專利名稱：一種啤酒工業廢水的處理方法
技術領域：
本發明涉及一種廢水的處理方法。
技術背景目前對啤酒工業廢水的處理多采用厭氧處理的方法，現有厭氧處理技術 普遍是采用單相厭氧反應器或者是單級厭氧反應器，在采用單相厭氧反應器 時，產甲烷反應和產酸菌在同一個反應器內完成厭氧消化全過程，由于二者 的生理生化特性差異較大且對環境條件的要求不同，無法處于最佳的生理生 態環境條件下，因此影響了處理效果。在采用單級厭氧反應器時，當處理水 質變化較為劇烈、原水中有毒有害類物質濃度偏高的高濃度有機廢水時，對反應器產生強烈的沖擊負荷，會造成有機酸的積累，導致反應器內pH值的 降低，嚴重抑制產甲烷菌的活性和代謝能力，出現"酸化現象"出水水質惡 化，可能導致全系統的癱瘓，并且COD去除率僅為50%~70%，剩余污泥 產量大。發明內容本發明為了解決現有啤酒工業廢水的處理方法存在COD去除率低、剩 余污泥產量大的缺陷，而提供一種啤酒工業廢水的處理方法。本發明啤酒工業廢水的處理方法按如下步驟進行 一、將啤酒廢水用水 泵從水解酸化反應器的底部壓入，水解酸化反應器內投加水解酸化菌、產氫 產乙酸菌和耗氫產乙酸菌，控制水解酸化反應器內的水溫為25~35°C、 pH值 為5.0~6.5,容積負荷控制為1.5~3.6kgCOD/(m3'd)，水力停留時間控制在 1.5~3h，然后從水解酸化反應器的頂部出水；二、水解酸化反應器的出水進 入投配罐，調節至廢水的pH值為7.0~7.4、水溫為32.5 34.5。C后從投配罐 出水；三、投配罐出水進入一級外循環厭氧反應器， 一級外循環厭氧反應器 內投加產甲烷菌，維持廢水的pH值為7.0~7.4、水溫為32.5~34.5°C，回流 比控制在600%~900%，表面上升流速控制在8~12m/h,容積負荷控制在 20~30kgCOD/m3'd，反應L5 2.5h后出水；四、 一級外循環厭氧反應器出水進入二級外循環厭氧反應器，二級外循環厭氧反應器內投加產甲烷菌，二級外循環厭氧反應器內水溫控制在29 34。C， pH值控制在6.8~7.4，回流比控 制在300%~500%，表面上升流速控制在5~7m/h,容積負荷控制在 4~8kgCOD/m3.d，反應3~4h出水；即得到處理好的啤酒廢水。本發明處理方法中步驟一的水解酸化反應器內在總高度1/4和1/2處分 別安裝l臺攪拌裝置，正交布置，交替運行，單臺攪拌裝置運行2h后，閑 置2h，而后再繼續運行2h，如此反復，以保證污水和污泥的充分接觸；步 驟二的投配罐高徑比為2~3.5 : 1，安裝工業用pH計和溫度計以顯示反應區 內溫度和pH值狀況，通過投加蒸汽和酸、堿藥劑的方式來控制出水溫度和 pH值；步驟三的一級外循環厭氧反應器高徑比為2~3.5 : 1;步驟四的二級 外循環厭氧反應器高徑比為2 3.5 : 1。本發明處理啤酒廢水的原理為第一階段，水解階段，復雜的非溶解性 的有機物質在產酸細菌胞外水解酶的作用下轉化為簡單的溶解性單體或二 聚體的過程，優勢菌種為水解酸化菌；第二階段，產酸發酵階段，第一階段 的產物在產酸菌的作用下經過厭氧發酵和氧化轉化為乙酸、丙酸、丁酸等脂 肪酸和醇類，為產乙酸階段起穩定作用，優勢菌種為產氫產乙酸菌和耗氫產 乙酸菌；第三階段，產氫產乙酸階段，在產氫產乙酸菌的作用下，把除乙酸、 甲酸、甲醇以外的第二階段的產物轉化為乙酸和H2/C02,優勢菌種為產氫產乙酸菌和耗氫產乙酸菌；第四階段，產甲垸階段，產甲烷菌將第二、第三階 段所產生的乙酸、H2/C02，以及甲醇、甲酸、甲基胺等物質轉化為甲烷，從 而使廢水中的有機污染物得以去除，優勢菌種為甲烷球菌、甲烷八疊球菌、 甲烷桿菌和甲烷螺旋菌。不同的階段采用不同的優勢菌種，同時各個階段的 主要工作菌種還存在互相競爭和毒害的作用，從而提高了 COD的去除率。本發明處理啤酒廢水的方法中所用的菌種都為工業用功能菌，對菌種只 要求功能，沒有特別的限定，所以，本發明容易實現。本發明的方法在處理啤酒廢水的過程中的產甲烷階段有四種甲烷菌起 主要作用甲烷八疊球菌、甲烷球菌、甲烷桿菌和甲垸螺旋菌，前兩種是"高 濃度甲烷菌"和后兩種是"低濃度甲垸菌"，兩者存在競爭關系，所需要的 環境條件也有差別。同在一個反應器內，開始階段高濃度甲烷菌就會占優勢，抑制低濃度甲烷菌生長和作用，后期低濃度甲垸菌種占優保證了出水水質。因為高濃度甲垸菌能適應高濃度的COD但是不能將水中COD降到理想的情 況，但是低濃度甲烷菌可以將水中COD處理到較低的程度但是不能適應高 濃度的COD，所以兩種菌種對于水處理來水都非常重要，建立兩個獨立運 行的反應器，通過其各自的運行參數進行調控，使其分別滿足各優勢菌屬的 最適合生長條件，從而使整個工藝達到更好的處理效果，提高厭氧工藝的處 理能力和運行的穩定行，提高對高濃度有機廢水的降解率。本發明采用兩級兩相厭氧工藝處理啤酒廢水，COD去除率可達 85% 95%，反應器內的容積負荷可以達到20 30kgCOD/(m3，(1),出水的水質 穩定；另外，與傳統厭氧工藝(UASB)相比，采用本發明的污水處理方法可 減少剩余污泥產量40%~70%;減少占地面積1/2~4/5;節省基建投資 15%~45%;節約運行費用20%~30%。
