申请日2016.06.23
公开(公告)日2018.01.05
IPC分类号C02F9/14; C02F103/36
摘要
本发明公开了一种纤维素制乙醇的废水处理系统和废水处理方法，所述纤维素制乙醇的废水处理系统包括废水处理工艺方向依次连接的厌氧发酵反应装置、废水除磷反应装置、脱氮反应器和深度处理系统，其中，所述厌氧发酵反应装置包括厌氧发酵罐体、气提管和供气管，所述气提管设在所述厌氧反应室内，所述气提管的上端具有出气口且所述气提管的下端具有进气口;所述废水除磷反应装置包括除磷反应罐体、曝气装置和脱气沉淀分离器，所述除磷反应罐体内具有除磷反应室，所述除磷反应室具有进水口和除磷剂添加口，所述曝气装置设在所述除磷反应室内。根据本发明实施例的纤维素制乙醇的废水处理系统具有结构简单、成本低、COD和氮磷处理效果好等优点。
权利要求书
1.一种纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，包括废水处理工艺方向依次连接的厌氧发酵反应装置、废水除磷反应装置、脱氮反应器和深度处理系统，
其中，所述厌氧发酵反应装置包括厌氧发酵罐体、气提管和供气管，所述厌氧发酵罐体内具有厌氧反应室，所述厌氧反应室具有废水进口、出水口和排气口，所述气提管设在所述厌氧反应室内，所述气提管的上端具有出气口且所述气提管的下端具有进气口，所述供气管与所述气提管的进气口相连，用于向所述气提管内供给用于气提的气体;
所述废水除磷反应装置包括除磷反应罐体、曝气装置和脱气沉淀分离器，所述除磷反应罐体内具有除磷反应室，所述除磷反应室具有进水口和除磷剂添加口，所述曝气装置设在所述除磷反应室内，所述脱气沉淀分离器设在所述除磷反应室内且位于所述曝气装置上方，用于分离气、水和污泥。
2.根据权利要求1所述的纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，所述气提管的下端邻近所述厌氧反应室的底部且所述气提管的上端延伸到所述厌氧反应室的上部，所述出水口设在所述厌氧反应室的上部且高于所述气提管的上端。
3.根据权利要求1或2所述的纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，所述气提管的上端面敞开以形成所述出气口，所述气提管的下端面敞开以形成所述进气口。
4.根据权利要求3所述的纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，所述气提管包括沿竖直方向延伸的直管段和与所述直管段的上端相连的弧形段，所述出气口的开口方向与竖直向下的方向之间的夹角大于等于零度且小于180度。
5.根据权利要求4所述的纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，所述弧形段为倒U形，所述出气口的开口方向竖直向下。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，所述气提管为多个且在水平面内间隔设置。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，所述厌氧发酵反应装置还包括：沉淀分离器，所述沉淀分离器设在所述厌氧反应室内且位于所述气提管上方，所述沉淀分离器具有与所述出水口相连的分离器出水口且所述出水口与所述废水除磷反应装置的进水口相连。
8.根据权利要求7所述的纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，所述沉淀分离器包括：
箱体，所述箱体内形成有脱气沉淀腔，所述脱气沉淀腔的底部具有污泥出口，所述脱气沉淀腔的下部的横截面积沿从上向下的方向逐渐减小;
隔板，所述隔板设在所述脱气沉淀腔的上部，所述隔板将所述脱气沉淀腔的上部分隔成脱气区和沉淀区，所述脱气区的底部与所述沉淀区的底部连通以便废水从所述厌氧反应室溢流到所述脱气区内进而从所述脱气区的底部流到所述沉淀区内;
沉淀斜板，所述沉淀斜板设在所述沉淀区内;
溢流堰，所述溢流堰设在所述沉淀区内且所述溢流堰形成具有所述分离器出水口的溢流槽。
