申请日2013.12.13
公开(公告)日2014.03.19
IPC分类号C02F9/14; C02F103/32; C02F1/36; C02F1/72
摘要
一种啤酒工业污水的处理方法和设备，处理方法包括预处理和后续处理两个步骤：所述的预处理：是首先对啤酒工业污水进行芬顿反应，使得啤酒工业污水降解有机物，然后进行超声破碎，分解为小分子物质;所述的芬顿反应条件是：pH1.5-4.5，H2O2的投加量50-200ml/m3，Fe2+的投加量50-100g/m3，反应时间为0.5-2.0h，反应温度为50-70℃，所述的超声辐照的功率为0.1-0.3kw，超声时间为10-50min;所述的后续处理包括酸碱调节、曝气氧化、澄清和生物降解。本发明啤酒工业污水的处理采用了芬顿反应和超声辐照加上酸碱调节、曝气氧化、澄清和生物降解综合处理，使得处理后的废水不仅达到排放标准，还可以用于生产过程。
权利要求书
1.一种啤酒工业 污水的处理方法，其特征在于：处理方法包括预处理和后续处理两个步骤：所述的预处理：是首先对啤酒工业污水进行芬顿反应，使得啤酒工业污水降解有机物，然后进行超声辐照，分解为小分子物质;所述的芬顿反应条件是：pH 1.5-4.5，H2O2 的投加量50-200ml/m3，Fe2+ 的投加量50-100g/m3，反应时间为0.5-2.0h，反应温度为50-70℃，所述的超声辐照的功率为0.1-0.3kw，超声时间为10-50 min;所述的后续处理包括酸碱调节、曝气氧化、澄清和生物降解;所述的芬顿反应是将啤酒工业污水加入酸调节剂，调节污水的pH为1.5-4.5;酸调节剂是硫酸或盐酸;所述的后续处理包括酸碱调节、曝气氧化、澄清和生物降解。
2.根据权利要求1所述的啤酒工业污水的处理方法，其特征在于：所述的后续处理中，酸碱调节是将啤酒工业污水用氢氧化钠或石灰调节pH到5以上。
3.根据权利要求1所述的啤酒工业污水的处理方法，其特征在于：所述的后续处理中，所述的曝气氧化是将污水放到曝气池中通入足量的空气;氧化时间为1-3天。
4.根据权利要求1所述的啤酒工业污水的处理方法，其特征在于：所述的澄清是在曝气氧化后加入絮凝剂，絮凝剂加入量为10-50ppm;所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的啤酒工业污水的处理方法，其特征在于：所述的生物降解是将基本澄清的污水通到有水生植物的池子里停留时间2天以上。
6.根据权利要求1所述的啤酒工业剩余污泥资源化的处理方法，其特征在于：如果污水有泡沫，加入消泡剂，所述的消泡剂为蔗糖酯。
7.一种啤酒工业污水的处理方法采用的设备，其特征在于：包括芬顿反应器、超声波池、超声波换能器、超声波发生器、曝气氧化池、曝气装置、空压机、澄清池和生物降解池;所述的芬顿反应器安装在超声波池的前面，设有啤酒污水污泥入口管和反应后的液体出口管，超声波池里面安装有超声波换能器，超声波换能器的声能由超声波发生器提供;超声波池出口接曝气氧化池，曝气氧化池内安装曝气装置，气体由空压机提供;曝气氧化池后接澄清池和生物降解池，澄清池加入絮凝剂或消泡剂，生物降解池是种植水生植物的池子。
8.权利要求1所述的工业污水的处理方法在处理食品工业污水、纺织工业污水、城市污水和冶金工业污水方面的应用。
说明书
啤酒工业污水的处理方法及设备
技术领域
本发明涉及一种食品工业处理技术领域，特别是涉及啤酒工业污水的处理方法。
背景技术
随着工业经济的快速发展，人们的生活水平不断的提高，啤酒早已成为人们餐桌上的常客。啤酒以清凉、甘洌、略带苦味的口感，吸引着越来越多的人对它的喜爱。这使啤酒工业得到了迅猛的发展，并使我国成为啤酒产量第一大国。2012年中国啤酒行业产量4902万千升，同比增长3.1%。啤酒工业迅猛发展，产生巨大经济效益的同时，也产生了大量的污水污泥。据中国国际啤酒网报道，即使我国已经加大啤酒污水治理的力度，但啤酒工业废水年排放总量仍有2.1亿吨之多，啤酒工业废水的排放使得很多城市不堪重负，常规治理费用也越来越高，所以目前啤酒工业废水如何处理总是环保工作者的研究课题。
目前公开文献报道的啤酒工业废水处理有生化和物化相结合为主，常见的有以下三种方式，1、直接好氧法;2、水解酸化法加后续处理法;3、UASB反应器处理法。我们还检索到以下相关的文献：
1、中国专利，一种啤酒工业废水的处理方法， 申请号:CN200810064382.9 申请日:2008.04.25 公开(公告)号:CN101265002 公开(公告)日:2008.09.17 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学; 摘要:一种啤酒工业废水的处理方法，它涉及一种废水的处理方法。本发明解决了现有啤酒工业废水的处理方法存在COD去除率低、剩余污泥产量大的缺陷。本发明啤酒工业废水的处理方法按如下步骤进行：1.水解;2.调节pH值和温度;3.一级外循环厌氧反应;4.二级外循环厌氧反应;即得到处理好的废水。本发明的方法处理过的啤酒废水COD去除率可达85%～95%，比现有技术处理啤酒废水的剩余污泥产量减少了40%～70%。
