以减少木薯乙醇废水的排放，提高其处理效率，同时降低膜污染，保证膜处理的正常运行，从而提升木薯乙醇废水的回用率，同时节约废水处理过程中的能耗。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种木薯乙醇废水的深度处理工艺，木薯乙醇经多级厌氧产沼气之后产生的废水，顺序进入缺氧流化床、膜生物反应器、中间池以及纳滤装置处理，纳滤出水达标排放。
[0006]本发明方法中，缺氧流化床的池壁为圆形，流化床内下方设有圆锥形集泥斗，集泥斗底部外接用于定期排泥的排泥管，圆锥形集泥斗上方设有进水管，流化床内置中心管，中心管内设置推流提升装置，流化床为中心管上方位置依次设置导流板，内导流筒以及外导流筒，其中导流板的外缘与流化床内壁形成污泥回流缝，内导流筒开口向上，外导流筒开口相下，外导流筒非密闭的罩在内导流筒上；流化床上部的内壁高于外导流筒开口位置的地方设有射流泵，射流泵连通流化床出水管；
[0007]推流提升装置使中心管内形成上向流，中心管内外形成水循环以及均匀泥水混合，同时控制流化床溶解氧低于0.5mg/L，流化床混合液通过流化床出水管经过射流泵提升后进行下一步膜生物反应器。
[0008]本发明方法中，所述膜生物反应器包括曝气池池体、一体化膜箱(多个)，膜箱箱底为进水区，进水区上方为一体化膜箱；膜箱安装在曝气池池体内。
[0009]进水区布置两个连接射流泵的进水管，两个进水管对向设置在箱底，每个进水管上设有出水口，出水口垂直向上，与平板膜区域相对，进水管连接电磁阀，两列出水口通过电磁阀控制，轮流启闭，每个周期为6~30min ；
[0010]所述一体化膜箱由多层平板膜模块竖向镶嵌而成，上层平板膜模块与下层平板膜模块垂直叠放，上层平板膜模块中的膜片与下层平板膜模块中的膜片一一对接，平板膜膜片之间形成气液的垂直通道，平板膜区域内设有中间挡板，对应两个进水管的上方形成两个对应区域，每个平板膜模块设有导流管，将膜片出水导出，每个平板膜模块的导流管均汇入导流总管，导流总管出水通过出水阀以及管道连通液位控制器；
[0011]液位控制器包括排水浮碗，排水浮碗上方连接液位控制器系缆，排水浮碗下方通过出水软管连接反应器出水管，通过液位控制器控制出水液位，进而控制跨膜压差，通过跨膜压差的控制实现对出水水量的调控，实现自流出水，反应器出水管的出水进行下一步酸碱调节处理。
[0012]膜生物反应器池体高度为5~15米。膜生物反应器池体设置回流管，将过量混合液回流进入缺氧流化床。膜生物反应器外接自动清洗系统，自动清洗系统配套进水泵，进水泵从纳滤出水池中进水。
[0013]本发明方法中，所述膜生物反应器最低液位下引出回流管，回流管连接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上设有排泥阀，正常工作时关闭排泥管的排泥阀，打开回流管出水阀，回流管出水从排泥管进入缺氧流化床，排泥时关闭缺氧流化床进水阀，打开排泥管排泥阀，将底部积泥排出缺氧流化床。
[0014]本发明方法中，所述中间池内配置酸碱调节系统，调控出水pH8.5~11。
[0015]本发明方法中，所述出水进入中间池。中间池内配置酸碱调节系统，调控出水pH8.5~11,然后废水进入纳滤系统进行深度处理。纳滤淡水进入纳滤出水池，作为回用水和膜生物反应器MBR膜组件清洗用水，或者实现达标排放。
[0016]本发明还公开了一种专用处理系统，包括依次连通的缺氧流化床、膜生物反应器、中间池以及纳滤装置；
