專利名稱：一種高效處理黃姜加工廢水的方法及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，確切地說是涉及黃姜加工廢水的處理方法及其用途。
背景技術(shù)：
黃姜是一種藥用植物，可提取出皂素用于多種藥物的合成。在黃姜加工過程中，每生產(chǎn)1噸皂素需鮮黃姜130-180噸，98％的硫酸7-8噸，產(chǎn)生廢水400-500噸。從黃姜中提取皂素生產(chǎn)，廢水污染嚴(yán)重，主要有以下特點(diǎn)(1)可生化性差BOD/COD值約為0.27；(2)糖份含量高，含糖約2％，其中大部分為還原糖；(3)污染負(fù)荷重，綜合廢水的COD值在20000-30000mg/L，頭道液COD值可達(dá)110000mg/L；(4)酸度高，pH值在1.0左右；(5)鹽度高，SO42-/COD值可達(dá)0.5。由于以上幾個特點(diǎn)，黃姜加工廢水處理非常困難。目前此類廢水的處理多停留在實(shí)驗(yàn)室小試水平，一般采用厭氧+好氧的生物處理方法，但處理效果并不理想，遠(yuǎn)不能達(dá)到國家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。其原因主要表現(xiàn)在以下兩方面大量存在的SO42-在厭氧處理過程中被還原為硫化物，硫化物對后續(xù)甲烷發(fā)酵反應(yīng)器中的產(chǎn)甲烷細(xì)菌具有毒性并產(chǎn)生抑制作用；硫酸鹽還原菌還會與產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生基質(zhì)競爭，從而使甲烷發(fā)酵反應(yīng)不能順利進(jìn)行。這兩方面的原因往往導(dǎo)致厭氧處理失敗或效率不高。因此，如何消除上述的負(fù)面影響是提高厭氧處理乃至整個黃姜加工廢水處理效果的關(guān)鍵。
另外，黃姜加工廢水中含有較多的含氮物質(zhì)，這些物質(zhì)在廢水處理過程中會轉(zhuǎn)化為NH4+-N，綜合廢水中的NH4+-N含量在1000-2000mg/L。目前報導(dǎo)的黃姜加工廢水處理方法多注重COD的去除，而忽視了對NH4+-N以及總氮的去除。未經(jīng)脫氮處理的廢水排放會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，而黃姜加工企業(yè)多位于南水北調(diào)中線水源區(qū)，因此必須尋求一種高效的處理方法，降低黃姜加工廢水中包括COD和總氮在內(nèi)的所有污染物含量，使其能達(dá)標(biāo)排放，消除黃姜加工廢水對生態(tài)環(huán)境以及人民飲水安全的威脅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，而提供了一種高效處理黃姜加工廢水的方法。通過采用加入脫硫措施的兩相厭氧處理方法，有效地消除了SO42-對厭氧過程產(chǎn)生的負(fù)面影響，提高了厭氧處理效果；通過采用固定化微生物-曝氣生物濾池(G-BAF)對厭氧出水進(jìn)一步處理，降低了廢水中各種污染物，尤其是COD和總氮的濃度，使黃姜加工廢水能夠達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明目的可以通過下述方式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法是通過采用水解酸化和甲烷發(fā)酵兩相厭氧和G-BAF固定化微生物-曝氣生物濾池處理；其中按下述順序步驟進(jìn)行黃姜加工廢水于中和池加堿調(diào)節(jié)pH至中性，進(jìn)入水解酸化反應(yīng)器；水解酸化出水經(jīng)物化或生化脫硫；脫硫后進(jìn)入甲烷發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行甲烷發(fā)酵；甲烷發(fā)酵反應(yīng)器出水進(jìn)入兩級G-BAF固定化微生物-曝氣生物濾池反應(yīng)器，進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放。
其中中和池中，黃姜加工廢水的pH值調(diào)至7-9，中和用藥劑是氧化鈣或其它堿性物質(zhì)。
在水解酸化反應(yīng)器和甲烷發(fā)酵反應(yīng)器中，采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)、顆粒污泥膨脹床(EGSB)、厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)等厭氧反應(yīng)器在水解酸化反應(yīng)器和甲烷發(fā)酵反應(yīng)器中，采用厭氧活性污泥或特種高效微生物制劑來啟動，厭氧活性污泥和特種高效微生物制劑可以單獨(dú)使用，也可聯(lián)合使用。
水解酸化反應(yīng)器的微生物，采用調(diào)pH值后的黃姜加工廢水來馴化；甲烷發(fā)酵反應(yīng)器中的微生物，采用水解酸化反應(yīng)器出水來馴化；馴化用黃姜加工廢水的COD濃度在1500-3000mg/L間；水解酸化反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為20-35℃，甲烷發(fā)酵反應(yīng)器反應(yīng)溫度為30-35℃；厭氧反應(yīng)器啟動后，水解酸化反應(yīng)器的停留時間為5-20h，甲烷發(fā)酵反應(yīng)器停留時間為15-50h。
