申请日2013.02.27
公开(公告)日2013.05.08
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明提供一种大蒜加工废水深度处理系统及方法，其特点是：大蒜加工废水深度处理系统包括格栅沉砂池、预处理设备、生物处理设备、复合生物过滤设备，所述各单元通过管路连接，预处理利用铁碳填料微电解与芬顿强氧化的协同作用，节约成本，生物处理采用接触氧化法，复合生物过滤采用生物炭与生物沸石的复合滤料，大蒜加工废水依次经过上述单元处理后，出水的COD、氨氮、SS分别为41.3-45.5mg/L、1.7-3.1mg/L、5-7mg/L，可达污水再生利用杂用水水质要求。废水处理效果好，污泥产量少，运行费用低，占地面积小，操作管理方便。
权利要求书
1.一种大蒜加工废水深度处理系统，其特征在于，依次设置的单元为：格栅沉砂池、预处理设备、生物处理设备、复合生物过滤设备，所述各单元通过管路连接。
2.按照权利要求1所述的大蒜加工废水深度处理系统，其特征在于，所述格栅沉砂池设置进水管，所述格栅沉砂池内倾斜设置机械格栅，所述格栅沉砂池底部设置泥斗;
所述预处理设备包括上端敞口的壳体、壳体内的铁碳填料、隔板和挡板，所述隔板将壳体内分割为左右两部分，所述铁碳填料设置在壳体内左侧的中间位置，所述挡板竖直设置在壳体内右侧的上半部分，在所述挡板的左侧设置搅拌装置;预处理设备还配置投加过氧化氢装置和氢氧化钠装置，预处理设备还配置向所述壳体内隔板左侧投加过氧化氢的装置和向所述壳体内隔板右侧投加氢氧化钠的装置;
所述生物处理设备包括上端敞口的壳体、壳体内的生物组合填料、曝气器、隔板和挡板，所述隔板将壳体内分割为生化区和沉淀区，所述隔板的上端低于所述壳体的上端敞口边沿，所述生物组合填料设置在壳体内生化区的中间位置，在所述生物组合填料的下方设置所述曝气器，所述挡板竖直设置壳体内沉淀区的上半部分;
所述复合生物过滤设备包括上端敞口的壳体、壳体内的复合滤料、曝气器，所述复合滤料设置在壳体内中间位置，在所述复合滤料的下方设置所述曝气器;所述复合生物过滤设备壳体侧壁上部设置出水管;
所述格栅沉砂池上部设置出水口通过第一管路与所述预处理设备壳体下部设置的进水口连通，所述第一管路上设置第一水泵;所述预处理设备壳体上部设置的出水口通过第二管路与所述生物处理设备壳体上部设置的进水口连通;所述生物处理设备壳体上部设置的出水口通过第三管路与所述复合生物过滤设备壳体下部设置的进水口连通，所述第三管路上设置第二水泵。
3.按照权利要求2所述的大蒜加工废水深度处理系统，其特征在于，所述生物处理设备内的曝气器及所述复合生物过滤设备内的曝气器连接的通气管分别从其设备下部向上引出与同一鼓风机连接。
4.按照权利要求2或3所述的大蒜加工废水深度处理系统，其特征在于，所述生物处理设备壳体内的生物组合填料由一竖直设置的中间隔板分为左右两部分，所述中间隔板上端与生物处理设备壳体上端平齐，中间隔板下端与生物处理设备壳体底面留有间隙。
5.按照权利要求2或3所述的大蒜加工废水深度处理系统，其特征在于，所述复合滤料为生物炭和生物沸石。
6.按照权利要求4所述的大蒜加工废水深度处理系统，其特征在于，所述复合滤料为生物炭和生物沸石。
7.按照权利要求2或3所述的大蒜加工废水深度处理系统，其特征在于，所述机械格栅的栅隙为4-6mm。
8.按照权利要求6所述的大蒜加工废水深度处理系统，其特征在于，所述机械格栅的栅隙为4-6mm。
9.一种大蒜加工废水深度处理方法，其特征在于，采用权利要求1-8所述的大蒜加工废水深度处理系统对大蒜加工废水进行深度处理，处理方法如下：
