專利名稱：玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水及高氨氮預(yù)處理廢水集成處理裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水及高氨氮預(yù)處理廢水集成處理裝置 與方法，屬于酒精行業(yè)廢水生物處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
采用生物質(zhì)生產(chǎn)的燃料乙醇是一種重要的可再生能源，是石油燃料的一種重要替 代能源形式。燃料乙醇作為一種清潔能源，可減緩人類目前面臨的能源危機(jī)、環(huán)境惡化等諸 多問題。在我國(guó)大部分燃料乙醇采用玉米、小麥及谷物等糧食原料發(fā)酵生產(chǎn)，原料來源及 成本問題限制了其大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。農(nóng)作物廢棄物(秸稈)是一種來源廣泛、價(jià)格低廉的生 物質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)原料，是生產(chǎn)燃料乙醇的理想原料。其中，玉米秸稈是我國(guó)北方地區(qū)來源 豐富的理想的纖維素質(zhì)燃料乙醇生產(chǎn)原料，近年來玉米秸稈燃料乙醇技術(shù)得到大力發(fā)展。玉米秸稈燃料乙醇生產(chǎn)工藝中，必須對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理破壞木質(zhì)纖維素的高級(jí)結(jié) 構(gòu)以提高生產(chǎn)效率。其中，氨水浸泡法是一種非常有效的針對(duì)玉米秸稈、玉米芯的預(yù)處理方 法，將玉米秸稈在一定條件下在氨水中浸泡，可有效去除其中的木質(zhì)素成分，可有效提高下 游乙醇生產(chǎn)效率。但此工藝中使用了大量氨水，會(huì)在燃料乙醇的生產(chǎn)階段產(chǎn)生大量的氨氮 濃度較高的預(yù)處理廢水，排放前需經(jīng)凈化處理去除氨氮及有機(jī)物以免對(duì)水環(huán)境造成污染。 同時(shí)，玉米秸稈經(jīng)預(yù)處理后再進(jìn)行酶水解和發(fā)酵，發(fā)酵液蒸餾乙醇后會(huì)殘余大量高濃度有 機(jī)蒸餾廢水，蒸餾廢水中含有大量未利用的纖維素、半纖維素及五碳糖等生化性較差的有 機(jī)物，而且含有氮及磷等會(huì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的物質(zhì)，直接排放不加以處理利用會(huì)造成水 體污染及資源浪費(fèi)。目前對(duì)于乙醇廢水的生物處理技術(shù)多針對(duì)于傳統(tǒng)的小麥、玉米、谷物等淀粉原料， 處理方法一般為厭氧_好氧生物處理，厭氧工藝多采用UASB等高速反應(yīng)器，此類反應(yīng)器對(duì) 進(jìn)水懸浮物含量要求較高，玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水中懸浮物含量高，且含有較多纖維 素、半纖維素、木質(zhì)素及五碳糖等可生化性差的物質(zhì)，傳統(tǒng)針對(duì)淀粉基原料的方法對(duì)其降解 效果較差；好氧階段多采用SBR、氧化塘及氧化溝等工藝，此類工藝對(duì)高氨氮廢水去除效果 較差。集成裝置中厭氧階段采用高傳質(zhì)及高污泥濃度的厭氧流化床反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)添 加載體保持高活性污泥濃度，增強(qiáng)對(duì)可生化性差的有機(jī)物的去除效果；好氧階段采用氨氮 去除效率高的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，通過添加載體及增強(qiáng)三相傳質(zhì)來高效降解廢水中的氨 氮；最終采用曝氣生物濾床保證出水水質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)秸稈燃料乙醇高濃度蒸餾廢水與高氨氮預(yù)處理 廢水的高效降解及脫氨氮的集成處理裝置與方法。該裝置與方法可高效去除燃料乙醇廢水 中的有機(jī)污染物及氨氮。本發(fā)明中，厭氧階段采用高溫厭氧流化床，設(shè)置導(dǎo)流筒加強(qiáng)傳質(zhì)，投加活性炭載體保持高污泥濃度，COD去除效率高；好氧階段采用高效氣升式內(nèi)環(huán)流反應(yīng) 器，氣液固三相傳質(zhì)效率高，投加活性炭載體保持高活性污泥濃度，同時(shí)在好氧反應(yīng)器內(nèi)處 理厭氧出水和高氨氮預(yù)處理廢水，可大大提高預(yù)處理廢水中的氨氮去除率；三級(jí)處理階段 采用曝氣生物濾床，投加高比表面積活性炭附著生物膜生長(zhǎng)，可同時(shí)吸附及生物降解好氧 出水中難降解的污染物及色度，得到高質(zhì)量出水。出水水質(zhì)主要指標(biāo)達(dá)到國(guó)家酒精行業(yè)廢 水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。