9.根据权利要求8所述的纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，与所述隔板限定出所述脱气区的箱体部分的上沿低于所述隔板的上沿以及与所述隔板限定出所述沉淀区的箱体部分的上沿。
10.根据权利要求9所述的纤维素制乙醇的废水处理系统，其特征在于，所述箱体为长方体，所述箱体的下部的第一纵侧壁的下端向下延伸超过所述箱体的下部的第二纵侧壁的下端，且所述第一纵侧壁的下端与所述第二纵侧壁的下端在上下方向上重叠。
说明书
纤维素制乙醇的废水处理系统和的废水处理方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体而言，涉及一种纤维素制乙醇的废水处理系统和纤维素制乙醇的废水处理方法。
背景技术
传统的乙醇制造工艺方法，采用玉米、木薯(即淀粉)通过发酵等制得乙醇，废水的COD(有机污染物)通常在2千至3千之间，处理容易。但由于玉米、木薯成本较高，原料有限，该种乙醇制造工艺方法已被禁止。
为此，相关技术中提出了以稻草、秸秆(纤维素)为原料制造乙醇的工艺方法，对于稻草、秸秆而言，其内部的纤维素由外部木质素包覆，因此首先需通过高温高压或硫酸将外层的木质素爆破，露出内部的纤维素后进行糖化制乙醇，废水的COD通常在5万至9万之间，处理相对困难，废水处理设备的结构复杂且成本较高，COD和氮磷处理效果不佳，存在改进的需求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种纤维素制乙醇的废水处理系统，该纤维素制乙醇的废水处理系统具有结构简单、成本低、COD和氮磷处理效果好等优点。
本发明还提出一种能够简化系统结构、降低成本、提高COD处理效果的纤维素制乙醇的废水处理方法。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种纤维素制乙醇的废水处理系统，所述纤维素制乙醇的废水处理系统包括废水处理工艺方向依次连接的厌氧发酵反应装置、废水除磷反应装置、脱氮反应器和深度处理系统，其中，所述厌氧发酵反应装置包括厌氧发酵罐体、气提管和供气管，所述厌氧发酵罐体内具有厌氧反应室，所述厌氧反应室具有废水进口、出水口和排气口，所述气提管设在所述厌氧反应室内，所述气提管的上端具有出气口且所述气提管的下端具有进气口，所述供气管与所述气提管的进气口相连，用于向所述气提管内供给用于气提的气体;所述废水除磷反应装置包括除磷反应罐体、曝气装置和脱气沉淀分离器，所述除磷反应罐体内具有除磷反应室，所述除磷反应室具有进水口和除磷剂添加口，所述曝气装置设在所述除磷反应室内，所述脱气沉淀分离器设在所述除磷反应室内且位于所述曝气装置上方，用于分离气、水和污泥。
根据本发明实施例的纤维素制乙醇的废水处理系统具有结构简单、成本低、COD和氮磷处理效果好等优点。
另外，根据本发明实施例的纤维素制乙醇的废水处理系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述气提管的下端邻近所述厌氧反应室的底部且所述气提管的上端延伸到所述厌氧反应室的上部，所述出水口设在所述厌氧反应室的上部且高于所述气提管的上端。
根据本发明的一个实施例，所述气提管的上端面敞开以形成所述出气口，所述气提管的下端面敞开以形成所述进气口。
根据本发明的一个实施例，所述气提管包括沿竖直方向延伸的直管段和与所述直管段的上端相连的弧形段，所述出气口的开口方向与竖直向下的方向之间的夹角大于等于零度且小于180度。
根据本发明的一个实施例，所述弧形段为倒U形，所述出气口的开口方向竖直向下。
根据本发明的一个实施例，所述气提管为多个且在水平面内间隔设置。
根据本发明的一个实施例，所述厌氧发酵反应装置还包括：沉淀分离器，所述沉淀分离器设在所述厌氧反应室内且位于所述气提管上方，所述沉淀分离器具有与所述出水口相连的分离器出水口且所述出水口与所述废水除磷反应装置的进水口相连。
