申请日2014.05.16
公开(公告)日2014.09.03
IPC分类号C02F9/14
摘要
本实用新型公开了一种咖啡因生产废水处理系统，包括依次连接的第一调节池、一级有氧活性污泥系统、第二调节池、二级有氧活性污泥系统和二级沉淀池，同时在第二调节池前还连接有去除废水毒性的预处理系统。本实用新型得到的一种咖啡因生产废水处理系统，其技术效果是采用分类处理的原则，各处理工段废水水质情况明确，便于更好的调控、稳定废水水质，保证后续生化系统持续稳定运行;同时废水的处理效果有很大提升，凯氏氮去除率能稳定维持在98%以上，COD去除率能稳定维持在87%以上;另外处理工艺流程简单，管理运营方便，降低了运营管理成本。
权利要求书
1.一种咖啡因生产废水处理系统，其特征是包括依次连接的第一调节池(1)、一级有氧活性污泥系统(2)、第二调节池(3)、二级有氧活性污泥系统(4)和二级沉淀池(5)，同时在第二调节池(3)前还连接有去除废水毒性的预处理系统(6)，上述预处理系统(6)包括依次连接的Fenton氧化池(7)、曝气吹脱池(8)和自由沉淀池(9)，其中上述的自由沉淀池(9)与第二调节池(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种咖啡因生产废水处理系统，其特征是所述二级有氧活性污泥系统(4)包含有兼氧池与好氧池，兼氧池的有效池容与好氧池的有效池容比值为1:1～1:8。
说明书
一种咖啡因生产废水处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种废水处理，特别是一种咖啡因生产废水处理系统。
背景技术
咖啡因(1,3,7-三甲基黄嘌呤)是一种黄嘌呤生物碱，为中枢神经兴奋药物，具 有解热镇痛之功效，同时还是一种饮料添加剂。由于天然的咖啡因产量较低，社会上广 泛使用的咖啡因主要通过化学合成制得。
多数制药厂采用化学合成法生产咖啡因系列产品。该生产工艺复杂，且生产过程 中使用的原料多为强酸、强碱、有毒有害物质。故生产过程中产生的废水水量较大，水 质成分复杂多变，主要有以下四大类：甲化残液废水、一次氯提废水、水洗原母废水、 茶钠废水。上述四类废水均含有较高的无机盐度、COD(化学需氧量)、氨氮;pH波动 范围也较大;另外，废水中含有的硫酸二甲脂、Mn2+、氯仿属于毒性物质，不仅对人体 有危害，而且对微生物也有较强的毒害作用，甚至使微生物发生变异、灭绝，极大地影 响了生物处理系统的降解效果。
鉴于废水特殊的水质情况，目前，行业内广泛应用的咖啡因生产废水处理工艺为： 1#调节池+铁碳微电解+Fenton氧化池+气浮池+2#调节池+UASB厌氧水解酸化池+生物接 触氧化池+水解酸化池+活性污泥好氧池+二次沉淀池。
经过工程实例验证，上述处理工艺对COD、氨氮的去除率均较低，无法达到规 定的排放标准;另外，工艺路线较长，使系统运营管理起来较为复杂，需要投入过多的 人力物力;咖啡因生产废水的水质波动较大，上述工艺预处理系统很难起到稳定水质的 作用，从而影响后续生化处理系统的持续稳定运行，并影响最终出水水质;由于Fenton (芬顿)氧化工艺承载了大量的COD去除任务，所以双氧水使用量大，致使运行成本 较高;UASB(厌氧生化处理)厌氧水解酸化池与水解酸化池的处理效果不够明显，造 成了资源的浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种高效稳定且运行 成本低的咖啡因生产废水处理系统。
为了实现上述目的，本实用新型所设计的一种咖啡因生产废水处理系统，包括依 次连接的第一调节池、一级有氧活性污泥系统、第二调节池、二级有氧活性污泥系统和 二级沉淀池，同时在第二调节池前还连接有去除废水毒性的预处理系统，上述预处理系 统包括依次连接的Fenton氧化池、曝气吹脱池和自由沉淀池，其中上述的自由沉淀池与 第二调节池连接。