玉米秸稈燃料乙醇廢水經(jīng)簡(jiǎn)單過濾預(yù)處理直接進(jìn)水，厭氧_好氧階段反 應(yīng)器內(nèi)通過添加高比表面積載體保持高活性污泥濃度，設(shè)置導(dǎo)流筒加強(qiáng)傳質(zhì)，三級(jí)處理生 物濾床控制出水質(zhì)量，集成系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)耐受性高，抗沖擊負(fù)荷性高，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定，出 水水質(zhì)好，產(chǎn)氣量大，因此集成系統(tǒng)中處理玉米秸稈燃料乙醇工藝廢水具有很大的實(shí)際應(yīng) 用價(jià)值。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的一種玉米秸稈燃料乙醇高濃度蒸餾廢水及高氨氮預(yù)處理廢水的處理裝置，裝置位 于燃料乙醇生產(chǎn)工藝后繼廢水處理階段，進(jìn)水分別來自秸稈預(yù)處理階段的高氨氮預(yù)處理廢 水和乙醇蒸餾工藝的蒸餾廢水；在厭氧流化床生物反應(yīng)器2和好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器 9之間設(shè)置有厭氧出水和預(yù)處理廢水混合槽8 ；厭氧流化床生物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有流化床反 應(yīng)器導(dǎo)流筒3和三相分離器5，厭氧流化床生物反應(yīng)器2外殼體和流化床反應(yīng)器導(dǎo)流筒3的 中軸線重疊，頂部設(shè)置三相分離器5 ；好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器9內(nèi)設(shè)置有環(huán)流反應(yīng)器導(dǎo) 流筒10，好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器外殼體和環(huán)流反應(yīng)器導(dǎo)流筒的中軸線重疊，好氧氣升 式環(huán)流生物反應(yīng)器頂部設(shè)置有沉降區(qū)12，沉降區(qū)經(jīng)管路連接外設(shè)的沉降器19 ；曝氣生物濾 床21內(nèi)設(shè)置有濾床導(dǎo)流筒22、布水器24和氣體分布器25，生物濾床反應(yīng)器外殼體和濾床 導(dǎo)流筒的中軸線重疊，濾床導(dǎo)流筒22頂部設(shè)置布水器24，生物濾床反應(yīng)器底部設(shè)置氣體分 布器25，外設(shè)反沖洗泵26。在處理裝置中，厭氧流化床生物反應(yīng)器2，設(shè)有圓柱形外殼體，高徑比 9 1-11 1，內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒，直徑為外殼體的65-75 %，導(dǎo)流筒高度為外殼體的 80-85% ；所述的好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器9設(shè)有圓柱形外殼體，外殼體橫截面為圓形，高 徑比10 1，內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為外殼體的65-70%，導(dǎo)流筒高度為外殼體的 85-90%;所述曝氣生物濾床21設(shè)有圓柱形外殼體，外殼體橫截面為圓形，高徑比為3 1， 內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為外殼體的50-65%，導(dǎo)流筒高度為外殼體的90-95%。一種玉米秸稈燃料乙醇高濃度蒸餾廢水及高氨氮預(yù)處理廢水的處理方法，步驟如 下1)厭氧流化床生物反應(yīng)器通過進(jìn)水口接種污泥，接種物為普通污水處理廠厭氧污泥， 接種量為反應(yīng)器體積的25-50%，同時(shí)投加占反應(yīng)器體積5-10%的粒徑為0. 8-1. 3mm的活 性碳顆粒載體，加入自來水稀釋燃料乙醇蒸餾廢水，COD為5000mg/L左右，控制反應(yīng)器溫度 53-55°C，液體上流速率8. 0-11. 3m/h,間歇馴化5_8天，然后連續(xù)進(jìn)水，當(dāng)出水COD去除率高 于75%提高反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷30-50%，至原水直接進(jìn)水，連續(xù)進(jìn)原水10-20天，至COD去除 率穩(wěn)定在80-90 %，反應(yīng)器內(nèi)活性污泥在載體上附著形成生物膜，反應(yīng)器內(nèi)活性污泥在載體 上附著形成生物膜，完成啟動(dòng)厭氧反應(yīng)器，即可進(jìn)行玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水厭氧一級(jí) 處理；2)以步驟1方法啟動(dòng)完成的厭氧流化床生物反應(yīng)器，玉米秸稈燃料乙醇高濃度蒸 餾廢水，PH 4. 