(1)格栅沉砂：大蒜加工废水首先进入格栅沉砂池，通过格栅沉砂池内的机械格栅去除大蒜加工过程中产生的如蒜皮等大的漂浮物及悬浮物，经过格栅沉砂池内的泥斗沉淀去除泥砂及比重大于水的无机物，在格栅沉砂池停留时间为50-70分钟;
(2)预处理：经过格栅沉砂后的水进入预处理设备，先进入壳体内的隔板左侧经过铁碳填料，由于大蒜废水呈酸性，利用酸性条件下的铁碳形成若干微电池，微电池反应产生的初生态的H原子和亚铁离子，具有很高化学活性，能够有效降解大蒜加工废水中的有机物;由投加过氧化氢的装置投加过氧化氢，利用过氧化氢与铁碳微电池反应产生的亚铁离子形成芬顿试剂，芬顿试剂产生的羟基自由基具有极强的氧化作用，能够氧化大蒜加工废水中的污染物;同时，芬顿试剂的形成具有促进微电解作用，另外，过氧化氢本身也具有氧化作用;上述多重作用的结果，使得预处理出水中的COD及氨氮大大降低，有效分解大蒜加工废水中的大蒜素，并将大蒜加工废水中的大分子及生物难降解的物质分解为小分子，以利于微生物降解，此时废水呈酸性，然后进入壳体内的隔板右侧，由投加氢氧化钠的装置投加氢氧化钠溶液调整pH至8-8.5，为后续生物处理提供适宜环境，同时，在碱性条件下，残余的亚铁离子变为三价铁离子并形成Fe(OH)3，Fe(OH)3是很好的絮凝剂，可将水中呈胶体状的物质通过压缩双电层、降低ζ电位而被破稳，产生沉淀而去除;废水的停留时间为5-7小时，过氧化氢用量为3.0-3.5mL/L;
(3)生物处理：设置生化区和沉淀区，生化区采用生物接触氧化法，在生物处理设备内的生物组合填料上培养有生物膜，预处理后的水进入生物处理设备，先进入生化区，生物组合填料上的生物膜在好氧条件下对水中的有机物进行吸附、氧化降解，同时脱落生物膜具有生物絮凝作用，对水中的杂质进行裹挟絮凝后进入沉淀区沉淀去除;废水的停留时间为14-16小时，DO为3-3.5mg/L;
(4)复合生物过滤：复合生物过滤设备壳体内的复合滤料为生物炭和生物沸石，经过生物处理的水进入复合生物过滤设备，生物处理后的出水中含有剩余的有机物、无机物杂质，通过生物炭和生物沸石上生物膜的生物氧化作用、炭本身的吸附作用，以及复合滤料细小颗粒间的过滤截留作用去除有机物、无机物杂质进一步降低COD和SS，通过生物沸石的吸附及离子交换作用进一步降低氨氮;复合生物过滤设备壳体内的气水比为4:1-6:1，滤料粒径2-4mm，停留时间为2-2.5小时，经过复合生物过滤处理后，主要出水指标可达污水再生利用杂用水水质要求。
10.按照权利要求9所述的大蒜加工废水深度处理方法，其特征在于，大蒜加工废水依次经过格栅沉砂池、预处理设备、生物处理设备、复合生物过滤设备处理后，COD、氨氮、SS的的累积去除率分别为99.6%、92.4-94%、98.5-98.6%。
说明书
大蒜加工废水深度处理系统及方法
技术领域
本发明涉及大蒜加工废水治理方法，属于污水处理的技术领域，具体是一种大蒜加工废水深度处理系统及方法。
背景技术
成品大蒜在加工过程中因需要清洗、脱皮、切片等而产生大蒜加工废水，因大蒜含有蛋白质、碳水化合物、还原糖、粗纤维等，故大蒜废水有机物含量高，COD、氨氮指标高，臭味大，且呈酸性，对环境危害严重，必须加以治理。
大蒜废水治理的难点首先是废水中含有大蒜素，大蒜素是大蒜在加工过程中由于大蒜酶的作用而产生的，大蒜素不但是废水产生臭味的根源，更重要的是大蒜素对生物处理中的微生物有毒害和抑制作用，其次是大分子有机物含量高难以被微生物直接利用，导致用常规方法处理流程长、成本高、处理效果不理想。
发明内容