水解酸化與甲烷發(fā)酵反應(yīng)器間的脫硫工藝，是物化或生化脫硫形式的脫硫工藝。
G-BAF反應(yīng)器中采用大孔網(wǎng)狀載體，上面固定特種高效微生物；采用甲烷發(fā)酵反應(yīng)器出水對微生物進(jìn)行馴化；G-BAF反應(yīng)器反應(yīng)溫度為室溫，停留時間為8-20h，溶解氧(DO)濃度為2-5mg/L，出水pH值為7.5-8.5；COD容積負(fù)荷可達(dá)3-18kg/(m3·d)，去除率為60-90％；氨氮容積負(fù)荷可達(dá)0.5-4kg/(m3·d)，去除率為90-100％。
一種高效處理黃姜加工廢水的用途，不僅適用于黃姜加工廢水處理，而且可應(yīng)用于任何含硫酸鹽的高濃度有機(jī)廢水的處理。
黃姜加工廢水在加堿調(diào)節(jié)pH值至中性后，進(jìn)入水解酸化反應(yīng)器。水解酸化可使廢水中的大分子物質(zhì)水解成小分子，生化性進(jìn)一步提高，COD得到部分去除，同時廢水中的硫酸鹽被還原成硫化物或硫化氫。水解酸化出水經(jīng)物化或生化脫硫后進(jìn)入甲烷發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行甲烷發(fā)酵，此階段可去除廢水中大部分COD，同時回收得到甲烷氣體。甲烷發(fā)酵反應(yīng)器出水進(jìn)入兩級G-BAF反應(yīng)器，進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放。
水解酸化反應(yīng)器的容積負(fù)荷可達(dá)10-12kgCOD/(m3·d)，COD去除率為15-40％，出水pH值為5-7；甲烷發(fā)酵反應(yīng)器的容積負(fù)荷可達(dá)5-10kgCOD/(m3·d)，COD去除率為75-95％，出水pH值為7-9。回收得到的甲烷純度和產(chǎn)率分別為85-95％和0.2-0.3m3CH4/KgCOD。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)采用兩相厭氧處理工藝，將水解酸化和甲烷發(fā)酵分別置于兩個獨(dú)立的反應(yīng)器中進(jìn)行，消除了原水中含有的大量SO42-的負(fù)面影響，避免了硫酸鹽還原產(chǎn)生的硫化物或硫化氫的毒性以及硫酸鹽還原菌與產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生的基質(zhì)競爭，從而提高了厭氧處理的負(fù)荷5-22kgCOD/(m3·d)和效率75-95％。
(2)在水解酸化和甲烷發(fā)酵反應(yīng)器間加入脫硫工藝，不僅可以降低硫化物對后續(xù)產(chǎn)甲烷反應(yīng)的毒性，而且可以通過脫硫回收硫磺，清除污染的同時實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用。
(3)本發(fā)明最大程度地提高了甲烷純度85-95％和產(chǎn)率(0.2-0.3m3CH4/KgCOD)，回收了能源，降低了處理成本(小于5元/噸)。
(4)采用兩級G-BAF處理技術(shù)，有效地去除了廢水中的氨氮及總氮，進(jìn)一步降低了厭氧出水中其它污染物的濃度，實(shí)現(xiàn)了黃姜加工廢水達(dá)標(biāo)排放。
(5)本發(fā)明不僅適用于黃姜加工廢水處理，而且可應(yīng)用于任何含硫酸鹽的高濃度有機(jī)廢水的處理。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面列舉3個實(shí)施例，對本發(fā)明加以進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不只限于這些實(shí)施例。
本實(shí)施方式的過程是黃姜加工廢水進(jìn)入中和池，調(diào)節(jié)pH值至中性，然后進(jìn)入水解酸化反應(yīng)器進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，再進(jìn)入脫硫反應(yīng)器，采用物化或生化方法脫除硫化物或硫化氫，其出水進(jìn)入甲烷發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行產(chǎn)甲烷反應(yīng)，出水再進(jìn)入兩級G-BAF反應(yīng)器進(jìn)一步去除水中污染物，然后達(dá)標(biāo)排放。
實(shí)施例1采用本發(fā)明處理黃姜加工廢水，原水COD濃度為4500mg/L，SO42-濃度為2460mg/L，NH4+-N濃度為90mg/L，水解酸化反應(yīng)器、甲烷發(fā)酵反應(yīng)器和G-BAF反應(yīng)器中水溫分別控制在30℃、35℃和25℃，停留時間分別為10.8h、37h和8h，最終出水COD濃度為92.5mg/L，硫化物濃度0.6mg/L，NH4+-N濃度為1.7mg/L，TN(總氮)濃度為2.5mg/L。
實(shí)施例2采用本發(fā)明處理黃姜加工廢水，原水COD濃度為9500mg/L，SO42-濃度為5130mg/L，NH4+-N濃度為210mg/L，水解酸化反應(yīng)器、甲烷發(fā)酵反應(yīng)器和G-BAF反應(yīng)器中水溫分別控制在30℃、32℃和20℃，停留時間分別為15h、40h和10h，最終出水COD濃度為120.2mg/L，硫化物濃度0.4mg/L，NH4+-N濃度為5.3mg/L，TN濃度為7.8mg/L。