1-4. 7，COD 15000-35000mg/L，懸浮物含量 SS 3760_9015mg/L ；厭氧反應(yīng)器運(yùn)行溫度53-55°C，進(jìn)水泵調(diào)節(jié)水力停留時(shí)間30-55h，回流泵調(diào)節(jié)出水回流速率，使反應(yīng)器 內(nèi)液體上流速率達(dá)到8. 0-11. 3m/h，出水溢出至沉降器，經(jīng)自然沉降，上清液作為氣升式環(huán) 流反應(yīng)器進(jìn)水；3)氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器接種城市污水處理廠好氧污泥，接種量為反應(yīng)器體積的 20-40%，投加粒徑為0. 8mm-l. 3mm的活性碳顆粒載體，投加量為反應(yīng)器體積的3_5%，預(yù)處 理廢水COD為652-910mg/L，氨氮為450_598mg/L，厭氧出水經(jīng)自然沉降，上清液與高氨氮預(yù) 處理廢水，以體積比1 4-1 6混勻，用自來水稀釋至原濃度的20%-50%，注入好氧氣 升式環(huán)流生物反應(yīng)器，調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量，開始曝氣，間歇馴化，每24h或者COD及氨氮去除率大 于75 %時(shí)換水，間歇馴化3-5天，然后連續(xù)進(jìn)水，進(jìn)水COD及氨氮去除率大于75 %時(shí)提高進(jìn) 水濃度20-50%，至厭氧出水直接進(jìn)水，連續(xù)進(jìn)水10-15天，反應(yīng)器得到高活性富含硝化反 硝化菌的好氧活性污泥，對(duì)好氧進(jìn)水COD去除率高于85 %，氨氮去除率高于90 %，活性污泥 附著在載體上，形成生物膜，完成啟動(dòng)好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器，即可進(jìn)行玉米秸稈燃料 乙醇蒸餾廢水厭氧出水及預(yù)處理廢水的好氧處理；4)以步驟3)方法啟動(dòng)完成的好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器，預(yù)處理廢水COD為 652-910mg/L，氨氮為450_598mg/L，厭氧出水經(jīng)自然沉降，上清液與高氨氮預(yù)處理廢水，以 體積比1 4-1 6混勻，注入好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器，反應(yīng)器溫度控制在33-35°C，水 力停留時(shí)間6-15h，氣體空塔速率控制在8-13mm/s ；5)曝氣生物濾床填裝占反應(yīng)器高度70-80%厚度的圓柱狀活性炭載體，粒徑 l-2mm，接種10-15%來自好氧氣升式環(huán)流反應(yīng)器沉降器內(nèi)排出的多余污泥，充滿好氧出水， 間歇曝氣3-5天，然后好氧出水連續(xù)進(jìn)水，反應(yīng)器在18-25°C下操作，水力停留時(shí)間4-8h，氣 液比保持在5 1-7 1。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明采用馴化的厭氧及好氧污泥，附著在活性碳載體上形 成生物膜。厭氧反應(yīng)器在高溫(53-55°C)下運(yùn)行，提高了有機(jī)污染物及可生化性較差的 物質(zhì)的降解速率，通過控制厭氧出水循環(huán)控制反應(yīng)器內(nèi)液體上流速率達(dá)到流化狀態(tài)，通過 載體固定菌體形成生物膜防止活性污泥洗出流失，反應(yīng)期內(nèi)污泥濃度高，增加導(dǎo)流筒，傳質(zhì) 效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易阻塞，可處理高懸浮物廢水；好氧階段采用好氧氣升式環(huán)流生物反 應(yīng)器，反應(yīng)器高徑比較大，底部進(jìn)氣，氣液固三相均勻混合，強(qiáng)化了氧傳質(zhì)過程，對(duì)氨氮去除 效果極高；曝氣生物濾床添加菌體易附著生長(zhǎng)的高比表面積活性炭載體，同時(shí)進(jìn)行吸附及 生物降解，可有效去除廢水中難降解有機(jī)物及色度；整套耦合裝置與傳統(tǒng)工藝相比，結(jié)構(gòu)緊 湊，處理效率高，操作彈性大，在好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器同時(shí)生物降解處理厭氧出水和 預(yù)處理廢水，可提高預(yù)處理廢水C/N比，同時(shí)減輕厭氧出水指標(biāo)波動(dòng)對(duì)好氧反應(yīng)器的沖擊， 增強(qiáng)系統(tǒng)抗沖擊性能。