本發明涉及廢水處理設備技術領域，具體是一種茶多酚生產加工廢水處理裝置及方法。
背景技術：
茶多酚生產加工廢水主要包括提取后的剩余母液和沖洗水，由茶多酚的生產工藝可知，廢水的成分與茶葉中的水溶性成分基本相同，其中有機酸、糖分、氨基酸和果膠物質可生化性較好，生物堿的可生化性還有待研究(但它的含量較少)。
廢水中的茶多酚在一定的pH值下會和金屬離子(如Al3+、Ca2+等)反應生成難溶化合物，和某些過渡金屬離子會發生顯色反應，如投加含Fe2+、Fe3+的混凝劑時會生成有色絡合物，水的顏色會由黃色變成墨綠色，并且有酸臭味，反應式如下：6R-OH+FeCl3→H3[Fe(OR)6]+3HCl，為避免色度的產生，分別采用聚合氯化鋁(PAC)和Al2(SO4)3進行比較試驗，一方面這兩種物質可與茶多酚生成難溶化合物，另一方面通過絮凝作用去除水中呈膠體和微小懸浮狀態的有機和無機物質，減小了生化處理的負荷。由于廢水偏酸性，投加Ca(OH)2一方面可調節廢水的pH值，另一方面Ca2+也和茶多酚反應生成難溶化合物，進一步減少水中茶多酚的含量，為后續生化處理的順利進行提供了條件。茶多酚在堿性條件下很容易氧化變色，投加PAC和Al2(SO4)3對茶多酚有較好的去除效果。PAC的最佳投量為250mg/L，對COD的去除率為29％左右，對茶多酚的去除率為85％左右。Al2(SO4)3的最佳投量為500mg/L，對COD的去除率為35％左右，對茶多酚的去除率為86％左右。考慮到Al2(SO4)3投量為500mg/L會導致水中硫酸鹽含量過高，影響后續厭氧生化處理的效果，所以建議在實際工程中采用PAC作混凝劑，但由于該反應可逆，不能完全去除廢水中的茶多酚，試驗中發現如采用二次沉淀則可完全去除茶多酚，沉淀后的上清液用Fe2+檢測時不出現顯色反應。沉淀后上清液的BOD5/COD＝0.57(與進水相差不大)，但因茶多酚的去除將大大改善廢水的可生化性。
茶多酚的抑菌能力與其濃度呈正比，且與立體結構有關。但茶多酚的抑菌作用有很強的選擇性，可抑制有害菌群的生長，但對霉菌、酵母菌等正常菌群則有維持菌群平衡的作用。因而，有關資料報道兒茶素雖然對細菌有抑制作用，但在厭氧條件下也可使污泥馴化。由于茶多酚對細菌(包括厭氧、好氧及兼性細菌)有很強的抑制作用，且茶多酚在廢水中的含量最高，因而本工藝應著重考察了對茶多酚的去除方法及廢水可生化性的變化。可以投加PAC和Ca(OH)2對茶多酚廢水進行預處理是一種經濟可行的方法，COD的去除率也可達到29％，茶多酚的去除率可達到85％，不但提高茶多酚的去除率，而且提高了廢水的可生化性，同時也提高了廢水的pH值。
工藝比較
1吸附法
吸附法是通過吸附劑(如活性炭、磺化煤和樹脂等)與被吸附物質之間產生化學作用，形成化學鍵引起吸附而除去污染物質。用活性炭吸附預處理后的茶多酚生產加工廢水，先將水處理專用活性炭以體積分數為5％～10％的稀硫酸浸泡，強化其表面的吸附能力，再用質量分數為2％～5％的高錳酸鉀溶液浸泡，增強其表面的再氧化能力，強化活性炭吸附塔高4.5～5.5m，濾速10m/h，活性炭裝卸采用水力輸送裝置和自動卸炭裝置，處理后出水可達到冷卻塔回用水水質的標準。
2混凝法
茶多酚生產加工廢水中含有很多膠體物質，它們因帶有一定的電荷相互排斥，穩定地分散在廢水中。當加入帶有相反電荷的混凝劑后，廢水中膠體物質上的電荷被中和發生凝聚，然后通過大分子助凝劑的架橋作用，將小膠粒聚集成大絮團，可通過外力去除。以硫酸鋁為混凝劑、聚丙烯酰胺為助凝劑處理合成橡膠廢水，在最佳混凝劑用量、pH、溫度及攪拌條件下，COD去除率約為37％。
3混凝氣浮法
目前，國內大部分茶多酚生產加工企業采用混凝氣浮法處理生產廢水。此法是先往廢水中投加混凝劑和助凝劑，進行混凝和助凝強化處理，再用泵將其打入氣浮機，通過水射器將溶有壓縮空氣的回流水注入溶氣釋放器而形成微小氣泡，廢水中的懸浮顆粒附在氣泡上浮出水面后用刮渣裝置將其刮入排渣槽排出。以兩級氣浮法處理合成橡膠廢水，其中一級采用大氣泡集放器，將較大顆粒的絮凝體浮上水面，二級采用微小氣泡集放器，將微小顆粒絮凝體浮上水面，出水COD及SS去除率分別為40％～45％、95％～98％。