圖1是本發明方法的工藝流程示意圖，圖中1表示水解酸化反應器，2 表示投配罐，3表示一級外循環厭氧反應器，4表示二級外循環厭氧反應器， 5表示臥式離心泵。
具體實施方式
具體實施方式
一(參見圖1)本實施方式啤酒工業廢水的處理方法按如 下步驟進行 一、將啤酒廢水用水泵從水解酸化反應器1的底部壓入，水解 酸化反應器1內投加水解酸化菌、產氫產乙酸菌和耗氫產乙酸菌，控制水解 酸化反應器1內的水溫為25~35°C、 pH值為5.0-6.5,容積負荷控制為 1.5~3.6kgCOD/(m3'd)，水力停留時間控制在1.5~3h，然后從水解酸化反應器 1的頂部出水；二、水解酸化反應器1的出水進入投配罐2，調節至廢水的 pH值為7.0-7.4、水溫為32.5 34.5'C后從投配罐2出水；三、投配罐2出水 進入一級外循環厭氧反應器3， 一級外循環厭氧反應器3內投加產甲烷菌， 維持廢水的pH值為7.6 7.4、水溫為32.5 34.5。C，回流比控制在600。/Q 卯00/0， 表面上升流速控制在8~12m/h，容積負荷控制在20~30kgCOD/m3.d，反應 1.5 2.Sh后出水；四、 一級外循環厭氧反應器3出水進入二級外循環厭氧反 應器4， 二級外循環厭氧反應器4內投加產甲垸菌，二級外循環厭氧反應器4內水溫控制在29 34。C， pH值控制在6.8 7.4，回流比控制在300%~500%， 表面上升流速控制在5~7m/h,容積負荷控制在4~8kgCOD/m3'd，反應3~4h 出水；即得到處理好的啤酒廢水。本實施方式中步驟一、三和四中所用到的菌種均為工業用功能菌。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟一中 控制水解酸化反應器l內的水溫為28 32。C、 pH值為5.5-6.0，容積負荷控 制為2 3kgCOD/(m3'd)，水力停留時間控制在L8 2.7h。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟一中 控制水解酸化反應器1內的水溫為30°C、 pH值為5.8，容積負荷控制為 2.5kgCOD/(m3'd)，水力停留時間控制在2，2h。其它步驟及參數與具體實施方 式一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟一中根據投加的活性污泥的量投加5g/L的水解酸化菌、產氫產乙酸菌和耗氫產 乙酸菌；其中水解酸化菌的投加量為2g/L,產氫產乙酸菌的投加量為2g/L, 耗氫產乙酸菌的投加量為lg/L。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟一中 的水解酸化菌由纖維素分解菌、淀粉分解菌、脂類分解菌和蛋白質分解菌組 成。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。本實時方式中纖維素分解菌、淀粉分解菌、脂類分解菌和蛋白質分解菌 的混合比例為4: 4: 1: 1。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
五的不同點為纖維素分 解菌為溶纖維丁酸弧菌、解纖維乙酸弧菌、嗜纖維梭菌、溶纖維擬桿菌和木 質素分解菌中的一種或幾種的組合。其它步驟及參數與具體實施方式
五相 同。本實施方式中的纖維素分解菌為兩種或兩種以上菌種組成時按任意比 例混合。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
五的不同點為淀粉分解 菌為擬桿菌、乳桿菌和螺旋體中的一種或幾種的組合。其它步驟及參數與具體實施方式
五相同。本實施方式中的淀粉分解菌為兩種或三種菌種組成時按任意比例混合。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