本發(fā)明通過高溫厭氧流化床生物反應(yīng)器一級(jí)處理、好氧氣升式內(nèi)環(huán) 流生物二級(jí)處理及曝氣生物濾床(生物膜)三級(jí)處理方法，同時(shí)生物凈化處理高濃度玉米 秸稈燃料乙醇蒸餾廢水和高氨氮預(yù)處理廢水，進(jìn)水COD由1500-35000mg/L降至小于IOOmg/ L，氨氮含量由450-598mg/L降至小于15mg/L，出水pH 7. 0-8. 0，出水主要指標(biāo)達(dá)到國(guó)家酒 精行業(yè)廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，裝置可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，本發(fā)明具有較大的推廣價(jià)值。高溫厭氧流化床生物反應(yīng)器一級(jí)處理、好氧氣升式內(nèi)環(huán)流生物二級(jí)處理及曝氣生 物濾床(生物膜)三級(jí)處理裝置，生物降解高濃度玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水和高氨氮預(yù) 處理廢水，通過高溫厭氧高速反應(yīng)器去除廢水C0D，通過好氧氣升式環(huán)流反應(yīng)器同時(shí)處理厭氧出水和預(yù)處理廢水，達(dá)到高氨氮去除效率；集成裝置傳質(zhì)好、能耗低、操作彈性大、COD及 氨氮去除效率高、同時(shí)得到清潔能源甲烷。


圖1 集成處理裝置示意圖。

1-蒸餾廢水進(jìn)水泵，2-厭氧流化床反應(yīng)器，3-流化床反應(yīng)器導(dǎo)流筒， 4-流化床溫度控制器，5-三相分離器，6-循環(huán)泵，7-厭氧沉降器，8-混合槽，9-氣升式環(huán)流 反應(yīng)器，10-環(huán)流反應(yīng)器導(dǎo)流筒，11-好氧進(jìn)水泵，12-沉降區(qū)，13-環(huán)流反應(yīng)器溫度控制器， 14-pH控制器，15-預(yù)處理廢水進(jìn)水泵，16-空氣壓縮機(jī)，17-環(huán)流反應(yīng)器空氣流量計(jì)，18-濾 床空氣流量計(jì)，19-好氧沉降器，20-濾床進(jìn)水泵，21-曝氣生物濾床，22-濾床導(dǎo)流筒，23-填 料層，24-布水器，25-氣體分布器，26-反沖洗泵。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。采用如圖1裝置連接方式玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水通過進(jìn)水泵1控制流量進(jìn) 入?yún)捬趿骰采锓磻?yīng)器2，由進(jìn)水流量控制水力停留時(shí)間，反應(yīng)器由溫度控制器4控制溫 度，厭氧出水經(jīng)回流泵6循環(huán)注入?yún)捬趿骰采锓磻?yīng)器2底部，維持反應(yīng)器內(nèi)的液體流 化狀態(tài)，厭氧出水經(jīng)沉降器7自然沉降，沉降的污泥定期排出，上清液及高氨氮廢水(進(jìn)水 泵13進(jìn)入混合槽8混合均勻，再經(jīng)好氧進(jìn)水泵11控制流量注入好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng) 器9，好氧反應(yīng)器通過溫度控制器13控制溫度，通過pH控制器14保持適宜pH范圍，空氣壓 縮機(jī)16產(chǎn)生的壓縮空氣通過氣體流量計(jì)17調(diào)節(jié)流量鼓入好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器9底 部，保持反應(yīng)器內(nèi)一定的表觀氣速，好氧出水經(jīng)沉降器19自然沉降，定期排出多余污泥，上 清液由濾床進(jìn)水泵20經(jīng)布水器24進(jìn)入曝氣生物濾床21，空氣壓縮機(jī)16產(chǎn)生的壓縮空氣通 過氣體流量計(jì)18調(diào)節(jié)流量，通過氣體分布器25進(jìn)入濾床底部，出水收集后定期用于生物濾 床反沖洗，反沖洗通過反沖洗泵26控制進(jìn)水流量和流量計(jì)18控制進(jìn)氣流量，在床體壓頭達(dá) 到一定值時(shí)進(jìn)行。以厭氧流化床生物反應(yīng)器，設(shè)有圓柱形外殼體，高徑比9 1-11 1，內(nèi)設(shè)圓柱形 導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為外殼體的65-75%，導(dǎo)流筒高度為外殼體的80-85%，外殼體和導(dǎo)流 筒的中軸線重疊，反應(yīng)器密封，頂部設(shè)置三相分離器；所述的好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器設(shè) 有圓柱形外殼體，外殼體橫截面為圓形，高徑比10 1，內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為 外殼體的65-70 %，導(dǎo)流筒高度為外殼體的85-90 %，外殼體和導(dǎo)流筒的中軸線重疊，頂部 設(shè)固液分離區(qū)，經(jīng)管路連接外設(shè)的污泥沉降器；所述曝氣生物濾床設(shè)有圓柱形外殼體，外殼 體橫截面為圓形，高徑比為3 1，內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為外殼體的50-65%，導(dǎo) 流筒高度為外殼體的90-95%，外殼體和導(dǎo)流筒的中軸線重疊，導(dǎo)流筒頂部設(shè)置布水器，反 應(yīng)器底部設(shè)置氣體分布器，外設(shè)反沖洗泵。玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水和預(yù)處理廢水集成處理裝置操作方法步驟如下1)厭氧污泥中高溫產(chǎn)甲烷菌的培養(yǎng)及載體固定化生物膜厭氧內(nèi)環(huán)流生物反應(yīng) 器，接種30-50 %酒精廢水處理廠高溫厭氧活性污泥，加入自來水稀釋至COD為5000mg/L左 右的燃料乙醇蒸餾廢水，投加占反應(yīng)器體積5-10%的粒徑0. 8-1. 3mm活性碳顆粒，控制液體上流速率8. 0-11. 3m/h，投加Fe、Co、Ni等補(bǔ)充微生物生長(zhǎng)所需的微量元素，水力停留時(shí) 間30-55h，當(dāng)出水COD去除率高于75%提高有機(jī)負(fù)荷30-50%，至原水直接進(jìn)水，連續(xù)進(jìn)原 水10-20天，至COD去除率穩(wěn)定在80-90 %，反應(yīng)器內(nèi)活性污泥在載體上附著形成生物膜，產(chǎn) 氣豐富，對(duì)廢水降解活力高，高溫活性污泥的培養(yǎng)及固定化完成。2)厭氧出水經(jīng)混合槽進(jìn)與預(yù)處理廢水以一定比例混勻進(jìn)入好氧氣升式環(huán)流生 物反應(yīng)器進(jìn)行好氧處理好氧生物處理初期馴化和富集硝化菌、亞硝化菌群，采用間歇 進(jìn)水，進(jìn)水為稀釋后的厭氧出水與預(yù)處理廢水混合液，好氧污泥接種量為反應(yīng)器體積的 20-40 %，加入占反應(yīng)器體積3-5 %的粒徑0. 8-1. 3mm活性碳顆粒，混合進(jìn)水稀釋至原濃度 的20-50%，反應(yīng)器溫度33-35°C，反應(yīng)器空塔氣速8-13mm/s，24小時(shí)后或COD及氨氮去除 率高于75%時(shí)停止通氣，靜置30min，以稀釋的混合出水置換上清液，間歇馴化3天后連續(xù) 進(jìn)水，調(diào)節(jié)反應(yīng)器PH值7. 0-7. 5，水力停留時(shí)間6-15h，至出水COD及氨氮去除率高于75% 提高進(jìn)水濃度20-50%至原水進(jìn)水，連續(xù)進(jìn)原水10-15天，至載體表面附著褐色生物膜，出 水COD去除率高于85%，氨氮去除率高于90%，完成活性污泥馴化富集及生物膜固定化；啟 動(dòng)完成后厭氧出水與預(yù)處理廢水混勻后可直接進(jìn)入好氧反應(yīng)器，好氧沉降器上清液作為曝 氣生物濾床進(jìn)水。3)曝氣生物濾床處理好氧出水反應(yīng)器接種10-15%的氣升式環(huán)流反應(yīng)器的活性 污泥，充滿好氧出水，間歇曝氣24h，置換上清液，3天后連續(xù)進(jìn)水，HRT控制在4-8h，常溫操 作(18-25°C)，氣液比保持在5 1-7 1，溢流出水，出水定期作為生物濾床反沖洗用水。4)厭氧階段所產(chǎn)沼氣可以用來作為熱源補(bǔ)償操作動(dòng)力消耗。5)最終出水COD彡100mg/L,氨氮彡15mg/L,主要指標(biāo)達(dá)到國(guó)家酒精行業(yè)廢水一級(jí) 排放標(biāo)準(zhǔn)。典型實(shí)施例1系統(tǒng)啟動(dòng)將50%厭氧活性污泥接入?yún)捬趿骰卜磻?yīng)器，投加反應(yīng)器體積10%的 粒徑0. 8-1. 3mm的活性碳載體，厭氧反應(yīng)器有效體積4L，外殼體直徑80mm，高度880mm，導(dǎo)流 筒直徑55mm，高度750mm，保持反應(yīng)器溫度53_55°C，稀釋3_5倍的燃料乙醇蒸餾廢水間歇馴 化5天后連續(xù)進(jìn)水，水力停留時(shí)間50-55h，液體上流速率9. Om/h,出水COD去除率高于75% 提高進(jìn)水濃度，梯度馴化富集活性污泥，經(jīng)25天梯度馴化，原水直接進(jìn)水，連續(xù)運(yùn)行11天， 生物膜膜固定化完成，厭氧反應(yīng)器啟動(dòng)完成；好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器接種40%常溫好 氧活性污泥，好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器有效體積7. 