公布日：2023.04.07
申请日：2022.12.30
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F3/28(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/54(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F1/
44(2023.01)N;C02F1/78(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/12(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;
C02F103/32(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，属于废水处理技术领域，所述处理工艺包括多级筛分预处理、厌氧消化处理、泥水分离、同步脱氮处理、短程硝化处理、自养生物脱氮、深度处理等步骤。同时，本发明在同步脱氮过程中，使用特定的改性剂进行处理，能够极大地沉降废水中的极性有机物、非极性有机物及颗粒物，进一步降低后续处理的难度，进一步提高处理系统的抗冲击负荷能力。本发明提供的白酒酿造工业废水处理工艺，处理效果好、脱氮效率高、抗冲击负荷能力强、运行费用低，具有较好的应用前景。
权利要求书
1.一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)多级筛分预处理：将收集的待处理废水依次经梯次配置的不同孔径筛网或过滤器处理，分离得预处理废液和不同粒径的过滤物；(2)厌氧消化处理：将步骤(1)中所得预处理废液按比例分别进行不完全厌氧消化处理和完全厌氧消化处理，将各自所得废水混合，得混合出水；(3)泥水分离：将步骤(2)中所得混合出水进行泥水分离，得分离滤液；(4)同步脱氮处理：向步骤(3)中所得分离滤液中加入改性剂，搅拌后进行同步脱氮处理，得一次脱氮废水；(5)短程硝化处理：将步骤(4)中所得一次脱氮废水进行短程硝化处理，得硝化废水；(6)自养生物脱氮：将步骤(5)中所得硝化废水进行自养生物脱氮，得二次脱氮废水；(7)深度处理：将步骤(6)中所得二次脱氮废水依次通过超滤(UF)、纳滤(NF)或反渗透(RO)处理，即完成废水的处理；其中，步骤(4)中，改性剂的制备包括如下步骤：S1、纤维素的改性：将纤维素加入到70～85wt％的乙醇溶液中，随后加入氢氧化钠，于30～35℃下处理0.5～2h；随后加入氯乙酸，于65～80℃下再次反应2～5h；反应完成后，洗涤至中性，干燥，即得一次改性纤维素；随后将所述一次改性纤维素、过硫酸钾、十二烷基二甲基胺加入到70～85wt％乙醇溶液中，于65～75℃下反应0.5～2h，反应完成后，洗涤干燥，即得二次改性纤维素；其中，一次改性纤维素的制备过程中，纤维素、乙醇溶液、氢氧化钠、氯乙酸的用量比为1g：20～50mL：0.5～1.5g：0.3～2g；二次改性纤维素的制备过程中，一次改性纤维素、过硫酸钾、十二烷基二甲基胺、乙醇溶液的用量比为1g：0.7～1.2g：0.08～0.2g：20～60mL；S2、凹凸棒土的改性：向凹凸棒土中加入氢氧化钠，随后于720～750℃煅烧0.5～2h；煅烧完成后，将所得产物加入到4～8wt％的稀盐酸溶液中，于50～60℃下搅拌反应1～2h；反应完成后，洗涤、过滤、干燥，即得改性凹凸棒土；其中，凹凸棒土与氢氧化钠的质量比为1：0.2～0.8；凹凸棒土与稀盐酸溶液的用量比为1g：4～8mL；S3、将步骤S1所得二次改性纤维素、步骤S2所得改性凹凸棒土、KH550、聚合硫酸铝按比例混合加入，常温下搅拌混合1～2h；搅拌完成后，即得所述改性剂；其中，步骤S3中，二次改性纤维素、改性凹凸棒土、KH550、聚合硫酸铝的质量比为0.5～1.5：1：0.08～0.12：0.1～0.2；其中，步骤(4)中，每升分离滤液中改性剂的加入量为0.1～0.3mg。
2.根据权利要求1所述的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，其特征在于，步骤(2)中，不完全厌氧消化处理和完全厌氧消化处理的废水体积比为1：2～4。
3.根据权利要求2所述的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，其特征在于，步骤(2)中，不完全厌氧消化装置控制塔内温度为28～35℃，pH为6.5～7.5，水力停留时间为0.5～2d，污泥浓度为5000～15000mg/L，挥发酸浓度为5～30mg/L，COD浓度为800～3000mg/L；完全厌氧消化装置控制塔内温度为33～40℃，pH为6.5～7.5，水力停留时间为1～4d，污泥浓度为8000～20000mg/L，挥发酸浓度小于5mg/L，COD浓度为300～1200mg/L。
