公布日：2022.08.02
申请日：2022.06.30
分类号：C02F9/14(2006.01)I;C02F3/34(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F1/44(2006.01)N;C02F1/38(2006.01)N;C02F1/04(2006.01)N;
C02F103/32(2006.01)N
摘要
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种酿酒废水的资源化处理工艺。本发明提供的酿酒废水的资源化处理工艺，包括：废水依次经过定向酸化、一级过滤、调理、氮磷回收、二级过滤、碳源浓缩。本发明针对酿酒废水的水质特点，结合现有水处理工序的各自特点，组合设计了酸化‑过滤‑调理‑氮磷回收‑过滤‑碳源浓缩这一工艺，通过各工序的相互配合，实现以相对较短的流程和处理时间，显著提高C\N\P元素的回收率，并获得资源利用率较高的碳源和鸟粪石。
权利要求书
1.一种酿酒废水的处理工艺，其特征在于，包括：废水依次经过定向酸化、一级过滤、调理、氮磷回收、二级过滤、碳源浓缩。
2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述定向酸化过程中，投加活化产酸菌；所述活化产酸菌的投加量为500-1000g/t。
3.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于，所述定向酸化过程中，控制体系的pH6-6.5。
4.根据权利要求3所述的处理工艺，其特征在于，所述调理包括一级调理和二级调理；所述一级调理中在线投加磷酸用以去除滤液中的碳酸，所生成的CO2被捕集；所述二级调理中投加氯化铵或磷酸钠，以使滤液中铵根与磷酸根的摩尔比为1:1。
5.根据权利要求4所述的处理工艺，其特征在于，所述二级调理中，调节滤液的pH值在9-11之间。
6.根据权利要求5所述的处理工艺，其特征在于，所述氮磷回收步骤中投加复合镁盐，沉淀得到鸟粪石；所述复合镁盐中Mg：NH4+：PO43-的摩尔比为（1-1.5）:1:1。
7.根据权利要求6所述的处理工艺，其特征在于，所述氮磷回收步骤中，搅拌速度为50-150r/mim，时间为30-35min。
8.根据权利要求7所述的处理工艺，其特征在于，所述二级过滤中，采用微滤/超滤组合用以分离固体鸟粪石沉淀物。
9.根据权利要求8所述的处理工艺，其特征在于，所述碳源浓缩中，采用反渗透膜/膜蒸馏/膜气化方式分离得到复合碳源和标准排放水；所得复合碳源为含2-4个碳原子的短链有机物，其COD为15万-60万mg/L。
10.一种实现权利要求1-9任一所述处理工艺的处理装置，其特征在于，包括：沿水流方向依次连通的定向酸化反应器，一级过滤装置，多级自动调理装置，反应装置，二级过滤装置，碳源膜浓缩装置；其中，所述一级过滤装置采用滤布过滤器；所述多级自动调理装置包括一级自动调理装置和二级自动调理装置；其中一级自动调理装置的CO2排放口连接捕集装置；所述反应装置用于回收氮磷元素；所述二级过滤装置包括微滤/超滤组合装置，以及与其连接的离心分离装置；所述离心分离装置的沉淀排放口、反应装置的沉淀排放口与鸟粪石收集装置连接；所述碳源膜浓缩装置包括反渗透膜/膜蒸馏/膜气化装置，及与其连接的碳源回收装置。
发明内容
针对上述酿酒废水的各处理工艺中存在的问题，本发明提出一种新的酿酒废水处理工艺。该工艺具有成本相对较低、处理时间相对较短、C\N\P元素的回收率及资源利用率相对较高的优点，且所回收碳源属于优质碳源，解决了现有酿酒废水处理存在的问题。