6L，外殼體直徑100mm，高度1000mm， 導(dǎo)流筒直徑65mm，高度850mm，保持反應(yīng)器溫度33-35°C，空塔氣速10. Omm/s，厭氧出水與預(yù) 處理廢水經(jīng)混合槽混合均勻，調(diào)節(jié)COD注入好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器，經(jīng)3天間歇馴化 后，連續(xù)進(jìn)水，調(diào)節(jié)水力停留時(shí)間為13-15h，出水COD去除率高于75%提高進(jìn)水COD濃度， 梯度馴化富集活性污泥，經(jīng)11天進(jìn)水為不經(jīng)稀釋的厭氧出水與預(yù)處理廢水的混合物，加入 反應(yīng)器體積5%的活性碳載體，連續(xù)運(yùn)行10天，生物膜固定化完成，好氧氣升式環(huán)流生物反 應(yīng)器啟動(dòng)完成；好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器出水直接進(jìn)入接種15%好氧活性污泥的曝氣 生物濾床，曝氣生物濾床有效體積4. 05L,外殼體直徑125mm，高度375mm，導(dǎo)流筒直徑65mm， 高度360mm，充滿好氧出水，間歇曝氣3天后，連續(xù)進(jìn)水，控制氣液比為7 1，水力停留時(shí)間 7-8h，在常溫18-25°C下操作。連續(xù)運(yùn)行玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水COD 34500-35000mg/L,氨氮58. 1-61. 2mg/L, pH 4. 1-4. 3 ；預(yù)處理廢水 COD 890_910mg/L，氨氮 581_598mg/L ；厭氧流化 床生物反應(yīng)器操作溫度53-55°C，液體上流速率11. 3m/h，水力停留時(shí)間55h ；好氧氣升式環(huán) 流生物反應(yīng)器操作溫度33-35°C，氣體空塔速率13mm/s，水力停留時(shí)間15h ；曝氣生物濾床 操作溫度18-25°C，氣液比7 1，水力停留時(shí)間8h;集成系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行60天，出水COD為 87. lmg/L，氨氮為 12. 3mg/L。實(shí)施例2厭氧流化床生物反應(yīng)器有效體積7L，外殼體直徑100mm，高度1000mm，導(dǎo)流筒直 徑75mm，高度800mm ；好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器有效體積10L，外殼體直徑110mm，高度 1100mm,導(dǎo)流筒直徑70mm，高度900mm ；曝氣生物濾床有效體積4. 65L，外殼體直徑130mm，高 度390mm，導(dǎo)流筒直徑70mm，高度360mm ；厭氧流化床反應(yīng)器接種40%厭氧污泥，投加7%活 性炭顆粒，好氧氣升式環(huán)流反應(yīng)器接種好氧污泥30%，投加活性炭顆粒4%，曝氣生物濾床 接種好氧污泥12%，填裝反應(yīng)器高度75%厚度的活性炭，按實(shí)施例1中方法啟動(dòng)集成裝置。玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水COD 24500-25000mg/L,氨氮50. 3-55. 5mg/L, pH 4. 4-4. 5 ；預(yù)處理廢水COD 751-783mg/L，氨氮513. 2-526. 7mg/L ；厭氧內(nèi)環(huán)流生物反應(yīng)器操 作溫度53-55°C，液體上流速率10. 5m/h，水力停留時(shí)間45小時(shí)；好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng) 器操作溫度33-35°C，氣體空塔速率11. 5mm/s，水力停留時(shí)間IOh ；曝氣生物濾池操作溫度 18-25°C，氣液比6 1，水力停留時(shí)間5h;集成系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行60天，出水COD為71. 3mg/L， 氨氮為7. 8mg/L。實(shí)施例3厭氧流化床生物反應(yīng)器有效體積10L，外殼體直徑120mm，高度1080mm，導(dǎo)流筒直 徑80mm，高度900mm ；好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器有效體積10L，外殼體直徑115mm，高度 1150mm,導(dǎo)流筒直徑80mm，高度IOOOmm ；曝氣生物濾床有效體積7. 5L，外殼體直徑150mm，高 度450mm，導(dǎo)流筒直徑100mm，高400mm ；厭氧流化床反應(yīng)器接種30%厭氧污泥，投加5%活 性炭顆粒，好氧氣升式環(huán)流反應(yīng)器接種好氧污泥20%，投加活性炭顆粒3%，曝氣生物濾床 接種好氧污泥10%，填裝反應(yīng)器高度70%厚度的活性炭，按實(shí)施例1中方法啟動(dòng)集成裝置。玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水COD 15000-15500mg/L,氨氮38. 1-40. 5mg/L, pH 4. 6-4. 