4生物法
生物法是利用微生物，主要是細菌的代謝作用，氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機物及部分不溶性有機物，并使其轉化為無害的穩定物質從而使廢水得到凈。生物法主要包括水解酸化法、活性污泥法、氧化溝法及生物接觸氧化法。
5水解酸化法
水解酸化法是一種介于好氧和厭氧之間的方法，主要用于處理含難降解有機物、可生化性不高的工業廢水。它是利用有機物厭氧分解過程中酸性發酵階段的特點，將某些難降解的大分子有機物轉化為易被微生物降解的小分子有機物，從而改善廢水的可生化性。如用水解酸化處理順丁和丁苯橡膠混合廢水，當進水COD負荷0.55kg/m3·d及停留時間6.7h時，出水BOD/COD值由處理前的0.44提高到0.56且未檢出苯乙烯，保證了后續好氧工藝處理效果。
6活性污泥法
活性污泥法是利用活性污泥中的各種微生物具有很強吸附和氧化分解有機物的能力來處理有機廢水的一種方法。用傳統活性污泥法處理茶多酚生產加工廢水的中型試驗表明，進水COD平均質量濃度為801mg/L，經鼓曝處理后，二沉池出水COD平均去除率為59.2％。
7氧化溝法
氧化溝又稱為“環形曝氣池”、“無終端的曝氣系統”，其曝氣池呈封閉的溝渠型，污水和活性污泥的混合液在其中不斷的循環流動。作為一種革新的活性污泥法工藝，氧化溝法不需設置初沉池和污泥消化池，但在去除BOD方面比傳統活性污泥法效果更好，運行也更加穩定可靠。將茶多酚生產加工廢水與生活廢水按一定比例混合后用氧化溝工藝處理，BOD去除率達69％～93％。
8生物接觸氧化法
生物接觸氧化法是目前工業廢水生物處理廣泛采用的一種方法。因其負荷高、有機物去除效果好而成為水解酸化工藝的后續好氧處理工藝。以生物接觸氧化法處理茶多酚生產加工廢水，在進水水溫19～33℃、pH為6.6～7.3、氣水比15∶1、池內DO≥2mg/L及停留時間6.7h時，出水COD及BOD的平均去除率分別為83.7％、89.6％。4各種處理方法比較茶多酚生產加工廢水的各種處理方法比較，見表1。5存在問題及發展方向茶多酚生產加工廢水是一種處理難度較大的廢水，單獨采用物理化學法、化學法或生物法處理，效果不太理想，廢水難以達標排放。近年來研究人員嘗試將三種方法組合使用并取得良好效果。用SBR－無煙煤－石英砂雙層濾料過濾－活性炭吸附工藝處理茶多酚生產加工廢水，結果表明，進水COD為1020mg/L左右時，最佳進水期1h、反應期4h、沉淀期2h、排水期0.5h、閑置期0h、曝氣采用非限量曝氣，出水COD、濁度、色度分別降至40mg/L以下、0.75NTU及0，可回用于生產。用混凝沉降－水解酸化－接觸氧化－砂濾工藝處理丁苯橡膠廢水，COD、BOD和SS的去除率分別在95％、95％及70％以上，其水質參數均達到GB8978－1996綜合污水一級排放標準，可在現有裝置上實現中水回用。因此，采用生物+物理化學法或化學處理效率會更加提高。
工藝選擇
在試驗中廢水不經預處理而直接進行好氧生化處理時，在溫度為35℃的條件下一般5～9d也出現了菌膠團解體現象。由此可知，對該廢水直接進行好氧生化處理是不可行的。由于該廢水中所含大都為天然物質，其分子質量較大，而采用水解酸化可使水中的高分子物質在產酸菌的作用下分解為小分子，減少好氧處理的負荷，同時在厭氧條件下也可使廢水中殘留的茶多酚得到部分降解，雖對COD去除率很低，停留24h去除率僅為9.5％，對茶多酚的去除率也很低，但廢水的可生化性卻提高了19.3％。廢水通過水解酸化后接入接觸氧化工藝，微生物附著在填料上不易流失，可適應間歇生產的要求。由于在預處理階段很難將茶多酚去除完全，而好氧對茶多酚基本沒有降解作用，因而在預處理階段對茶多酚的去除是否完全對于廢水處理的效果是至關重要的。接觸氧化水力停留時間為12h時COD的平均去除率可達到85％，最后廢水進入二次沉淀池沉淀后通過集水池排放至余姚市城市污水處理廠。考慮到該廠所處地區要求的排放標準為COD≤500mg/L、BOD5≤300mg/L、SS≤400mg/L，因此可以確定該廢水處理工程工藝流程。
