申請日2013.12.13
公開(公告)日2014.03.19
IPC分類號C02F9/14; C02F103/32; C02F1/36; C02F1/72
摘要
一種啤酒工業(yè)污水的處理方法和設(shè)備，處理方法包括預(yù)處理和后續(xù)處理兩個步驟：所述的預(yù)處理：是首先對啤酒工業(yè)污水進行芬頓反應(yīng)，使得啤酒工業(yè)污水降解有機物，然后進行超聲破碎，分解為小分子物質(zhì);所述的芬頓反應(yīng)條件是：pH1.5-4.5，H2O2的投加量50-200ml/m3，F(xiàn)e2+的投加量50-100g/m3，反應(yīng)時間為0.5-2.0h，反應(yīng)溫度為50-70℃，所述的超聲輻照的功率為0.1-0.3kw，超聲時間為10-50min;所述的后續(xù)處理包括酸堿調(diào)節(jié)、曝氣氧化、澄清和生物降解。本發(fā)明啤酒工業(yè)污水的處理采用了芬頓反應(yīng)和超聲輻照加上酸堿調(diào)節(jié)、曝氣氧化、澄清和生物降解綜合處理，使得處理后的廢水不僅達到排放標準，還可以用于生產(chǎn)過程。
權(quán)利要求書
1.一種啤酒工業(yè) 污水的處理方法，其特征在于：處理方法包括預(yù)處理和后續(xù)處理兩個步驟：所述的預(yù)處理：是首先對啤酒工業(yè)污水進行芬頓反應(yīng)，使得啤酒工業(yè)污水降解有機物，然后進行超聲輻照，分解為小分子物質(zhì);所述的芬頓反應(yīng)條件是：pH 1.5-4.5，H2O2 的投加量50-200ml/m3，F(xiàn)e2+ 的投加量50-100g/m3，反應(yīng)時間為0.5-2.0h，反應(yīng)溫度為50-70℃，所述的超聲輻照的功率為0.1-0.3kw，超聲時間為10-50 min;所述的后續(xù)處理包括酸堿調(diào)節(jié)、曝氣氧化、澄清和生物降解;所述的芬頓反應(yīng)是將啤酒工業(yè)污水加入酸調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)污水的pH為1.5-4.5;酸調(diào)節(jié)劑是硫酸或鹽酸;所述的后續(xù)處理包括酸堿調(diào)節(jié)、曝氣氧化、澄清和生物降解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的啤酒工業(yè)污水的處理方法，其特征在于：所述的后續(xù)處理中，酸堿調(diào)節(jié)是將啤酒工業(yè)污水用氫氧化鈉或石灰調(diào)節(jié)pH到5以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的啤酒工業(yè)污水的處理方法，其特征在于：所述的后續(xù)處理中，所述的曝氣氧化是將污水放到曝氣池中通入足量的空氣;氧化時間為1-3天。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的啤酒工業(yè)污水的處理方法，其特征在于：所述的澄清是在曝氣氧化后加入絮凝劑，絮凝劑加入量為10-50ppm;所述的絮凝劑為聚丙烯酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的啤酒工業(yè)污水的處理方法，其特征在于：所述的生物降解是將基本澄清的污水通到有水生植物的池子里停留時間2天以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的啤酒工業(yè)剩余污泥資源化的處理方法，其特征在于：如果污水有泡沫，加入消泡劑，所述的消泡劑為蔗糖酯。
7.一種啤酒工業(yè)污水的處理方法采用的設(shè)備，其特征在于：包括芬頓反應(yīng)器、超聲波池、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、曝氣氧化池、曝氣裝置、空壓機、澄清池和生物降解池;所述的芬頓反應(yīng)器安裝在超聲波池的前面，設(shè)有啤酒污水污泥入口管和反應(yīng)后的液體出口管，超聲波池里面安裝有超聲波換能器，超聲波換能器的聲能由超聲波發(fā)生器提供;超聲波池出口接曝氣氧化池，曝氣氧化池內(nèi)安裝曝氣裝置，氣體由空壓機提供;曝氣氧化池后接澄清池和生物降解池，澄清池加入絮凝劑或消泡劑，生物降解池是種植水生植物的池子。
8.權(quán)利要求1所述的工業(yè)污水的處理方法在處理食品工業(yè)污水、紡織工業(yè)污水、城市污水和冶金工業(yè)污水方面的應(yīng)用。
說明書
啤酒工業(yè)污水的處理方法及設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種食品工業(yè)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及啤酒工業(yè)污水的處理方法。