[0017] 缺氧流化床的池壁为圆形，流化床内下方设有圆锥形集泥斗，集泥斗底部外接用于定期排泥的排泥管，圆锥形集泥斗上方设有进水管，流化床内置中心管，中心管内设置推流提升装置，流化床为中心管上方位置依次设置导流板，内导流筒以及外导流筒，其中导流板的外缘与流化床内壁形成污泥回流缝，内导流筒开口向上，外导流筒开口相下，外导流筒非密闭的罩在内导流筒上；流化床上部的内壁高于外导流筒开口位置的地方设有射流泵，射流泵连通流化床出水管，流化床出水管连通到所述膜生物反应器。
[0018]推流提升装置可以采用螺旋桨结构。
[0019]本发明所述专用系统中，所述膜生物反应器包括一体化膜箱，膜箱箱底为进水区，进水区上方为平板膜区域；
[0020]进水区布置两个连接射流泵的进水管，两个进水管对向设置在箱底，每个进水管上设有出水口，出水口垂直向上，与平板膜区域相对，进水管连接电磁阀，两列出水口通过电磁阀控制；
[0021]所述一体化膜箱由多层平板膜模块竖向镶嵌而成，上层平板膜模块与下层平板膜模块垂直叠放，上层平板膜模块中的膜片与下层平板膜模块中的膜片一一对接，平板膜膜片之间形成气液的垂直通道，平板膜区域内设有中间挡板，对应两个进水管的上方形成两个对应区域，每个平板膜模块设有导流管，将膜片出水导出，每个平板膜模块的导流管均汇入导流总管，导流总管出水通过出水阀以及管道连通液位控制器；
[0022]液位控制器包括排水浮碗，排水浮碗上方连接液位控制器系缆，排水浮碗下方通过出水软管连接反应器出水管，通过液位控制器控制出水液位，反应器出水管连通中间池。
[0023]本发明所述专用系统中，所述膜生物反应器最低液位下位置引出回流管，回流管连接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上设有排泥阀。
[0024]本发明中，中 间池以及纳滤装置可以采用现有技术的结构。
[0025]本发明的技术优势如下:
[0026]1、本方法采用了厌氧-好氧-MBR-NF的组合处理工艺，处理水质良好。由于MBR良好的固液分离作用，可以防止细菌进入膜出水，满足酿造用水细菌总数小于100个/ml的要求。MBR出水可回用作酿造用水。由于MBR的长泥龄和强硝化作用，可以显著提升氨氮和总氮的处理效果。再加上纳滤进行了深度处理，提升了 COD和TP的去除，因此纳滤出水可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。不仅满足景观、洗车等一系列杂用水要求，而且可以作为生产工艺用水。
[0027]2、木薯乙醇废水粘度高，木质素含量高，有机物成分复杂，易于黏附在膜表面造成膜污染。为了防止MBR组件形成膜污染，有必要提高错流速率。为此，本方案采用了如下措施:1)采用平板膜组件代替常用的中空纤维膜组件，形成良好的流道。2)采用射流曝气替代传统的鼓风曝气，一方面降低曝气能耗，另外一方面通过底部射流强化平板膜组件内部的上升流，提高错流速率。3)为了充分利用射流的作用，采用多层平板膜组件竖向叠放，构成统一流道，射流液可一次性通过多层膜组件，从而降低了曝气和膜表面擦洗的能耗。4)通过膜组件下部设2组射流出水管，轮流启闭，实现膜组件上向流区和下向流区的轮换，上向流区膜组件和下向流区膜组件轮流进行气水擦洗，防止膜污染。一般MBR用于燃料乙醇废水的清洗周期为I~3d，本方案可达30d。
[0028]3、为了降低能耗，好氧流化床反应器、MBR高度均可达5_20米，较高的高度可充分利用厌氧反应器的液位高程，减少二次提升的费用。同时，MBR出水利用液位控制器控制出水水位，利用水压自流出水，避免了增加MBR出水抽吸泵带来的能耗。