4.根据权利要求1所述的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，其特征在于，步骤(4)中，同步脱氮处理的溶解氧浓度控制为0.3～0.8mg/L，COD浓度为100～300mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，其特征在于，步骤(5)中，短程硝化的溶解氧浓度控制为0.8～1.5mg/L，COD浓度为50～200mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，其特征在于，步骤(6)中，自养生物脱氮接种自养硫细菌，采用零价硫作为填料，填料填充比例占池容60％以上，COD浓度小于200mg/L，溶解氧浓度小于0.2mg/L。
7.一种权利要求1～6任一项所述的处理工艺，其特征在于，待处理废水的COD浓度小于12000mg/L，氨氮浓度小于400mg/L，总氮浓度小于500mg/L，总磷浓度小于70mg/L，氯离子浓度小于1000mg/L。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，通过采用多级筛分预处理、厌氧消化处理、泥水分离、同步脱氮处理、短程硝化处理、自养生物脱氮、深度处理步骤，优化和调整工艺设计、精细控制运行过程，在保证排水达到标准要求的前提下，承受较大、多变的废水冲击负荷，实现工艺连续稳定运行。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，包括如下步骤：
(1)多级筛分预处理：将收集的待处理废水依次经梯次配置的不同孔径筛网或过滤器处理，分离得预处理废液和不同粒径的过滤物；
(2)厌氧消化处理：将步骤(1)中所得预处理废液按比例分别进行不完全厌氧消化处理和完全厌氧消化处理，将各自所得废水混合，得混合出水；
(3)泥水分离：采用机械浓缩分离设备或设施，将步骤(2)中所得混合出水进行泥水分离，得分离滤液；
(4)同步脱氮处理：向步骤(3)中所得分离滤液中加入改性剂，随后进行同步脱氮处理，得一次脱氮废水；
(5)短程硝化处理：将步骤(4)中所得一次脱氮废水进行短程硝化处理，得硝化废水；
(6)自养生物脱氮：将步骤(5)中所得硝化废水进行自养生物脱氮；得二次脱氮废水；
(7)深度处理：将步骤(6)中所得二次脱氮废水依次通过超滤(UF)、纳滤(NF)或反渗透(RO)处理，至此完成废水处理的全部过程。纳滤(NF)或反渗透(RO)设备截留产生的浓缩液通过蒸发结晶法处理。
作为本发明技术方案的优选，步骤(2)中，不完全厌氧消化处理和完全厌氧消化处理的废水体积比为1：2～4。
作为本发明技术方案的优选，步骤(2)中，不完全厌氧消化装置控制塔内温度为28～35℃，pH为6.5～7.5，水力停留时间为0.5～2d，污泥浓度为5000～15000mg/L，挥发酸浓度为5～30mg/L，COD浓度为800～3000mg/L；完全厌氧消化装置控制塔内温度为33～40℃，pH为6.5～7.5，水力停留时间为1～4d，污泥浓度为8000～20000mg/L，挥发酸浓度小于5mg/L，COD浓度为300～1200mg/L。
作为本发明技术方案的优选，步骤(4)中，同步脱氮处理的溶解氧浓度控制为0.3～0.8mg/L，COD浓度为100～300mg/L。
作为本发明技术方案的优选，步骤(4)中，改性剂的制备包括如下步骤：
S1、纤维素的改性：将纤维素加入到70～85wt％的乙醇溶液中，随后加入氢氧化钠，于30～35℃下处理0.5～2h；随后加入氯乙酸，于65～80℃下再次反应2～5h；反应完成后，洗涤至中性，干燥，即得一次改性纤维素；随后将所述一次改性纤维素、过硫酸钾、十二烷基二甲基胺加入到70～85wt％乙醇溶液中，于65～75℃下反应0.5～2h，反应完成后，洗涤干燥，即得二次改性纤维素；其中，一次改性纤维素的制备过程中，纤维素、乙醇溶液、氢氧化钠、氯乙酸的用量比为1g：20～50mL：0.5～1.5g：0.3～2g；二次改性纤维素的制备过程中，一次改性纤维素、过硫酸钾、十二烷基二甲基胺、乙醇溶液的用量比为1g：0.7～1.2g：0.08～0.2g：20～60mL；
S2、凹凸棒土的改性：向凹凸棒土中加入氢氧化钠，随后于720～750℃煅烧0.5～2h；煅烧完成后，将所得产物加入到4～8wt％的稀盐酸溶液中，于50～60℃下搅拌反应1～2h；反应完成后，洗涤、过滤、干燥，即得改性凹凸棒土；其中，凹凸棒土与氢氧化钠的质量比为1：0.2～0.8；凹凸棒土与稀盐酸溶液的用量比为1g：4～8mL；
S3、将步骤S1所得二次改性纤维素、步骤S2所得改性凹凸棒土、KH550、聚合硫酸铝按比例混合加入，常温下搅拌混合1～2h；搅拌完成后，即得所述改性剂。