在具体使用过程中，首先将咖啡因生产过程中所产生的四股高浓废水——甲化残 液废水、一次氯提废水、水洗原母废水、茶钠废水分别收集;然后，将含有有毒有害物 质的甲化残液废水、一次氯提废水通入预处理系统中，使其中所含的有毒有害物质得以 充分去除。其中一次氯提废水依次与曝气吹脱池和自由沉淀池连接，具体实施步骤为将 废水温度调至30～80℃，pH值调至6～14，并曝气0.5～5小时，最后进入自由沉淀池 进行沉淀与冷却;同时，甲化残液废水依次与Fenton氧化池、曝气吹脱池和自由沉淀池 连接，具体实施步骤为先将废水pH调至2～6,再投入双氧水和硫酸亚铁,微曝气反应 0.5～5小时，其中双氧水的用量为2～20L/m3，硫酸亚铁的体积浓度为5～20kg/m3，反 应完成后，废水与一次氯提废水一起进入曝气吹脱池进行曝气吹脱，最后进入自由沉淀 池进行沉淀与冷却。
当预处理系统在处理甲化残液废水和一次氯提废水时，同时第一调节池对水洗原 母废水和茶钠废水进行水质与流量的控制，以满足后续生化系统的运行要求。由于混合 废水的盐度较高(26000～30000mg/L)，不能直接进入后续的生物处理系统，需要添加稀 释水将盐度稀释至1000mg/L-20000mg/L。同时，在第一调节池内添加微生物所必须的 营养物质，比如磷盐，并对废水的pH值进行一定的调节。上述第一调节池的废水由污 水提升泵直接送入一级有氧活性污泥系统进行生化处理。
活性污泥处理系统是通过处理系统中活性污泥的新陈代谢的作用，使活性污泥具 有将有机污染物转化为稳定无机物的活力，在有氧的条件下，将废水中的有机物氧化分 解为无机物，从而达到废水净化的目的。活性污泥是由细菌、微型动物为主的微生物与 悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的茶褐色的絮凝体。在上述一级有氧活性污泥系 统中的菌种是异养菌，其主要作用是将第一调节池内废水中的有机氮释放为氨氮，同时 去除大部分的COD，最后系统末端的溶解氧控制在1mg/L以上。
经过预处理的甲化残液废水和一次氯提废水以及经过一级生物处理的水洗原母 废水和茶钠废水，最终汇于第二调节池中，经混合后一起流入二级有氧活性污泥系统中。
二级有氧活性污泥系统中的优势菌种是硝化菌，其主要作用是去除第二调节池内 废水中所含的氨氮和COD。为了更好地起到除氨氮和COD的效果，提高污染物的去除 率，所述二级有氧活性污泥系统优选包含有兼氧池与好氧池，兼氧池的溶解氧在0～ 1.0mg/L，好氧池的溶解氧在1～5mg/L，兼氧池的有效池容与好氧池的有效池容比值为 1:1～1:8，系统停留时为2～8天，污泥回流比为0.3～1.5，硝化液回流比为2:1～8:1。
经过二级有氧活性污泥系统处理后的废水最后流入二级沉淀池中，经沉淀后出 水，其出水水质中的凯氏氮(有机氮+氨氮)去除率能稳定维持在98%以上，COD去除 率能稳定维持在87%以上。
本实用新型得到的一种咖啡因生产废水处理系统，其技术效果有以下几点：
1、采用分类处理的原则，各处理工段废水水质情况明确，便于更好的调控、稳定废水 水质，保证后续生化系统持续稳定运行;
2、Fenton氧化工艺的主要作用是用来去除废水中所含的有毒有害物质，并不承载过多 的COD去除任务，从而使系统的运行成本大大降低，较利用Fenton强氧化来降解COD 的传统工艺节约80%的运行成本;
3、废水的处理效果有很大提升，凯氏氮去除率能稳定维持在98%以上，COD去除率能 稳定维持在87%以上;
4、处理工艺流程简单，管理运营方便，降低了运营管理成本;而且极易在现有的环保 设施处理基础上，经济、合理、高效的进行技术改造，就能达到新的排放标准要求。