五的不同點為脂類分解 菌為厭氧弧菌。其它步驟及參數與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
五的不同點為蛋白質分 解菌為類腐敗桿菌和腐敗梭菌中的一種或兩種的混合物。其它步驟及參數與具體實施方式
五相同。本實施方式中的蛋白質分解菌為兩種菌種組成時按任意比例混合。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟一中 的產氫產乙酸菌由降解丁酸的產氫產乙酸菌和降解丙酸鹽的產氫產乙酸菌 組成。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。本實施方式中降解丁酸的產氫產乙酸菌和降解丙酸鹽的產氫產乙酸菌 的混合比例為4: 6。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟一 中的耗氫產乙酸菌由乙酸梭菌、伍德氏產乙酸桿菌、威林格氏乙酸桿菌和基 維產乙酸菌組成。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。本實施方式的乙酸梭菌、伍德氏產乙酸桿菌、威林格氏乙酸桿菌和基維 產乙酸菌的混合比例為5: 3: 1: 1。
具體實施方式
十二本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟二 中調節至廢水的pH值為7.1-7.3、水溫為33 34。C后從投配罐2出水。其它 步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟二 中調節至廢水的pH值為7.2、水溫為32。C后從投配罐2出水。其它步驟及 參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟三 中維持廢水的pH值為7.1~7.3、水溫為33~34°C ，回流比控制在700%~800%， 表面上升流速控制在9~llm/h，容積負荷控制在22~28kgCOD/m3.d，反應 1.8 2.2h后出水。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟三中維持廢水的pH值為7.2、水溫為33.5。C,回流比控制在750%，表面上升 流速控制在10m/h,容積負荷控制在25kgCOD/m3'd，反應2h后出水。其它 步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟三 中產甲烷菌由甲垸球菌、甲烷八疊球菌、甲垸桿菌和甲烷螺旋菌組成。其它 步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟三 中根據投加的活性污泥的量投加12g/L的產甲垸菌；其中甲烷球菌投加的量 為4g/L，甲垸八疊球菌投加的量為5g/L，甲垸桿菌投加的量為2g/L，甲烷 螺旋菌投加的量為lg/L。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟四 中二級外循環厭氧反應器4內水溫控制在31 32°C ， pH值控制在7.0-7.2， 回流比控制在350%~450%，表面上升流速控制在5.5~6.5m/h，容積負荷控 制在5 7kgCOD/m3*d，反應3.2 3.8h出7X。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟四 中二級外循環厭氧反應器4內水溫控制在31.5'C， pH值控制在7.1，回流比 控制在400%,表面上升流速控制在6m/h,容積負荷控制在6kgCOD/m3-d， 反應3.5h出水。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟四 中產甲烷菌由甲烷球菌、甲烷八疊球菌、甲烷桿菌和甲烷螺旋菌組成。其它 步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十一本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟 四中根據投加的活性污泥的量投加8g/L的產甲烷菌；其中甲烷球菌投加的 量為lg/L，甲垸八疊球菌投加的量為lg/L，甲垸桿菌投加的量為4g/L，甲 烷螺旋菌投加的量為2g/L。