[0029]4、射流过量进水自流回流至缺氧流化床，可以实现反硝化脱氮，降低废水中总氮的排放。[0030]5,MBR出水调节pH至8.5~11后进入纳滤，在碱性条件下有机物的溶解性增大，聚集性降低，可有效防止有机物沉积在纳滤膜表面，造成膜污堵。由于膜污染的改善，纳滤膜的出水回收率上升，一般燃料乙醇尾水纳滤的回收率为50~60%，本发明中可达80~95%。
[0031]6、纳滤出水为微碱性，可直接用于MBR的反清洗，减少加药费用。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明工艺流程图。
[0033]图2为本发明缺氧流化床和膜生物反应器结构示意图。 【具体实施方式】
[0034]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0035]本发明公开了一种木薯乙醇废水的深度处理工艺，木薯乙醇经多级厌氧产沼气之后产生的废水，顺序进入缺氧流化床、膜生物反应器、中间池以及纳滤装置处理，纳滤出水达标排放。缺氧流化床的池壁为圆形，流化床内下方设有圆锥形集泥斗，流化床内上方设为沉淀分离区，集泥斗底部外接用于定期排泥的排泥管，圆锥形集泥斗上方设有进水管，流化床内置中心管，中心管内设置推流提升装置，流化床为中心管上方位置依次设置导流板，内导流筒以及外导流筒，其中导流板的外缘与流化床内壁形成污泥回流缝，内导流筒开口向上，外导流筒开口相下，外导流筒非密闭的罩在内导流筒上；沉淀分离区的内壁高于外导流筒开口位置的地方设有射流泵，射流泵连通流化床出水管；推流提升装置使中心管内形成上向流，中心管内外形成水循环以及均匀泥水混合，同时控制流化床溶解氧低于0.5mg/L,流化床混合液通过流化床出水管经过射流泵提升后进行下一步膜生物反应。所述膜生物反应器包括一体化膜箱，膜箱箱底为进水区，进水区上方为平板膜区域；进水区布置两个连接射流泵的进水管，两个进水管对向设置在箱底，每个进水管上设有出水口，出水口垂直向上，与平板膜区域相对，进水管连接电磁阀，两列出水口通过电磁阀控制，轮流启闭，每个周期为6~30min 体化膜箱由多层平板膜模块竖向镶嵌而成，上层平板膜模块与下层平板膜模块垂直叠放，上层平板膜模块中的膜片与下层平板膜模块中的膜片一一对接，平板膜膜片之间形成气液的垂直通道，平板膜区域内设有中间挡板，对应两个进水管的上方形成两个对应区域，每个平板膜模块设有导流管，将膜片出水导出，每个平板膜模块的导流管均汇入导流总管，导流总管出水通过出水阀以及管道连通液位控制器；液位控制器包括排水浮碗，排水浮碗上方连接液位控制器系缆，排水浮碗下方通过出水软管连接反应器出水管，通过液位控制器控制出水液位，进而控制跨膜压差，通过跨膜压差的控制实现对出水水量的调控，实现自流出水，反应器出水管的出水进行下一步酸碱调节处理。一体化膜箱下方引出回流管，回流管连接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上设有排泥阀，正常工作时关闭排泥管的排泥阀，打开回流管出水阀，回流管出水从排泥管进入缺氧流化床，排泥时关闭缺氧流化床进水阀，打开排泥管排泥阀，将底部积泥排出缺氧流化床。所述中间池内配置酸碱调节系统，调控出水PH8.5~11。[0036]如图1和图2所示，本发明还公开了一种专用处理系统，包括依次连通的缺氧流化床、膜生物反应器、中间池以及纳滤装置；缺氧流化床的池壁3为圆形，流化床内下方设有圆锥形集泥斗10，流化床内上方设为沉淀分离区6，集泥斗底部外接用于定期排泥的排泥管1，圆锥形集泥斗上方设有进水管2，流化床内置中心管4，中心管内设置推流提升装置5，流化床为中心管上方位置依次设置导流板11，内导流筒12以及外导流筒13，其中导流板的外缘与流化床内壁形成污泥回流缝9，内导流筒开口向上，外导流筒开口相下，外导流筒非密闭的罩在内导流筒上；沉淀分离区内壁高于外导流筒开口位置的地方设有射流泵7，射流泵连通流化床出水管8，流化床出水管连通到所述膜生物反应器的进水管19。