2、中国专利，啤酒工业废水处理中厌氧颗粒污泥的保存装置及方法，申请日:2008.04.28，申请号：CN200810064394.1，公开(公告)号:CN101264977，公开(公告)日:2008.09.17 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学; 摘要:啤酒工业废水处理中厌氧颗粒污泥的保存装置及方法，它涉及一种厌氧颗粒污泥的保存装置及方法。解决了目前的厌氧颗粒污泥菌种的保存技术工艺复杂、成本高并且降低了原有颗粒污泥的处理专属性，投加到目标厌氧设备中的厌氧颗粒活性污泥的死亡率高，活性大大降低的问题。该发明的装置的进泥管的出泥口与罐顶部的进泥口连通，罐底部的出泥口与出泥管的进泥口连通。保存方法如下：将啤酒废水处理过程中厌氧颗粒污泥储存在厌氧颗粒污泥保存装置中，通入营养液保存。本发明装置的结构简单、占地面积小、使用方式灵活。本发明方法具有保留了颗粒污泥的处理专属性和原有活性、存活率高、工艺简单、成本低的优点，并可工厂化批量生产，且使用方便。
3、中国专利，一种处理低磷啤酒废水的方法申请号:CN201110328558.9 申请日:2011.10.26，公开(公告)号:CN102502948A，公开(公告)日:2012.06.20 申请(专利权)人: 沈阳建筑大学;摘要:针对低磷啤酒综合废水，即水中有机物和总磷含量的质量比C/P在800-1500的废水处理提出解决方案。通过调整处理系统的运行参数，控制生化处理系统污泥浓度在6000-10000mg/L，水力停留时间为8-15小时，水中的溶解氧浓度(DO)为0.5-2.8mg/L。可保证少量的磷在微生物的生化活动中得到充分利用，保证了啤酒废水处理设施的稳定运行，处理后出水可达到国家规定的相关标准。
4 、中国专利，活性污泥法处理啤酒废水的方法，申请号:CN03139929.0公开(公告)号:CN1482077，公开(公告)日:2004.03.17 申请(专利权)人: 华南环境科技开发公司; 摘要:一种活性污泥法处理啤酒废水的方法，包括如下步骤：(1)厌氧反应：啤酒废水从水箱进入厌氧折流板反应器，控制厌氧折流板反应器中溶解氧(DO)浓度为零，厌氧反应24小时;(2)进行兼氧/好氧反应8小时;实现在一个反应装置内去除啤酒废水中较高浓度的有机物及氨氮、总磷。
5、中国专利，啤酒废弃物生化利用的预处理方法，申请号:CN201110094439.1公开(公告)号:CN102212479A，公开(公告)日:2011.10.12 申请(专利权)人: 福建农林大学;摘要:一种啤酒废弃物生化利用的预处理方法，包括啤酒废水、污泥、废的新鲜的啤酒酵母泥的单独或混合物采用臭氧破壁、消毒处理，以增加菌体内容物营养物质的浸出。臭氧通入量为0.3-0.8g臭氧/g啤酒废弃物的干物质，经臭氧处理后的样品于121℃高压蒸汽灭菌45min即可用于微生物的发酵培养。经过上述预处理后，营养成份释放率大幅度提高，培养基的氨基氮含量提高4-5倍，氨基氮收得率为3-5%，作为培养基对微生物的培养十分有利。
7、中国专利，一种啤酒生产废水处理系统，申请号:CN201120022892.7，公开(公告)号:CN201990574U 公开(公告)日:2011.09.28 申请(专利权)人: 厦门绿动力环境治理工程有限公司; 摘要:一种啤酒生产废水处理系统，其特征在于包括：低浓度废水预处理装置和高浓度废水预处理装置，所述的低浓度废水处理装置与高浓度废水预处理装置都通过管道与SBR反应池相连，所述的SBR反应池与污泥浓缩池、污泥脱水间相连，所述的污泥浓缩池上还有一根上清液管道与SBR反应池相连。本实用新型装置通过将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。
芬顿反应(Fenton)是一种废水氧化技术，主要在污水中加入Fe2SO4和H2O2，通过Fe2+与H2O2的反应，产生强氧化剂羟基自由基，将大分子难降解有机物分解为小分子物质，去除废水中的COD和SS。Fenton氧化技术是一种有效的废水预处理技术
但公开文献未见有采用超声联合芬顿反应氧化处理啤酒废水的报道。
发明内容
本发明的目的是为了去除啤酒工业废水中的COD和SS，使处理后的中水得以回用，减少废水的排放而提出一种利用超声波联合Fenton氧化预处理技术。
本发明的啤酒工业废水处理方法包括预处理和后续处理两个步骤：