根據上面的敘述，我們可以知道，盡管茶多酚生產加工廢水處理工藝發展到現在已經比較成熟，但是在茶多酚生產加工廢水處理這一領域上，仍存在很多問題，僅靠單一的處理工藝是很難使出水達標排放的，必須對現有的工藝進行集成，采用多種工藝聯合處理的方法，才能達標排放，甚至是變廢為寶，實現資源綜合利用的目的。如果掌握了以上技術，茶多酚生產加工廢水就能找到一種真正工藝簡單、操作簡便、處理徹底、節省能源且成本低廉的處理方法。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種茶多酚生產加工廢水處理裝置及方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種茶多酚生產加工廢水處理裝置，包括基礎設施，所述基礎設施由格柵井、集水池、反應池、初沉池、氣浮池、調節池、水解池、接觸氧化池、二沉池、排放井和污泥濃縮池組成，基礎設施之間相互組合形成收集系統、物化處理系統、生化處理系統、加藥系統、供氧系統、污泥處理系統和電氣控制系統；所述收集系統由格柵井及集水池組成；物化處理系統由反應池、初沉池及氣浮池組成；生化處理系統由水解池、接觸氧化池及二沉池組成；加藥系統由加藥泵及加藥桶組成；供氧系統由離心風機及管道組成；污泥處理系統由污泥濃縮池、螺桿泵及板框壓濾機組成；還包括控制柜和PLC，控制柜與PLC組成電氣控制系統。
作為本發明進一步的方案：所述收集系統的集水池進行集水后將水分別輸送到反應池和氣浮池，加藥桶通過加藥泵分別與反應池、氣浮池連接，反應池與初沉池連接，氣浮池與初沉池的液體輸出端與調節池連接，初沉池的污泥輸出端與污泥濃縮池連接，調節池與水解池連接，水解池的輸出端連接接觸氧化池，接觸氧化池的輸出端與二沉池連接，離心風機的輸出管道伸入到調節池、接觸氧化池的內部，所述水解池、二沉池的污泥輸出端均與污泥濃縮池連接，污泥濃縮池的輸出端連接有污泥泵，污泥泵輸出端與脫水機房連接，在污泥泵與脫水機房的管道上還設有管道混合器，所述二沉池的液體輸出端連接排放井。
作為本發明進一步的方案：所述反應池與氣浮池的內部均設有攪拌機。
作為本發明進一步的方案：所述脫水機房內部設有脫水機械。
利用上述茶多酚生產加工廢水處理裝置進行廢水處理的方法，包括以下步驟：
第一步、廠區含茶多酚廢水及含脂廢水分開進入粗格柵，粗格柵將廢水中直徑大于2cm的垃圾過濾掉，然后含茶多酚廢水及含脂廢水并聯分開接入集水池；
第二步、集水池收集到一定水量并達到液位后分別由提升泵提升至反應池及氣浮池，通過向反應池投加PAC與含茶多酚廢水混合反應沉淀去除廢水中大部分的茶多酚物質，再通過氣浮池氣浮去除含脂廢水中各種脂類物質，經過反應沉淀后的茶多酚廢水及氣浮過的含脂廢水一同匯入調節池；
第三步、調節池的綜合廢水調節均勻后通過提升泵泵入水解池，廢水經過厭氧水解，厭氧菌將大分子有機物降解為小分子有機物，通過厭氧菌分解吸收，將小分子有機物進一步分解并吸收，為下一步接觸氧化做好準備；
第四步、廢水進入接觸氧化池，經過接觸氧化池的好氧菌進一步吸收分解，廢水的COD進一步降低，處理過的水重力流入二沉池沉淀，下層污泥進入污泥濃縮池，上層清水如處理達標，則直接排入污水管網，如出水不能達標，則出水通過離心泵泵入水解池進一步循環處理；
第五步、二沉池中的水流入排放井達標排放。
與現有技術相比，本發明由收集系統、物化處理系統、生化處理系統、加藥系統、供氧系統、污泥處理系統、電氣控制系統組成，通過多種系統的協同工作，能夠保證茶多酚生產加工廢水在處理系統得到充分有效的反應和處理，并且，本發明工藝簡單、操作簡便、處理徹底、節省能源且成本低廉。
附圖說明
圖1為茶多酚生產加工廢水處理裝置的結構示意圖。