7 ；預(yù)處理廢水COD 652-683mg/L，氨氮450_463mg/L ；厭氧內(nèi)環(huán)流生物反應(yīng)器操作溫 度53-55°C，液體上流速率8m/h，水力停留時(shí)間30h ；好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器操作溫度 33-35°C，氣體空塔速率8mm/s，水力停留時(shí)間6h ；曝氣生物濾池操作溫度18_25°C，氣液比 5 1，水力停留時(shí)間4h ；集成系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行60天，出水COD為63. lmg/L，氨氮為4. 2mg/L。本發(fā)明并不局限于實(shí)例中所描述的技術(shù)，它的描述是說明性的，并非限制性的，本 發(fā)明的權(quán)限由權(quán)利要求所限定，基于本技術(shù)領(lǐng)域人員依據(jù)本發(fā)明所能夠變化、重組等方法 得到的與本發(fā)明相關(guān)的技術(shù)，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種玉米秸稈燃料乙醇高濃度蒸餾廢水及高氨氮預(yù)處理廢水的處理裝置，裝置位于燃料乙醇生產(chǎn)工藝后繼廢水處理階段，進(jìn)水分別來自秸稈預(yù)處理階段的高氨氮預(yù)處理廢水和乙醇蒸餾工藝的蒸餾廢水，其特征是在厭氧流化床生物反應(yīng)器(2)和好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器(9)之間設(shè)置有厭氧出水和預(yù)處理廢水混合槽(8)；厭氧流化床生物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有流化床反應(yīng)器導(dǎo)流筒(3)和三相分離器(5)，厭氧流化床生物反應(yīng)器(2)外殼體和流化床反應(yīng)器導(dǎo)流筒(3)的中軸線重疊，頂部設(shè)置三相分離器(5)；好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器(9)內(nèi)設(shè)置有環(huán)流反應(yīng)器導(dǎo)流筒(10)，好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器外殼體和環(huán)流反應(yīng)器導(dǎo)流筒的中軸線重疊，好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器頂部設(shè)置有沉降區(qū)(12)，沉降區(qū)經(jīng)管路連接外設(shè)的沉降器(19)；厭氧曝氣生物濾床(21)內(nèi)設(shè)置有濾床導(dǎo)流筒(22)、布水器(24)和氣體分布器(25)，生物濾床反應(yīng)器外殼體和濾床導(dǎo)流筒的中軸線重疊，濾床導(dǎo)流筒(22)頂部設(shè)置布水器(24)，生物濾床反應(yīng)器底部設(shè)置氣體分布器(25)，外設(shè)反沖洗泵(26)。
2.如權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征是所述的厭氧流化床生物反應(yīng)器(2)，設(shè)有圓 柱形外殼體，高徑比9 1-11 1，內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為外殼體的65-75%，導(dǎo) 流筒高度為外殼體的80-85%;所述的好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器(9)設(shè)有圓柱形外殼體， 外殼體橫截面為圓形，高徑比10 1，內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為外殼體的65-70%， 導(dǎo)流筒高度為外殼體的85-90% ；所述厭氧曝氣生物濾床(21)設(shè)有圓柱形外殼體，外殼體 橫截面為圓形，高徑比為3 1，內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒直徑為外殼體的50-65%，導(dǎo)流 筒高度為外殼體的90-95%。
3.—種玉米秸稈燃料乙醇高濃度蒸餾廢水及高氨氮預(yù)處理廢水的處理方法，其特征是 步驟如下1)厭氧流化床生物反應(yīng)器通過進(jìn)水口接種污泥，接種物為普通污水處理廠厭氧污泥， 接種量為反應(yīng)器體積的25-50%，同時(shí)投加占反應(yīng)器體積5-10%的粒徑為0. 8-1. 3mm的 活性碳顆粒載體，加入自來水稀釋5倍的玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水，控制反應(yīng)器溫度 53-55°C，液體上流速率8. 0-11. 