本发明是为解决现有技术存在的问题，提供一种大蒜加工废水深度处理系统及方法，预处理效果好，污泥产量少，运行费用低，占地面积小，操作管理方便，进一步降低COD 和氨氮等指标并达到回用要求。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种大蒜加工废水深度处理系统，其特征在于，依次设置的单元为：格栅沉砂池、预处理设备、生物处理设备、复合生物过滤设备，所述各单元通过管路连接。
对上述技术方案的改进：所述格栅沉砂池设置进水管，所述格栅沉砂池内倾斜设置机械格栅，所述格栅沉砂池底部设置泥斗;
所述预处理设备包括上端敞口的壳体、壳体内的铁碳填料、隔板和挡板，所述隔板将壳体内分割为左右两部分，所述铁碳填料设置在壳体内左侧的中间位置，所述挡板竖直设置在壳体内右侧的上半部分，在所述挡板的左侧设置搅拌装置;预处理设备还配置投加过氧化氢装置和氢氧化钠装置，预处理设备还配置向所述壳体内隔板左侧投加过氧化氢的装置和向所述壳体内隔板右侧投加氢氧化钠的装置;
所述生物处理设备包括上端敞口的壳体、壳体内的生物组合填料、曝气器、隔板和挡板，所述隔板将壳体内分割为生化区和沉淀区，所述隔板的上端低于所述壳体的上端敞口边沿，所述生物组合填料设置在壳体内生化区的中间位置，在所述生物组合填料的下方设置所述曝气器，所述挡板竖直设置壳体内沉淀区的上半部分;
所述复合生物过滤设备包括上端敞口的壳体、壳体内的复合滤料、曝气器，所述复合滤料设置在壳体内中间位置，在所述复合滤料的下方设置所述曝气器;所述复合生物过滤设备壳体侧壁上部设置出水管;
所述格栅沉砂池上部设置出水口通过第一管路与所述预处理设备壳体下部设置的进水口连通，所述第一管路上设置第一水泵;所述预处理设备壳体上部设置的出水口通过第二管路与所述生物处理设备壳体上部设置的进水口连通;所述生物处理设备壳体上部设置的出水口通过第三管路与所述复合生物过滤设备壳体下部设置的进水口连通，所述第三管路上设置第二水泵。
对上述技术方案进一步的改进：所述生物处理设备内的曝气器及所述复合生物过滤设备内的曝气器连接的通气管分别从其设备下部向上引出与同一鼓风机连接。
对上述技术方案进一步的改进：所述生物处理设备壳体内的生物组合填料由一竖直设置的中间隔板分为左右两部分，所述中间隔板上端与生物处理设备壳体上端平齐，中间隔板下端与生物处理设备壳体底面留有间隙。
对上述技术方案进一步的改进：所述复合滤料为生物炭和生物沸石。对上述技术方案进一步的改进：所述机械格栅的栅隙为4-6mm。
一种大蒜加工废水深度处理方法，其特征在于，采用上述的大蒜加工废水深度处理系统对大蒜加工废水进行深度处理，处理方法如下：
(1)格栅沉砂：大蒜加工废水首先进入格栅沉砂池，通过格栅沉砂池内的机械格栅去除大蒜加工过程中产生的如蒜皮等大的漂浮物及悬浮物，经过格栅沉砂池内的泥斗沉淀去除泥砂及比重大于水的无机物，在格栅沉砂池停留时间为50-70分钟;
(2)预处理：经过格栅沉砂后的水进入预处理设备，先进入壳体内的隔板左侧经过铁碳填料，由于大蒜废水呈酸性，利用酸性条件下的铁碳形成若干微电池，微电池反应产生的初生态的H原子和亚铁离子，具有很高化学活性，能够有效降解大蒜加工废水中的有机物;由投加过氧化氢的装置投加过氧化氢，利用过氧化氢与铁碳微电池反应产生的亚铁离子形成芬顿试剂，芬顿试剂产生的羟基自由基具有极强的氧化作用，能够氧化大蒜加工废水中的污染物;同时，芬顿试剂的形成具有促进微电解作用，另外，过氧化氢本身也具有氧化作用;上述多重作用的结果，使得预处理出水中的COD及氨氮大大降低，有效分解大蒜加工废水中的大蒜素，并将大蒜加工废水中的大分子及生物难降解的物质分解为小分子，以利于微生物降解，此时废水呈酸性，然后进入壳体内的隔板右侧，由投加氢氧化钠的装置投加氢氧化钠溶液调整pH至8-8.5，为后续生物处理提供适宜环境，同时，在碱性条件下，残余的亚铁离子变为三价铁离子并形成Fe(OH)3，Fe(OH)3是很好的絮凝剂，可将水中呈胶体状的物质通过压缩双电层、降低ζ电位而被破稳，产生沉淀而去除;废水的停留时间为5-7小时，过氧化氢用量为3.0-3.5mL/L;