背景技術(shù)
隨著工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平不斷的提高，啤酒早已成為人們餐桌上的�？汀Ｆ【埔郧鍥�、甘洌、略帶苦味的口感，吸引著越來越多的人對它的喜愛。這使啤酒工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，并使我國成為啤酒產(chǎn)量第一大國。2012年中國啤酒行業(yè)產(chǎn)量4902萬千升，同比增長3.1%。啤酒工業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益的同時，也產(chǎn)生了大量的污水污泥。據(jù)中國國際啤酒網(wǎng)報道，即使我國已經(jīng)加大啤酒污水治理的力度，但啤酒工業(yè)廢水年排放總量仍有2.1億噸之多，啤酒工業(yè)廢水的排放使得很多城市不堪重負，常規(guī)治理費用也越來越高，所以目前啤酒工業(yè)廢水如何處理總是環(huán)保工作者的研究課題。
目前公開文獻報道的啤酒工業(yè)廢水處理有生化和物化相結(jié)合為主，常見的有以下三種方式，1、直接好氧法;2、水解酸化法加后續(xù)處理法;3、UASB反應(yīng)器處理法。我們還檢索到以下相關(guān)的文獻：
1、中國專利，一種啤酒工業(yè)廢水的處理方法， 申請?zhí)?CN200810064382.9 申請日:2008.04.25 公開(公告)號:CN101265002 公開(公告)日:2008.09.17 申請(專利權(quán))人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué); 摘要:一種啤酒工業(yè)廢水的處理方法，它涉及一種廢水的處理方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有啤酒工業(yè)廢水的處理方法存在COD去除率低、剩余污泥產(chǎn)量大的缺陷。本發(fā)明啤酒工業(yè)廢水的處理方法按如下步驟進行：1.水解;2.調(diào)節(jié)pH值和溫度;3.一級外循環(huán)厭氧反應(yīng);4.二級外循環(huán)厭氧反應(yīng);即得到處理好的廢水。本發(fā)明的方法處理過的啤酒廢水COD去除率可達85%～95%，比現(xiàn)有技術(shù)處理啤酒廢水的剩余污泥產(chǎn)量減少了40%～70%。
2、中國專利，啤酒工業(yè)廢水處理中厭氧顆粒污泥的保存裝置及方法，申請日:2008.04.28，申請?zhí)枺篊N200810064394.1，公開(公告)號:CN101264977，公開(公告)日:2008.09.17 申請(專利權(quán))人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué); 摘要:啤酒工業(yè)廢水處理中厭氧顆粒污泥的保存裝置及方法，它涉及一種厭氧顆粒污泥的保存裝置及方法。解決了目前的厭氧顆粒污泥菌種的保存技術(shù)工藝復(fù)雜、成本高并且降低了原有顆粒污泥的處理專屬性，投加到目標厭氧設(shè)備中的厭氧顆�；钚晕勰嗟乃劳雎矢�，活性大大降低的問題。該發(fā)明的裝置的進泥管的出泥口與罐頂部的進泥口連通，罐底部的出泥口與出泥管的進泥口連通。保存方法如下：將啤酒廢水處理過程中厭氧顆粒污泥儲存在厭氧顆粒污泥保存裝置中，通入營養(yǎng)液保存。本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、使用方式靈活。本發(fā)明方法具有保留了顆粒污泥的處理專屬性和原有活性、存活率高、工藝簡單、成本低的優(yōu)點，并可工廠化批量生產(chǎn)，且使用方便。
3、中國專利，一種處理低磷啤酒廢水的方法申請?zhí)?CN201110328558.9 申請日:2011.10.26，公開(公告)號:CN102502948A，公開(公告)日:2012.06.20 申請(專利權(quán))人: 沈陽建筑大學(xué);摘要:針對低磷啤酒綜合廢水，即水中有機物和總磷含量的質(zhì)量比C/P在800-1500的廢水處理提出解決方案。通過調(diào)整處理系統(tǒng)的運行參數(shù)，控制生化處理系統(tǒng)污泥濃度在6000-10000mg/L，水力停留時間為8-15小時，水中的溶解氧濃度(DO)為0.5-2.8mg/L�？杀ＷC少量的磷在微生物的生化活動中得到充分利用，保證了啤酒廢水處理設(shè)施的穩(wěn)定運行，處理后出水可達到國家規(guī)定的相關(guān)標準。