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十二本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟 一的水解酸化反應器1內在總高度1/4和1/2處分別安裝1臺攪拌裝置，正 交布置，交替運行，單臺攪拌裝置運行2h后，閑置2h，而后再繼續運行2h,如此反復，以保證污水和污泥的充分接觸。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十三本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟 二的投配罐2的高徑比為2~3.5 : 1，安裝工業用pH計和溫度計以顯示反應 區內溫度和pH值狀況，通過投加蒸汽和酸、堿藥劑的方式來控制出水溫度 和pH值。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十四本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟三的一級外循環厭氧反應器3的高徑比為2 3.5 : 1。其它步驟及參數與具體 實施方式一相同。
具體實施方式
二十五本實施方式與具體實施方式
一的不同點為步驟四的二級外循環厭氧反應器4的高徑比為2~3.5 : 1。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二十六本實施方式啤酒工業廢水的處理方法按如下步驟 進行 一、將啤酒廢水用水泵從水解酸化反應器1的底部壓入，水解酸化反 應器l內投加水解酸化菌、產氫產乙酸菌和耗氫產乙酸菌，控制水解酸化反應器1內的水溫為3(TC、 pH值為6，容積負荷控制為2kgCOD/(m3 d)，水力 停留時間控制在2h,然后從水解酸化反應器1的頂部出水；二、水解酸化反 應器1的出水進入投配罐2，調節至廢水的pH值為7.2、水溫為33.5""C后從 投配罐2出水；三、投配罐2出水進入一級外循環厭氧反應器3， 一級外循 環厭氧反應器3內投加產甲烷菌，維持廢水的pH值為7.2、水溫為33.5'〇， 回流比控制在800%，表面上升流速控制在10m/h,容積負荷控制在 25kgCOD/m3'd，反應2h后出水；四、 一級外循環厭氧反應器3出水進入二 級外循環厭氧反應器4， 二級外循環厭氧反應器4內投加產甲烷菌，二級外 循環厭氧反應器4內水溫控制在32-C，pH值控制在7.3，回流比控制在400%， 表面上升流速控制在6m/h，容積負荷控制在6kgCOD/m3.d，反應3.5h出水； 即得到處理好的啤酒廢水。本實施方式步驟一中根據投加的活性污泥的量投加5g/L的水解酸化菌、 產氫產乙酸菌和耗氫產乙酸菌；其中水解酸化菌的投加量為2g/L，產氫產乙 酸菌的投加量為2g/L，耗氫產乙酸菌的投加量為lg/L。本實施方式步驟三中根據投加的活性污泥的量投加12g/L的產甲烷菌； 其中甲烷球菌投加的量為4g/L，甲烷八疊球菌投加的量為5g/L,甲烷桿菌投 加的量為2g/L，甲烷螺旋菌投加的量為lg/L。本實施方式步驟四中根據投加的活性污泥的量投加8g/L的產甲烷菌； 其中甲烷球菌投加的量為lg/L，甲垸八疊球菌投加的量為lg/L，甲烷桿菌投 加的量為4g/L，甲烷螺旋菌投加的量為2g/L。用本實施方式的方法處理COD為2000~3000mg/L、BOD 1200-1800mg/L 的啤酒廢水，處理好的啤酒廢水為COD《80mg/L、 BOD《20mg/L，剩余污 泥每降解1000mgCOD產生200mg剩余污泥。
權利要求
1. 一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于啤酒工業廢水的處理方法按如下步驟進行一、將啤酒廢水用水泵從水解酸化反應器(1)的底部壓入，水解酸化反應器(1)內投加水解酸化菌、產氫產乙酸菌和耗氫產乙酸菌，控制水解酸化反應器(1)內的水溫為25～35℃、pH值為5.0～6.5，容積負荷控制為1.5～3.6kgCOD/(m3·d)，水力停留時間控制在1.5～3h，然后從水解酸化反應器(1)的頂部出水；二、水解酸化反應器(1)的出水進入投配罐(2)，調節至廢水的pH值為7.0～7.4、水溫為32.5～34.5℃后從投配罐(2)出水；三、投配罐(2)出水進入一級外循環厭氧反應器(3)，一級外循環厭氧反應器(3)內投加產甲烷菌，維持廢水的pH值為7.0～7.4、水溫為32.5～34.5℃，回流比控制在600％～900％，表面上升流速控制在8～12m/h，容積負荷控制在20～30kgCOD/m3.d，反應1.5～2.5h后出水；四、一級外循環厭氧反應器(3)出水進入二級外循環厭氧反應器(4)，二級外循環厭氧反應器(4)內投加產甲烷菌，二級外循環厭氧反應器(4)內水溫控制在29～34℃，pH值控制在6.8～7.4，回流比控制在300％～500％，表面上升流速控制在5～7m/h，容積負荷控制在4～8kgCOD/m3·d，反應3～4h出水；即得到處理好的啤酒廢水。