圖中：1-格柵井、2-集水池、3-反應池、4-初沉池、5-氣浮池、6-調節池、7-水解池、8-接觸氧化池、9-二沉池、10-排放井、11-污泥濃縮池、12-離心風機、13-污泥泵、14-管道混合器、15-脫水機械、16-加藥泵。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
請參閱圖1，一種茶多酚生產加工廢水處理裝置，包括基礎設施，所述基礎設施由格柵井1、集水池2、反應池3、初沉池4、氣浮池5、調節池6、水解池7、接觸氧化池8、二沉池9、排放井10和污泥濃縮池11組成，基礎設施之間相互組合形成收集系統、物化處理系統、生化處理系統、加藥系統、供氧系統、污泥處理系統和電氣控制系統；所述收集系統由格柵井1及集水池2組成；物化處理系統由反應池3、初沉池4及氣浮池5組成；生化處理系統由水解池7、接觸氧化池8及二沉池9組成；加藥系統由加藥泵16及加藥桶組成；供氧系統由離心風機12及管道組成；污泥處理系統由污泥濃縮池11、螺桿泵及板框壓濾機組成；還包括控制柜和PLC，控制柜與PLC組成電氣控制系統。
所述收集系統的集水池2進行集水后將水分別輸送到反應池3和氣浮池5，加藥桶通過加藥泵16分別與反應池3、氣浮池5連接，反應池3與初沉池4連接，氣浮池5與初沉池4的液體輸出端與調節池6連接，初沉池4的污泥輸出端與污泥濃縮池11連接，調節池6與水解池7連接，水解池7的輸出端連接接觸氧化池8，接觸氧化池8的輸出端與二沉池9連接，離心風機12的輸出管道伸入到調節池6、接觸氧化池8的內部，所述水解池7、二沉池9的污泥輸出端均與污泥濃縮池11連接，污泥濃縮池11的輸出端連接有污泥泵13，污泥泵13輸出端與脫水機房連接，在污泥泵13與脫水機房的管道上還設有管道混合器14，所述二沉池9的液體輸出端連接排放井10。
所述反應池3與氣浮池5的內部均設有攪拌機。
所述脫水機房內部設有脫水機械15。
利用上述茶多酚生產加工廢水處理裝置進行廢水處理的方法，包括以下步驟：
第一步、廠區含茶多酚廢水及含脂廢水分開進入格柵井1，利用格柵井1中的粗格柵，粗格柵將廢水中直徑大于2cm的垃圾過濾掉，然后含茶多酚廢水及含脂廢水并聯分開接入集水池；
第二步、集水池2收集到一定水量并達到液位后分別由提升泵提升至反應池3及氣浮池5，通過向反應池3投加PAC與含茶多酚廢水混合反應沉淀去除廢水中大部分的茶多酚物質，再通過氣浮池5氣浮去除含脂廢水中各種脂類物質，經過反應沉淀后的茶多酚廢水及氣浮過的含脂廢水一同匯入調節池6；
第三步、調節池6的綜合廢水調節均勻后通過提升泵泵入水解池7，廢水經過厭氧水解，厭氧菌將大分子有機物降解為小分子有機物，通過厭氧菌分解吸收，將小分子有機物進一步分解并吸收，為下一步接觸氧化做好準備；
第四步、廢水進入接觸氧化池8，經過接觸氧化池8的好氧菌進一步吸收分解，廢水的COD進一步降低，處理過的水重力流入二沉池9沉淀，下層污泥進入污泥濃縮池11，上層清水如處理達標，則直接排入污水管網，如出水不能達標，則出水通過離心泵泵入水解池進一步循環處理；
第五步、二沉池中的水流入排放井達標排放。
生產廢水分兩股廢水分別包括含脂廢水及含茶多酚廢水，兩股廢水并聯分開進入集水池，然后由提升泵將含茶多酚廢水提升至反應池加藥反應，反應后進入初沉池沉淀，同時將含脂廢水提升至氣浮池并加藥氣浮，氣浮去脂后會同上述含去除茶多酚廢水一起進入調節池，在調節池曝氣調勻后再由提升泵依次提升至水解池、接觸氧化池及二沉池，最后通過排放井排放。保證了茶多酚生產加工廢水在處理系統得到充分有效的反應和處理。
本發明由收集系統、物化處理系統、生化處理系統、加藥系統、供氧系統、污泥處理系統、電氣控制系統組成，通過多種系統的協同工作，能夠保證茶多酚生產加工廢水在處理系統得到充分有效的反應和處理，并且，本發明工藝簡單、操作簡便、處理徹底、節省能源且成本低廉。
上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。