第一方面，本发明提供的酿酒废水的资源化处理工艺，包括：废水依次经过定向酸化、一级过滤、调理、氮磷回收、二级过滤、碳源浓缩。
本发明针对酿酒废水的水质特点，结合现有水处理工序的各自特点，组合设计了酸化-过滤-调理-氮磷回收-过滤-碳源浓缩这一工艺，通过各工序的相互配合，实现以相对较短的流程和处理时间，显著提高C\N\P元素的回收率，并获得资源利用率较高的碳源和鸟粪石。
进一步地，所述定向酸化过程中，投加活化产酸菌，控制所述活化产酸菌的投加量为500-1000g/t，起到将大部分大分子有机物转化为小分子甲酸、乙酸、乙醇等有机物的作用；同时控制体系的pH6-6.5，温度为35-40℃，以确保活化产酸菌的活性，得到以乙醇和乙酸为主的酸化产物，小分子酸化产物属于可降解性非常高的高效碳源，因此有效提高了回收碳源的品质。
进一步地，所述一级过滤用于去除水解酸化液中的固体杂质；所得固体杂质可用于发酵/热解/焚烧等处置。
进一步地，所述调理包括一级调理和二级调理。
其中，所述一级调理中，在线投加磷酸，用以去除滤液中的碳酸，从而更有助于提高后续鸟粪石的纯度，同时反应生成的少量CO2被捕集，符合碳减排工艺。去除碳酸的反应机理为：2H3PO4+CO32-→2H2PO4-+H2O+CO2。
其中，所述二级调理中，投加氯化铵或磷酸钠，使滤液中铵根与磷酸根的摩尔比为1:1；同时调节滤液的pH值在9-11之间。所述氯化铵或磷酸钠的投加可根据铵根浓度和磷酸根浓度的在线检测结果而定。而pH值可通过氢氧化钠调节。
进一步地，在上述各步骤的协同作用基础上，在所述氮磷回收步骤中投加复合镁盐，沉淀得到纯度较高的鸟粪石，其资源利用程度高，将其回收并进一步利用。因此所述氮磷回收的过程实质为鸟粪石的制备过程。
所述鸟粪石制备的反应机理如下：
其中，所述复合镁盐中Mg：NH4+：PO43-的摩尔比为（1-1.5）:1:1。所述复合镁盐可选自常用镁盐，例如氧化镁，氯化镁，硫酸镁等。
其中，所述鸟粪石的制备过程中，搅拌速度为50-150r/mim，时间为30-35min。
进一步地，所述二级过滤采用微滤/超滤组合，分离后得到固体鸟粪石沉淀物，滤液进入碳源浓缩工序。
进一步地，在上述各步骤的协同作用基础上，通过在所述碳源浓缩中采用反渗透膜/膜蒸馏/膜气化等方式，分离得到高品质浓缩的复合碳源和标准排放水；所得复合碳源为富含2-4个碳原子的短链有机物，其COD可达到15万-60万mg/L。所述短链有机物包括甲酸、乙酸、乙醇，丙酸，丁酸等。
本发明中，酿酒废水的水质指标范围如下：
第二方面，本发明还提供实现上述资源化处理工艺的装置，包括：沿水流方向依次连通的定向酸化反应器，一级过滤装置，多级自动调理装置，反应装置，二级过滤装置，碳源膜浓缩装置；其中，所述一级过滤装置采用滤布过滤器；所述多级自动调理装置包括一级自动调理装置和二级自动调理装置；其中一级自动调理装置的CO2排放口连接捕集装置。
所述反应装置用于回收氮磷元素；所述二级过滤装置包括微滤/超滤组合装置，以及与其连接的离心分离装置；所述离心分离装置的沉淀排放口、反应装置的沉淀排放口与鸟粪石收集装置连接。
所述碳源膜浓缩装置包括反渗透膜/膜蒸馏/膜气化装置，及与其连接的碳源回收装置。
本发明的有益效果如：本发明基于酿酒废水的水质特点，通过上述特定的水处理工艺线路，可以相对较短的流程和处理时间，显著提高C\N\P元素的回收率，并获得资源利用率较高的碳源和鸟粪石。
（发明人：汪翠萍;陈凯华;潘建通;迟金宝;郑淑文;张雷;黄文涛;朱琳琳;李仕伟;张阳阳）