4 、中國專利，活性污泥法處理啤酒廢水的方法，申請?zhí)?CN03139929.0公開(公告)號:CN1482077，公開(公告)日:2004.03.17 申請(專利權(quán))人: 華南環(huán)境科技開發(fā)公司; 摘要:一種活性污泥法處理啤酒廢水的方法，包括如下步驟：(1)厭氧反應(yīng)：啤酒廢水從水箱進入?yún)捬跽哿靼宸磻?yīng)器，控制厭氧折流板反應(yīng)器中溶解氧(DO)濃度為零，厭氧反應(yīng)24小時;(2)進行兼氧/好氧反應(yīng)8小時;實現(xiàn)在一個反應(yīng)裝置內(nèi)去除啤酒廢水中較高濃度的有機物及氨氮、總磷。
5、中國專利，啤酒廢棄物生化利用的預(yù)處理方法，申請?zhí)?CN201110094439.1公開(公告)號:CN102212479A，公開(公告)日:2011.10.12 申請(專利權(quán))人: 福建農(nóng)林大學(xué);摘要:一種啤酒廢棄物生化利用的預(yù)處理方法，包括啤酒廢水、污泥、廢的新鮮的啤酒酵母泥的單獨或混合物采用臭氧破壁、消毒處理，以增加菌體內(nèi)容物營養(yǎng)物質(zhì)的浸出。臭氧通入量為0.3-0.8g臭氧/g啤酒廢棄物的干物質(zhì)，經(jīng)臭氧處理后的樣品于121℃高壓蒸汽滅菌45min即可用于微生物的發(fā)酵培養(yǎng)。經(jīng)過上述預(yù)處理后，營養(yǎng)成份釋放率大幅度提高，培養(yǎng)基的氨基氮含量提高4-5倍，氨基氮收得率為3-5%，作為培養(yǎng)基對微生物的培養(yǎng)十分有利。
7、中國專利，一種啤酒生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)，申請?zhí)?CN201120022892.7，公開(公告)號:CN201990574U 公開(公告)日:2011.09.28 申請(專利權(quán))人: 廈門綠動力環(huán)境治理工程有限公司; 摘要:一種啤酒生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)，其特征在于包括：低濃度廢水預(yù)處理裝置和高濃度廢水預(yù)處理裝置，所述的低濃度廢水處理裝置與高濃度廢水預(yù)處理裝置都通過管道與SBR反應(yīng)池相連，所述的SBR反應(yīng)池與污泥濃縮池、污泥脫水間相連，所述的污泥濃縮池上還有一根上清液管道與SBR反應(yīng)池相連。本實用新型裝置通過將UASB和SBR兩種處理單元進行組合，所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點，使處理流程簡潔，節(jié)省了運行費用，而把UASB作為整個廢水達標排放的一個預(yù)處理單元，在降低廢水濃度的同時，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。
芬頓反應(yīng)(Fenton)是一種廢水氧化技術(shù)，主要在污水中加入Fe2SO4和H2O2，通過Fe2+與H2O2的反應(yīng)，產(chǎn)生強氧化劑羥基自由基，將大分子難降解有機物分解為小分子物質(zhì)，去除廢水中的COD和SS。Fenton氧化技術(shù)是一種有效的廢水預(yù)處理技術(shù)
但公開文獻未見有采用超聲聯(lián)合芬頓反應(yīng)氧化處理啤酒廢水的報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了去除啤酒工業(yè)廢水中的COD和SS，使處理后的中水得以回用，減少廢水的排放而提出一種利用超聲波聯(lián)合Fenton氧化預(yù)處理技術(shù)。
本發(fā)明的啤酒工業(yè)廢水處理方法包括預(yù)處理和后續(xù)處理兩個步驟：
所述的預(yù)處理：是首先對啤酒工業(yè)污水進行芬頓反應(yīng)，使得啤酒工業(yè)污水降解有機物，然后進行超聲破碎，分解為小分子物質(zhì);所述的芬頓反應(yīng)條件是：pH 1.5-4.5，H2O2 的投加量50-200ml/m3，F(xiàn)e2+ 的投加量50-100g/m3，反應(yīng)時間為0.5-2.0h，反應(yīng)溫度為50-70℃，所述的超聲輻照的功率為0.1-0.3kw，超聲時間為10-50 min;所述的后續(xù)處理包括酸堿調(diào)節(jié)、曝氣氧化、澄清和生物降解。
所述的芬頓反應(yīng)是將啤酒工業(yè)污水加入酸調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)污水的pH為1.5-4.5;酸調(diào)節(jié)劑是硫酸或鹽酸。
所述的后續(xù)處理包括酸堿調(diào)節(jié)、曝氣氧化、澄清和生物降解。
所述的后續(xù)處理中，酸堿調(diào)節(jié)是將啤酒工業(yè)污水用氫氧化鈉或石灰調(diào)節(jié)pH到5以上;