實(shí)施例3采用本發(fā)明處理黃姜加工廢水，原水COD濃度為22000mg/L，SO42-濃度為10610mg/L，NH4+-N濃度為503mg/L，水解酸化反應(yīng)器、甲烷發(fā)酵反應(yīng)器和G-BAF反應(yīng)器中水溫分別控制在35℃、34℃和18℃，停留時間分別為15h、42h和20h，最終出水COD濃度為143.6mg/L，硫化物濃度0.9mg/L，NH4+-N濃度為8.2mg/L，TN濃度為9.5mg/L。
由上述實(shí)例可見，本發(fā)明對于不同水質(zhì)的黃姜加工廢水，均具有良好的處理效果，最終出水達(dá)到污水綜合排放一級或二級標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)。
權(quán)利要求
1.一種高效處理黃姜加工廢水的方法，其特征在于該方法通過采用水解酸化和甲烷發(fā)酵兩相厭氧和G-BAF固定化微生物-曝氣生物濾池處理；其中按下述順序步驟進(jìn)行黃姜加工廢水于中和池加堿調(diào)節(jié)pH至中性，進(jìn)入水解酸化反應(yīng)器；水解酸化出水經(jīng)物化或生化脫硫；脫硫后進(jìn)入甲烷發(fā)酵反應(yīng)器進(jìn)行甲烷發(fā)酵；甲烷發(fā)酵反應(yīng)器出水進(jìn)入兩級G-BAF固定化微生物-曝氣生物濾池反應(yīng)器，進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放。
2.按照權(quán)利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特征在于在中和池中，黃姜加工廢水的pH值調(diào)至7-9，中和用藥劑是氧化鈣或其它堿性物質(zhì)。
3.按照權(quán)利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特征在于在水解酸化反應(yīng)器和甲烷發(fā)酵反應(yīng)器中，采用上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、顆粒污泥膨脹床、厭氧折流板反應(yīng)器。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特征在于在水解酸化反應(yīng)器和甲烷發(fā)酵反應(yīng)器中，采用厭氧活性污泥或特種高效微生物制劑來啟動，厭氧活性污泥和特種高效微生物制劑可以單獨(dú)使用，也可聯(lián)合使用。
5.按照權(quán)利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特征在于水解酸化反應(yīng)器的微生物，采用調(diào)pH值后的黃姜加工廢水來馴化；甲烷發(fā)酵反應(yīng)器中的微生物，采用水解酸化反應(yīng)器出水來馴化；馴化用黃姜加工廢水的COD濃度在1500-3000mg/L間；水解酸化反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為20-35℃，甲烷發(fā)酵反應(yīng)器反應(yīng)溫度為30-35℃；厭氧反應(yīng)器啟動后，水解酸化反應(yīng)器的停留時間為5-20h，甲烷發(fā)酵反應(yīng)器停留時間為15-50h。
6.按照權(quán)利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特征在于水解酸化與甲烷發(fā)酵反應(yīng)器間的脫硫工藝，是物化或生化脫硫形式的脫硫工藝。
7.按照權(quán)利要求1所述的高效處理黃姜加工廢水的方法，其特征在于G-BAF反應(yīng)器中采用大孔網(wǎng)狀載體，上面固定特種高效微生物；G-BAF反應(yīng)器啟動后，其反應(yīng)溫度為室溫，停留時間為8-20h，溶解氧DO濃度為2-5mg/L，出水pH值為7.5-8.5；COD容積負(fù)荷可達(dá)3-18kg/m3·d，去除率為60-90％；氨氮容積負(fù)荷可達(dá)0.5-4kg/m3·d，去除率為90-100％。
8.一種高效處理黃姜加工廢水的用途，不僅適用于黃姜加工廢水處理，而且應(yīng)用于任何含硫酸鹽的高濃度有機(jī)廢水的處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高效處理黃姜加工廢水的方法及其用途。本發(fā)明通過兩相厭氧和固定化微生物－曝氣生物濾池(G－BAF)處理方法；其中黃姜加工廢水在加堿調(diào)節(jié)pH至中性后，進(jìn)入水解酸化反應(yīng)器；物化或生化脫硫后進(jìn)入甲烷發(fā)酵反應(yīng)器；該出水進(jìn)入兩級G－BAF反應(yīng)器，進(jìn)一步處理后，達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是消除了原水中含有的大量SO
文檔編號C02F3/34GK1789171SQ200510132060
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者趙華章, 徐子愷, 程鵬, 倪晉仁 申請人:北京蓋雅環(huán)境科技有限公司, 國務(wù)院南水北調(diào)工程建設(shè)委員會辦公室政策及技術(shù)研究中心