[0037]所述膜生物反应器包括一体化膜箱15，膜箱箱底为进水区16，进水区上方的总体区域构成曝气池18，其中曝气池18内与进水区相邻的为平板膜区域17 ;进水区布置两个连接射流泵的进水管19，两个进水管对向设置在箱底，每个进水管上设有出水口 20，出水口垂直向上，与一体化膜箱相对，进水管连接电磁阀21，两列出水口通过电磁阀控制；平板膜区域由两组多层平板膜模块竖向镶嵌而成，每组上层平板膜模块与下层平板膜模块垂直叠放，上层平板膜模块中的膜片与下层平板膜模块中的膜片一一对接，平板膜膜片之间形成气液的垂直通道，平板膜区域内设有中间挡板22，对应两个进水管的上方形成两个对应区域22a、22b，每个平板膜模块设有导流管，将膜片出水导出，每个平板膜模块的导流管均汇入导流总管，导流总管出水通过出水阀23以及管道24连通液位控制器25 ;液位控制器包括排水浮碗26，排水浮碗上方连接液位控制器系缆27，排水浮碗下方通过出水软管28连接反应器出水管29，通过液位控制器控制出水液位，反应器出水管连通中间池。一体化膜箱下方引出回流管30，回流设有管出水阀31，回流管连接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上设有排泥阀14。
[0038]实施例:
[0039]某木薯乙醇生产废水，总处理水量5000m3/d，进水中污染物浓度为:C0D =48000mg/L, SS = 30000mg/L，经过厌氧处理后达到 COD = 2500mg/L, SS = 1000mg/L 的指标。再经过缺氧流化床、MBR和纳滤深度处理。其中MBR控制停留时间30h，回流比500%，出水pH控制为9.5进入纳滤。处理后其水质情况见下表:
[0040]
【权利要求】
1.一种木薯乙醇废水的深度处理工艺，其特征在于，木薯乙醇经多级厌氧产沼气之后产生的废水，顺序进入缺氧流化床、膜生物反应器、中间池以及纳滤装置处理，纳滤出水达标排放或回用。
2.根据权利要求1所述的一种木薯乙醇废水的深度处理工艺，其特征在于，缺氧流化床的池壁为圆形，流化床内下方设有圆锥形集泥斗，流化床内上方设为沉淀分离区，集泥斗底部外接用于定期排泥的排泥管，圆锥形集泥斗上方设有进水管，流化床内置中心管，中心管内设置推流提升装置，流化床为中心管上方位置依次设置导流板，内导流筒以及外导流筒，其中导流板的外缘与流化床内壁形成污泥回流缝，内导流筒开口向上，外导流筒开口向下，外导流筒非密闭的罩在内导流筒上；沉淀分离区的内壁高于外导流筒开口位置的地方设有射流泵，射流泵连通流化床出水管； 推流提升装置使中心管内形成上向流，中心管内外形成水循环以及均匀泥水混合，同时控制流化床溶解氧低于0.5mg/L，流化床上清液通过射流泵提升后进入膜生物反应器进水管。
3.根据权利要求2所述的一种木薯乙醇废水的深度处理工艺，其特征在于，所述膜生物反应器包括一体化膜箱，膜箱箱底为进水区，进水区上方为平板膜区域； 进水区布置两个连接射流泵的进水管，两个进水管对向设置在箱底，每个进水管上设有出水口，出水口垂直向上，与平板膜区域相对，进水管连接电磁阀，两列出水口通过电磁阀控制，轮流启闭，每个周期为6~30min ； 平板膜区域由两组多层平板膜模块竖向镶嵌而成，每组上层平板膜模块与下层平板膜模块垂直叠放，上层平板膜模块中的膜片与下层平板膜模块中的膜片一一对接，平板膜膜片之间形成气液的垂直通道，平板膜区域内设有中间挡板，对应两个进水管的上方形成两个对应区域，每个平板膜模块设有导流管，将膜片出水导出，每个平板膜模块的导流管均汇入导流总管，导流总管出水通过出水阀以及管道连通液位控制器； 液位控制器包括排水浮碗，排水浮碗上方连接液位控制器系缆，排水浮碗下方通过出水软管连接反应器出水管，通过液位控制器控制出水液位，进而控制跨膜压差，通过跨膜压差的控制实现对出水水量的调控，实现自流出水，反应器出水管的出水进行下一步酸碱调节处理。