作为本发明技术方案的优选，步骤S3中，二次改性纤维素、改性凹凸棒土、KH550、聚合硫酸铝的质量比为0.5～1.5：1：0.08～0.12：0.1～0.2。
作为本发明技术方案的优选，步骤(4)中，每升分离滤液中改性剂的加入量为0.1～0.3mg。
作为本发明技术方案的优选，步骤(5)中，短程硝化的溶解氧浓度控制为0.8～1.5mg/L，COD浓度为50～200mg/L。
作为本发明技术方案的优选，步骤(6)中，自养生物脱氮接种自养硫细菌，采用零价硫作为填料，填料填充比例占池容60％以上，COD浓度小于200mg/L，溶解氧浓度小于0.2mg/L。
作为本发明技术方案的优选，待处理废水的COD浓度应小于12000mg/L，氨氮浓度应小于400mg/L，总氮浓度应小于500mg/L，总磷浓度应小于70mg/L，氯离子浓度应小于1000mg/L。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，通过采用预处理、厌氧消化处理、泥水分离、同步脱氮处理、短程硝化处理、自养生物脱氮、深度处理等步骤，优化和调整工艺设计、精细控制运行过程，在保证排水达到标准要求的前提下，承受较大、多变的废水冲击负荷，实现工艺连续稳定运行。本发明中药剂投加量较少，无需反复添加改性剂，极大地降低了药剂运输、管理和使用的成本和风险。
(2)本发明提供的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，在同步脱氮过程中，使用特定的改性剂进行处理，能够进一步地吸附聚合废水中的极性有机物、非极性有机物以及颗粒物，实现多重功效，具体表现在：1)改性剂能够作为微生物群落的晶核或者微型填料吸附聚合微生物，使微生物在改性剂上生长，进一步形成具有生物膜的大颗粒絮体污泥或颗粒污泥，这种污泥从外到内分别进行短程硝化、反硝化、厌氧氨氧化代谢过程，以短程硝化-反硝化为主、厌氧氨氧化为辅，多种微生物群落之间相互进行能量传递、物质交换，形成一体化高效协同脱氮的共生系统；2)改性剂作为吸附材料，能够吸附和固定极性或非极性有机物，通过正常的生化排泥工序进行排出，进一步提高污水的处理效果；3)改性剂能够改善污泥沉降性能、极大缩短固液分离时间，使得固液分离更加彻底，能够达到反应器下部搅拌均匀、反应充分，反应器上部自然澄清出水的效果。
(3)本发明使用的改性剂具体来说：纤维素是一种使用较为广泛的有机物吸附材料，特别是对极性有机化合物的吸附絮凝作用明显，但是直接使用纤维素存在着强度不够、稳定性差、水溶性差、吸附能力差的不足；本发明中，首先在低温、碱性条件下使用氯乙酸对纤维素进行处理，提高纤维素的可溶性和稳定性；随后又选择性利用十二烷基二甲基胺对一次改性的纤维素进行改性接枝，引入胺基，进一步提高纤维素的吸附能力和聚合能力；凹凸棒土是一类较为常见的矿物，将其用于重金属的吸附已有一定的研究，现有技术中已有研究表明蒙脱土对非极性有机物具有一定的吸附作用，但是尚未有对凹凸棒土研究的相关报道，因此本发明创造性对凹凸棒土进行改性后将其与改性的纤维素复合用于极性和非极性有机物的吸附、絮凝沉降，在处理过程中首先对凹凸棒土进行高温碱融，丰富其结构，随后进行酸处理，在其表面引入丰富的基团，最后利用硅烷偶联剂KH550将改性纤维素、改性凹凸棒土进行接枝复合，同时配以少量的聚合硫酸铝的使用，实现对废水中极性有机物、非极性有机物的充分吸附，提高絮凝效率，降低后续处理的难度，提高处理系统的抗冲击负荷能力。显然，本发明中通过使用二次改性纤维素(主要吸附极性含氨氮的有机物)和改性凹凸棒土(主要吸附含氨氮的非极性有机物)进行复合使用，共同对白酒酿造工业废水进行处理，能够起到协同作用，缩短了处理时间，进一步提高同步脱氮处理效率。
(3)本发明提供的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，厌氧系统采用完全厌氧消化和不完全厌氧消化协同处理，完全厌氧消化装置维持相对稳定的进水负荷，另一部分负荷则进入不完全厌氧消化装置，增加了厌氧系统抗冲击能力；同时通过控制二者的进水量可调配出水的碳氮比，确保后续同步脱氮工艺段获得合适的营养物质。
(4)本发明提供的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，采用同步脱氮-短程硝化-自养脱氮代替传统的A/O脱氮工艺，脱氮负荷高，反应池容积小，能耗低，污泥产量少，而且不需要外加碳源。
(5)本发明提供的一种酱香型白酒酿造工业废水处理工艺，使用超滤-纳滤/反渗透以及浓缩液蒸发浓缩的处理工艺，同时去除难降解成分、总磷和氯离子，确保出水达到新的排放标准要求。
总之，本发明提供的白酒酿造工业废水处理工艺，处理效果好、脱氮效率高、抗冲击负荷能力强、运行费用低，具有较好的应用前景。
（发明人：张小平;黄光苠;覃理嘉;王晓飞;李航;孙美娟;梁剑成;李灵知;王淋艺;黄小芳）