所述的后續(xù)處理中，所述的曝氣氧化是將污水放到曝氣池中通入足量的空氣;氧化時間為1-3天。
所述的澄清是在曝氣氧化后加入絮凝劑，絮凝劑加入量為10-50ppm;所述的絮凝劑為聚丙烯酰胺。
所述的生物降解是將基本澄清的污水通到有水生植物的池子里停留時間2天以上。
如果污水有泡沫，加入消泡劑，所述的消泡劑為蔗糖酯。
生物降解后得到的水可以用于啤酒生產(chǎn)的冷卻用水或進廠的啤酒瓶第一次清洗水。
本發(fā)明的啤酒工業(yè)廢水處理方法采用的設(shè)備包括芬頓反應(yīng)器、超聲波池、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、曝氣氧化池、曝氣裝置、空壓機、澄清池和生物降解池;所述的芬頓反應(yīng)器安裝在超聲波池的前面，設(shè)有啤酒污水污泥入口管和反應(yīng)后的液體出口管，超聲波池里面安裝有超聲波換能器，超聲波換能器的聲能由超聲波發(fā)生器提供;超聲波池出口接曝氣氧化池，曝氣氧化池內(nèi)安裝曝氣裝置，氣體由空壓機提供;曝氣氧化池后接澄清池和生物降解池，澄清池加入絮凝劑或消泡劑，生物降解池是種植水生植物的池子。
本發(fā)明的原理：
芬頓試劑在污水處理中過去有一些報道，就是加Fe2SO4和H2O2，過氧化氫(H2O2)與二價鐵離子Fe2+的混合溶液具有強氧化性，可以將當時很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態(tài)，氧化效果十分明顯，亞鐵鹽和過氧化氫的組合稱為Fenton試劑,它能有效氧化去除傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)無法去除的難降解有機物,其實質(zhì)是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應(yīng)活性的羥基自由基(·OH),·OH可與大多數(shù)有機物作用使其降解。
超聲波是頻率高于20kHz，并且不引起聽覺的彈性波。超聲波的空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械作用是超聲技術(shù)用于加速藥酒泡制過程的三大理論依據(jù)。(1)空化作用。液體中往往存在一些真空的或含有少量氣體或蒸汽的小氣泡，這些小氣泡尺寸不一。當一定頻率的超聲波作用于液體時，只有尺寸適宜的小泡能發(fā)生共振現(xiàn)象，大于共振尺寸的小泡被驅(qū)出液體外，小于共振尺寸的小泡在超聲作用下逐漸變大。接近共振尺寸時，聲波的稀疏階段使小泡迅速脹大，在聲波的壓縮階段，小泡又突然被絕熱壓縮，直至湮滅。湮滅過程中，小泡內(nèi)部可達幾千度的高溫和幾千個大氣壓的高壓。上述現(xiàn)象稱為空化現(xiàn)象。在小泡脹大時，由于摩擦可產(chǎn)生電荷，在湮滅過程中可產(chǎn)生放電、發(fā)光現(xiàn)象。超聲波可以使常溫常壓不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在空化作用下發(fā)生，可以使污泥的細胞破裂，加速分解。(2)熱效應(yīng)。超聲波在媒質(zhì)中傳播，其振動能量不斷被媒質(zhì)吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏棺陨頊囟壬�。聲能被吸收可引起媒質(zhì)中的整體加熱，邊界外的局部加熱和空化形成激波時波前處的局部加熱等。超聲波的強度愈大，產(chǎn)生的熱作用愈強。這種局部的加熱效果可以加速藥材中有效成份的溶解。(3)機械作用。超聲波是機械振動能量的傳播，可在液體中形成有效的攪動與流動，破壞介質(zhì)的結(jié)構(gòu)，粉碎液體中的顆粒，能達到普通低頻機械攪動達不到的效果。這種機械攪拌作用可以使液體濃度擴散，加速有效成份浸出。除此之外，還發(fā)現(xiàn)超聲波可激活某些酶與細胞參與的生理化學(xué)過程，提高酶加速細胞新陳代謝過程。在超聲過程中產(chǎn)生及打破波動壓力所生成的微小氣泡而產(chǎn)生的機械振動機制，這種振動具有破壞細胞結(jié)構(gòu)及組成作用。對非均相界面會因超聲波振動的切向力和微射流等作用而使固相顆�；虬鍓K破碎變細，從而可起到清除污垢的作用，超聲有很強的殺菌保鮮效果。
曝氣氧化池、澄清池和生物降解池的原理在很多公開文獻已有記載，此處不作為主要重點介紹。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明啤酒工業(yè)廢水處理方法采用了芬頓反應(yīng)和超聲破碎加上酸堿調(diào)節(jié)、曝氣、氧化、澄清脫色和生物降解綜合處理，使得處理后的廢水不僅達到排放標準，還可以用于生產(chǎn)過程。
本發(fā)明除了能夠處理啤酒工業(yè)廢水，也能夠處理食品工業(yè)污水、紡織工業(yè)污水、城市污水和冶金工業(yè)污水等。