根据本发明的一个实施例，所述沉淀分离器包括：箱体，所述箱体内形成有脱气沉淀腔，所述脱气沉淀腔的底部具有污泥出口，所述脱气沉淀腔的下部的横截面积沿从上向下的方向逐渐减小;隔板，所述隔板设在所述脱气沉淀腔的上部，所述隔板将所述脱气沉淀腔的上部分隔成脱气区和沉淀区，所述脱气区的底部与所述沉淀区的底部连通以便废水从所述厌氧反应室溢流到所述脱气区内进而从所述脱气区的底部流到所述沉淀区内;沉淀斜板，所述沉淀斜板设在所述沉淀区内;溢流堰，所述溢流堰设在所述沉淀区内且所述溢流堰形成具有所述分离器出水口的溢流槽。
根据本发明的一个实施例，与所述隔板限定出所述脱气区的箱体部分的上沿低于所述隔板的上沿以及与所述隔板限定出所述沉淀区的箱体部分的上沿。
根据本发明的一个实施例，所述箱体为长方体，所述箱体的下部的第一纵侧壁的下端向下延伸超过所述箱体的下部的第二纵侧壁的下端，且所述第一纵侧壁的下端与所述第二纵侧壁的下端在上下方向上重叠。
根据本发明的一个实施例，所述厌氧发酵反应装置还包括：沉淀分离器，所述沉淀分离器设在所述厌氧发酵罐体外且所述出水口通过所述沉淀分离器与所述废水除磷反应装置相连，所述沉淀分离器包括：箱体，所述箱体内形成脱气沉淀腔，所述脱气沉淀腔具有进口、分离器出水口和污泥出口，所述进口与所述出水口连通，所述分离器出水口与所述废水除磷反应装置相连，所述脱气沉淀腔的下部形成为横截面积沿从上向下的方向逐渐减小的至少一个锥形腔，所述污泥出口形成在所述锥形腔的底部;沉淀斜板，所述沉淀斜板设在所述脱气沉淀腔内;溢流堰，所述溢流堰设在所述脱气沉淀腔内且所述溢流堰内形成有与所述分离器出水口连通的溢流槽。
根据本发明的一个实施例，所述厌氧发酵反应装置还包括：消能器，所述消能器连接在所述厌氧反应室的出水口与所述脱气沉淀腔的进口之间。
根据本发明的一个实施例，所述厌氧发酵反应装置还包括：用于将从所述污泥出口排出的污泥返回到所述厌氧反应室内的污泥回流管，所述污泥回流管的一端与所述厌氧反应室连通,所述污泥出口通过污泥排出管与所述污泥回流管相连，所述污泥回流管上设有污泥回流泵。
根据本发明的一个实施例，所述厌氧发酵反应装置还包括：水封罐，所述厌氧发酵罐体的顶部设有安全气口，所述安全气口与所述水封罐相连。
根据本发明的一个实施例，所述曝气装置具有间隔设置的多个曝气头或曝气管。
根据本发明的一个实施例，所述废水除磷反应装置还包括：多个导流筒，每个所述导流筒的上端和下端均敞开，多个所述曝气头或曝气管分别从多个所述导流筒的下端伸入多个所述导流筒。
根据本发明的一个实施例，废水除磷反应装置还包括：设在所述除磷反应室内且位于所述曝气装置下方的布水器，所述布水器与所述进水口相连。
根据本发明的一个实施例，所述布水器具有间隔设置且开口向下的多个布水口。
根据本发明的一个实施例，所述除磷反应室具有位于所述除磷反应罐体下部的排料口。
根据本发明的一个实施例，废水除磷反应装置还包括：旋流器，所述旋流器具有旋流器进口、出泥口和旋流器出口，所述旋流器进口与所述排料口连通，所述旋流器出口通过回水管与所述除磷反应室相连。
根据本发明的一个实施例，所述废水除磷反应装置还包括：泵和与泵相连的脱泥装置，所述脱泥装置脱除污泥后的清液返回到所述除磷反应室。
根据本发明的一个实施例，所述废水除磷反应装置还包括：泵和与所述泵相连的沉淀装置，所述沉淀装置沉淀后的清夜返回到所述除磷反应室。
根据本发明的一个实施例，所述脱气沉淀分离器包括：分离器本体，所述分离器本体内形成脱气沉淀室，所述脱气沉淀腔的底部具有污泥排口，所述脱气沉淀腔的下部的横截面积沿从上向下的方向逐渐减小;挡板，所述挡板设在所述脱气沉淀室的上部，所述挡板将所述脱气沉淀室的上部分隔成脱气腔和沉淀腔，所述脱气腔的底部与所述沉淀腔的底部连通以便废水从所述除磷反应室溢流到所述脱气腔内进而从所述脱气腔的底部流到所述沉淀腔内;倾斜沉淀板或倾斜沉淀管，所述倾斜沉淀板或倾斜沉淀管设在所述沉淀腔内;出水溢流堰，所述出水溢流堰设在所述沉淀腔内且所述出水溢流堰形成具有与脱氮反应器连通的分离出口的出水溢流槽。
根据本发明的一个实施例，与所述挡板限定出所述脱气腔的分离器本体部分的上沿低于所述挡板的上沿以及与所述挡板限定出所述沉淀腔的分离器本体部分的上沿。
根据本发明的一个实施例，所述分离器本体的横截面为矩形。