4.根据权利要求3所述的一种木薯乙醇废水的深度处理工艺，其特征在于，所述膜生物反应器最低液位下引出回流管，回流管连接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上设有排泥阀，回流管设有出水阀，正常工作时关闭排泥管的排泥阀，打开回流管出水阀，回流管出水从排泥管进入缺氧流化床，排泥时关闭缺氧流化床进水阀，打开排泥管排泥阀，将底部积泥排出缺氧流化床。
5.根据权利要求1所述的一种木薯乙醇废水的深度处理工艺，其特征在于，所述中间池内配置酸碱调节系统，调控出水PH8.5~11。
6.一种应用权利要求1所述工艺的专用处理系统，其特征在于，包括依次连通的缺氧流化床、膜生物反应器、中间池以及纳滤装置； 缺氧流化床的池壁(3)为圆形，流化床内下方设有圆锥形集泥斗(10)，流化床内上方设为沉淀分离区(6)，集泥斗底部外接用于定期排泥的排泥管(I)，圆锥形集泥斗上方设有进水管(2)，流化床内置中心管(4)，中心管内设置推流提升装置(5)，流化床为中心管上方位置依次设置导流板(11)，内导流筒(12)以及外导流筒(13)，其中导流板的外缘与流化床内壁形成污泥回流缝(9)，内导流筒开口向上，外导流筒开口相下，外导流筒非密闭的罩在内导流筒上；沉淀分离区内壁高于外导流筒开口位置的地方设有射流泵(7)，射流泵连通流化床出水管(8)，流化床出水管连通到所述膜生物反应器。
7.根据权利要求6所述的专用处理系统，其特征在于，所述膜生物反应器包括一体化膜箱(15)，膜箱箱底为进水区(16)，进水区上方为平板膜区域(17)； 进水区布置两个连接射流泵的进水管(19)，两个进水管对向设置在箱底，每个进水管上设有出水口(20)，出水口垂直向上，与平板膜区域相对，进水管连接电磁阀(21)，两列出水口通过电磁阀控制； 平板膜区域由两组多层平板膜模块竖向镶嵌而成，每组上层平板膜模块与下层平板膜模块垂直叠放，上层平板膜模块中的膜片与下层平板膜模块中的膜片一一对接，平板膜膜片之间形成气液的垂直通道，平板膜区域内设有中间挡板(22)，对应两个进水管的上方形成两个对应区域(22a)、(22b)，每个平板膜模块设有导流管，将膜片出水导出，每个平板膜模块的导流管均汇入导流总管，导流总管出水通过出水阀(23)以及管道(24)连通液位控制器(25)； 液位控制器包括排水浮碗(26)，排水浮碗上方连接液位控制器系缆(27)，排水浮碗下方通过出水软管(28)连接反应器出水管(29)，通过液位控制器控制出水液位，反应器出水管连通中间池。
8.根据权利要求7所述的专用处理系统，其特征在于，所述膜生物反应器最低液位下引出回流管(30)，回 流管设有出水阀(31)，回流管连接至所述缺氧流化床的排泥管，排泥管上设有排泥阀(14)。
【文档编号】C02F1/44GK103936239SQ201410196561
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】杨蕴毅, 王宏杰, 吴凯, 秦岭, 盛爱红, 王超林, 吴孔伟 申请人:上海天之冠可再生能源有限公司, 南京元凯生物能源环保工程有限公司