2、 根據權利要求1所述的一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于 步驟一中控制水解酸化反應器(1)內的水溫為28 32'C、 pH值為5.5—.0， 容積負荷控制為2 3kgCOD/(m3'd),水力停留時間控制在l,8~2.7h。
3、 根據權利要求1所述的一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于 步驟一中控制水解酸化反應器(1)內的水溫為3(TC、 pH值為5.8，容積負 荷控制為2.5kgCOD/(m3*d)，水力停留時間控制在2.2h。
4、 根據權利要求1所述的一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于 步驟一中根據投加的活性污泥的量投加5g/L的水解酸化菌、產氫產乙酸菌 和耗氫產乙酸菌；其中水解酸化菌的投加量為2g/L，產氫產乙酸菌的投加量 為2g/L,耗氫產乙酸菌的投加量為lg/L。
5、 根據權利要求1所述的一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于 步驟二中調節至廢水的pH值為7.1 7.3、水溫為33 34。C后從投配罐(2)出水。
6、 根據權利要求1所述的一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于 步驟二中調節至廢水的pH值為7.2、水溫為32'C后從投配罐(2)出水。
7、 根據權利要求1所述的一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于 步驟三中維持廢水的pH值為7.1-7.3、水溫為33~34°C，回流比控制在 700% 800%，表面上升流速控制在9~llm/h，容積負荷控制在 22~28kgCOD/m3'd，反應1.8~2.2h后出水。
8、 根據權利要求1所述的一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于 步驟三中維持廢水的pH值為7.2、水溫為33.5'C，回流比控制在750%，表 面上升流速控制在10m/h，容積負荷控制在25kgCOD/m3，d，反應2h后出水。
9、 根據權利要求1所述的一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于 步驟四中二級外循環厭氧反應器(4)內水溫控制在31 32'C， pH值控制在 7.0~7.2，回流比控制在350% 450%，表面上升流速控制在5.5~6.5m/h，容 積負荷控制在5~7kgCOD/m3*d，反應3.2~3.8h出水。
10、 根據權利要求1所述的一種啤酒工業廢水的處理方法，其特征在于 步驟四中二級外循環厭氧反應器(4)內水溫控制在31.5°C， pH值控制在7.1， 回流比控制在400%，表面上升流速控制在6m/h，容積負荷控制在 6kgCOD/m3'd，反應3.5h出水。
全文摘要
一種啤酒工業廢水的處理方法，它涉及一種廢水的處理方法。本發明解決了現有啤酒工業廢水的處理方法存在COD去除率低、剩余污泥產量大的缺陷。本發明啤酒工業廢水的處理方法按如下步驟進行1.水解；2.調節pH值和溫度；3.一級外循環厭氧反應；4.二級外循環厭氧反應；即得到處理好的廢水。本發明的方法處理過的啤酒廢水COD去除率可達85％～95％，比現有技術處理啤酒廢水的剩余污泥產量減少了40％～70％。
文檔編號C02F3/28GK101265002SQ20081006438
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月25日 優先權日2008年4月25日
發明者旸 劉, 賈銀川, 韓洪軍 申請人:哈爾濱工業大學