根据本发明的一个实施例，所述分离器本体的下部的第一纵侧壁的下端向下延伸超过所述分离器本体的下部的第二纵侧壁的下端，且所述第一纵侧壁的下端与所述第二纵侧壁的下端在上下方向上重叠。
根据本发明的一个实施例，所述废水除磷反应装置还包括：设在所述除磷反应罐体外部且与所述曝气装置相连的曝气泵或曝气风机，所述进水口连接有废水控制阀。
根据本发明的一个实施例，所述除磷反应罐体的顶部设有顶盖，所述除磷剂添加口设在所述顶盖上。
根据本发明的一个实施例，所述脱氮反应器包括彼此连接的厌氧氨氧化反应器和缺氧好氧反应池。
根据本发明的一个实施例，还包括混凝反应装置，所述混凝反应装置连接在所述脱氮反应器和所述深度处理系统之间，所述混凝反应装置具有沿所述废水处理工艺方向依次连通的混凝池、絮凝池和沉淀池。
根据本发明的一个实施例，所述深度处理系统包括沿所述废水处理工艺方向依次相连的多组芬顿反应装置，每组芬顿反应装置包括芬顿反应池和芬顿沉淀池。
根据本发明的一个实施例，每个所述芬顿反应池内具有沿所述废水处理工艺方向依次连通的多个芬顿反应腔和芬顿絮凝腔，每个所述芬顿反应腔内设有芬顿快搅拌机且所述芬顿絮凝腔内设有芬顿慢搅拌机，每个所述芬顿沉淀池内设有芬顿斜板沉淀器和芬顿刮泥机。
根据本发明的一个实施例，所述深度处理系统还包括：砂滤器，所述砂滤器沿所述废水处理工艺方向上与最后一个所述芬顿沉淀池相连;空气储罐，所述空气储罐与所述砂滤器相连。
根据本发明的一个实施例，多个所述芬顿反应池包括一级芬顿反应池和二级芬顿反应池，多个所述芬顿沉淀池包括一级芬顿沉淀池和二级芬顿沉淀池，所述一级芬顿反应池、所述一级芬顿沉淀池、所述二级芬顿反应池和所述二级芬顿沉淀池沿所述废水处理工艺方向依次连接。
根据本发明的一个实施例，所述深度处理系统还包括：硫酸储罐，所述硫酸储罐与每个所述芬顿反应池的多个芬顿反应腔中的沿所述废水处理工艺方向上的第一个相连;硫酸亚铁溶液罐，所述硫酸亚铁溶液罐与每个所述芬顿反应池的多个芬顿反应腔中的沿所述废水处理工艺方向上的第一个相连;双氧水储罐，所述双氧水储罐与每个所述芬顿反应池的多个芬顿反应腔中的沿所述废水处理工艺方向上的第一个相连;芬顿絮凝剂罐，所述芬顿絮凝罐与每个所述芬顿反应池的芬顿絮凝腔相连。
根据本发明的第二方面的实施例提出一种纤维素制乙醇的废水处理方法，所述纤维素制乙醇的废水处理方法包括以下步骤：
A：在厌氧环境下对废水进行生物降解;
B：对生物降解后的废水进行曝气和除磷;
C：对曝气和除磷后的废水进行脱氮;
D：对脱氮后的废水进行深处处理，以进一步去除无法生物降解的有机污染物。
根据本发明实施例的纤维素制乙醇的废水处理方法能够简化系统结构、降低成本、提高COD和氮磷处理效果。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤A中，通入由下至上流动的压缩沼气，以使废水和污泥充分接触。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤A中，对经过生物降解后的废水进行脱气沉淀分离，对经脱气沉淀分离后的废水进行所述步骤B。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤B中，通入空气进行曝气，并添加氧化镁作为除磷剂。
根据本发明的一个实施例，所述步骤C包括以下子步骤：
C1：对经过曝气和除磷后的废水进行厌氧氨氧化反应;
C2：在缺氧环境下对经过厌氧氨氧化反应后的废水进行反硝化反应;
C3：在好氧环境下对经过反硝化反应的废水进行硝化反应。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤C后，先对脱氮后的废水进行混凝，再进行所述步骤D。
根据本发明的一个实施例，所述步骤D包括以下子步骤：
D1：对脱氮后的废水进行一级芬顿反应;
D2：对经过一级芬顿反应的废水进行一级脱气沉淀分离;
D3：对一级脱气沉淀分离后的废水进行二级芬顿反应;
D4：对经过二级芬顿反应后的废水进行二级脱气沉淀分离;
D5：对经过二级脱气沉淀分离后的废水进行砂滤。
根据本发明的一个实施例，在所述步骤D1和所述步骤D4中分别添加硫酸、硫酸亚铁和双氧水进行搅拌，再添加絮凝剂进行搅拌。