所述的预处理：是首先对啤酒工业污水进行芬顿反应，使得啤酒工业污水降解有机物，然后进行超声破碎，分解为小分子物质;所述的芬顿反应条件是：pH 1.5-4.5，H2O2 的投加量50-200ml/m3，Fe2+ 的投加量50-100g/m3，反应时间为0.5-2.0h，反应温度为50-70℃，所述的超声辐照的功率为0.1-0.3kw，超声时间为10-50 min;所述的后续处理包括酸碱调节、曝气氧化、澄清和生物降解。
所述的芬顿反应是将啤酒工业污水加入酸调节剂，调节污水的pH为1.5-4.5;酸调节剂是硫酸或盐酸。
所述的后续处理包括酸碱调节、曝气氧化、澄清和生物降解。
所述的后续处理中，酸碱调节是将啤酒工业污水用氢氧化钠或石灰调节pH到5以上;
所述的后续处理中，所述的曝气氧化是将污水放到曝气池中通入足量的空气;氧化时间为1-3天。
所述的澄清是在曝气氧化后加入絮凝剂，絮凝剂加入量为10-50ppm;所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺。
所述的生物降解是将基本澄清的污水通到有水生植物的池子里停留时间2天以上。
如果污水有泡沫，加入消泡剂，所述的消泡剂为蔗糖酯。
生物降解后得到的水可以用于啤酒生产的冷却用水或进厂的啤酒瓶第一次清洗水。
本发明的啤酒工业废水处理方法采用的设备包括芬顿反应器、超声波池、超声波换能器、超声波发生器、曝气氧化池、曝气装置、空压机、澄清池和生物降解池;所述的芬顿反应器安装在超声波池的前面，设有啤酒污水污泥入口管和反应后的液体出口管，超声波池里面安装有超声波换能器，超声波换能器的声能由超声波发生器提供;超声波池出口接曝气氧化池，曝气氧化池内安装曝气装置，气体由空压机提供;曝气氧化池后接澄清池和生物降解池，澄清池加入絮凝剂或消泡剂，生物降解池是种植水生植物的池子。
本发明的原理：
芬顿试剂在污水处理中过去有一些报道，就是加Fe2SO4和H2O2，过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe2+的混合溶液具有强氧化性，可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分明显，亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂,它能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物,其实质是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基(·OH),·OH可与大多数有机物作用使其降解。
超声波是频率高于20kHz，并且不引起听觉的弹性波。超声波的空化效应、热效应和机械作用是超声技术用于加速药酒泡制过程的三大理论依据。(1)空化作用。液体中往往存在一些真空的或含有少量气体或蒸汽的小气泡，这些小气泡尺寸不一。当一定频率的超声波作用于液体时，只有尺寸适宜的小泡能发生共振现象，大于共振尺寸的小泡被驱出液体外，小于共振尺寸的小泡在超声作用下逐渐变大。接近共振尺寸时，声波的稀疏阶段使小泡迅速胀大，在声波的压缩阶段，小泡又突然被绝热压缩，直至湮灭。湮灭过程中，小泡内部可达几千度的高温和几千个大气压的高压。上述现象称为空化现象。在小泡胀大时，由于摩擦可产生电荷，在湮灭过程中可产生放电、发光现象。超声波可以使常温常压不能发生的化学反应在空化作用下发生，可以使污泥的细胞破裂，加速分解。(2)热效应。超声波在媒质中传播，其振动能量不断被媒质吸收转变为热能而使自身温度升高。声能被吸收可引起媒质中的整体加热，边界外的局部加热和空化形成激波时波前处的局部加热等。超声波的强度愈大，产生的热作用愈强。这种局部的加热效果可以加速药材中有效成份的溶解。(3)机械作用。超声波是机械振动能量的传播，可在液体中形成有效的搅动与流动，破坏介质的结构，粉碎液体中的颗粒，能达到普通低频机械搅动达不到的效果。这种机械搅拌作用可以使液体浓度扩散，加速有效成份浸出。除此之外，还发现超声波可激活某些酶与细胞参与的生理化学过程，提高酶加速细胞新陈代谢过程。在超声过程中产生及打破波动压力所生成的微小气泡而产生的机械振动机制，这种振动具有破坏细胞结构及组成作用。对非均相界面会因超声波振动的切向力和微射流等作用而使固相颗粒或板块破碎变细，从而可起到清除污垢的作用，超声有很强的杀菌保鲜效果。
曝气氧化池、澄清池和生物降解池的原理在很多公开文献已有记载，此处不作为主要重点介绍。
本发明的有益效果：
本发明啤酒工业废水处理方法采用了芬顿反应和超声破碎加上酸碱调节、曝气、氧化、澄清脱色和生物降解综合处理，使得处理后的废水不仅达到排放标准，还可以用于生产过程。
本发明除了能够处理啤酒工业废水，也能够处理食品工业污水、纺织工业污水、城市污水和冶金工业污水等。