(3)生物处理：设置生化区和沉淀区，生化区采用生物接触氧化法，在生物处理设备内的生物组合填料上培养有生物膜，预处理后的水进入生物处理设备，先进入生化区，生物组合填料上的生物膜在好氧条件下对水中的有机物进行吸附、氧化降解，同时脱落生物膜具有生物絮凝作用，对水中的杂质进行裹挟絮凝后进入沉淀区沉淀去除;废水的停留时间为14-16小时 ，DO为3-3.5mg/L;
(4)复合生物过滤：复合生物过滤设备壳体内的复合滤料为生物炭和生物沸石，经过生物处理的水进入复合生物过滤设备，生物处理后的出水中含有剩余的有机物、无机物杂质，通过生物炭和生物沸石上生物膜的生物氧化作用、炭本身的吸附作用，以及复合滤料细小颗粒间的过滤截留作用去除有机物、无机物杂质进一步降低COD和SS，通过生物沸石的吸附及离子交换作用进一步降低氨氮;复合生物过滤设备壳体内的气水比为4:1-6:1，滤料粒径2-4mm，停留时间为2-2.5小时，经过复合生物过滤处理后，主要出水指标可达污水再生利用杂用水水质要求。
对上述技术方案的进一步改进：大蒜加工废水依次经过格栅沉砂池、预处理设备、生物处理设备、复合生物过滤设备处理后，COD、氨氮、SS的的累积去除率分别为99.6%、92.4-94%、98.5-98.6% 。
本发明具有以下优点和积极效果：
(1)预处理单元采用铁碳填料自发形成无数微电池反应，利用微电池反应产生具有很高化学活性的初生态H原子和亚铁离子降解有机物，不需消耗电能。投加过氧化氢与微电池反应产物中的亚铁离子形成芬顿试剂产生具有极强氧化能力的羟基自由基对污水中的污染物进行降解，过氧化氢本身也具有氧化作用，同时，芬顿试剂的形成可促进铁碳微电池反应的进行。pH调整后，在碱性条件下，残余的亚铁离子变为三价铁离子并形成Fe(OH)3，Fe(OH)3是很好的絮凝剂，可将水中呈胶体状的物质通过压缩双电层、降低ζ电位而被破稳，产生沉淀而去除。因此，多重作用使得预处理效率高，COD、氨氮、SS的去除率可达88.8-89.2%、72.1-75.8%、60-63%，大大减轻了后续处理的负担。
另外，省去芬顿试剂中需投加亚铁离子带来的药剂消耗费用，不需投加絮凝剂即可产生沉淀，省去投加絮凝剂带来的投资费用、运行成本及设备维护的麻烦。
(2)采用生物接触氧化法作为生物处理单元的主体，拥有生物量大，微生物种类多，又因前期处理带入的铁离子参与微生物的代谢活动，提高了生物的生长速度及对有机物的降解速率，有机物浓度大大降低，COD的去除率可达93.0-93.6%，铁离子还可使污泥密实，因而，具有处理效率高，抗冲击能力强，产生污泥量少等优点。
(3)采用复合生物过滤作为后处理单元，由于滤料采用生物炭与生物沸石复合，一是活性炭本身对有机物、无机物、金属离子等吸附及过滤作用可降低COD、SS，二是沸石本身对氨氮的特殊作用可去除氨氮，三是生物炭与生物沸石上生物膜的生物氧化及生物絮凝作用，可进一步降低COD及SS，经复合生物过滤单元处理后COD、氨氮、SS的的累积去除率可达99.6%、92.4-94%、98.5-98.6%，从而获得高质量的出水，可达污水再生利用杂用水水质要求。
上述三个主要单元多方面作用的结果，使得本发明具有出水水质好、污泥产量少、节省能耗、节约成本、药剂用量少、占地面积小、操作管理方便等优点。