3m/h,間歇馴化5_8天，然后連續(xù)進(jìn)水，當(dāng)出水COD去除率高 于75%提高反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷30-50%，至原水直接進(jìn)水，連續(xù)進(jìn)原水10-20天，至COD去除 率穩(wěn)定在80-90%，反應(yīng)器內(nèi)活性污泥在載體上附著形成生物膜，完成啟動(dòng)厭氧反應(yīng)器，即 可進(jìn)行玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水厭氧一級(jí)處理；2)以步驟1)方法啟動(dòng)完成的厭氧流化床生物反應(yīng)器，玉米秸稈燃料乙醇高濃度蒸餾 廢水，pH 4. 1-4. 7，COD 15000-35000mg/L，懸浮物含量 SS 3760_9015mg/L ；厭氧反應(yīng)器運(yùn) 行溫度53-55°C，進(jìn)水泵調(diào)節(jié)水力停留時(shí)間30-55h，回流泵調(diào)節(jié)出水回流速率，使反應(yīng)器內(nèi) 液體上流速率達(dá)到8. 0-11. 3m/h,出水溢出至沉降器，經(jīng)自然沉降，上清液作為氣升式環(huán)流 反應(yīng)器進(jìn)水；3)氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器接種城市污水處理廠好氧污泥，接種量為反應(yīng)器體積的 20-40%，投加粒徑為0. 8mm-l. 3mm的活性碳顆粒載體，投加量為反應(yīng)器體積的3_5%，預(yù)處 理廢水COD為652-910mg/L，氨氮為450_598mg/L，厭氧出水經(jīng)自然沉降，上清液與高氨氮預(yù) 處理廢水，以體積比1 4-1 6混勻，用自來水稀釋至原濃度的20%-50%，注入好氧氣 升式環(huán)流生物反應(yīng)器，調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量，開始曝氣，間歇馴化，每24h或者COD及氨氮去除率大 于75%時(shí)換水，間歇馴化3-5天，然后連續(xù)進(jìn)水，進(jìn)水COD及氨氮去除率大于75%時(shí)提高進(jìn) 水濃度20-50%，至厭氧出水直接進(jìn)水，連續(xù)進(jìn)水10-15天，反應(yīng)器得到高活性富含硝化反硝化菌的好氧活性污泥，對(duì)好氧進(jìn)水COD去除率高于85 %，氨氮去除率高于90 %，活性污泥 附著在載體上，形成生物膜，完成啟動(dòng)好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器，即可進(jìn)行玉米秸稈燃料 乙醇蒸餾廢水厭氧出水及預(yù)處理廢水的好氧處理；4)以步驟3)方法啟動(dòng)完成的好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器，預(yù)處理廢水COD為 652-910mg/L，氨氮為450_598mg/L，厭氧出水經(jīng)自然沉降，上清液與高氨氮預(yù)處理廢水，以 體積比1 4-1 6混勻，注入好氧氣升式環(huán)流生物反應(yīng)器，反應(yīng)器溫度控制在33-35°C，水 力停留時(shí)間6-15h，氣體空塔速率控制在8-13mm/s ；5)曝氣生物濾床填裝占反應(yīng)器高度70-80%厚度的圓柱狀活性炭載體，粒徑l-2mm， 接種10-15%來自好氧氣升式環(huán)流反應(yīng)器的排出的多余污泥，充滿好氧出水，間歇曝氣3-5 天，然后好氧出水連續(xù)進(jìn)水，反應(yīng)器在18-25°C下操作，水力停留時(shí)間4-8h，氣液比保持在 5 1-7 1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種玉米秸稈燃料乙醇蒸餾廢水及高氨氮預(yù)處理廢水集成處理裝置與方法。其中厭氧流化床反應(yīng)器設(shè)有圓柱形外殼體，內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒和三相分離器；氣升式環(huán)流反應(yīng)器設(shè)有圓柱形外殼體，外殼體內(nèi)設(shè)置圓柱形導(dǎo)流筒，頂部設(shè)固液分離區(qū)；曝氣生物濾床設(shè)有圓柱形外殼體，內(nèi)設(shè)圓柱形導(dǎo)流筒，外設(shè)反沖洗泵。以厭氧流化床反應(yīng)器中高溫厭氧初級(jí)處理蒸餾廢水，在氣升式環(huán)流反應(yīng)器共同降解厭氧出水和高氨氮預(yù)處理廢水，最后在曝氣生物濾床中深度處理好氧出水，集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，去除高濃度COD和氨氮效果好，蒸餾廢水和預(yù)處理廢水經(jīng)集成系統(tǒng)處理后主要指標(biāo)達(dá)到國(guó)家酒精行業(yè)廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F9/14GK101985381SQ20101029730
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者賈曉強(qiáng), 邱春生, 聞建平 申請(qǐng)人:天津大學(xué)