公布日：2023.10.10
申請(qǐng)日：2023.06.13
分類號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F3/34(2023.01)N;C02F3/28(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/
24(2023.01)N;C02F103/32(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種咖啡初加工廢水處理方法和系統(tǒng)。該方法包括依次進(jìn)行的一次混凝沉淀、生化反應(yīng)和污泥沉淀步驟，生化反應(yīng)步驟至少包括厭氧階段，厭氧階段至少包括在厭氧反應(yīng)器內(nèi)投加甲烷菌強(qiáng)化劑用于在反應(yīng)器初始階段對(duì)甲烷菌進(jìn)行增殖和定向強(qiáng)化的步驟；所述甲烷菌強(qiáng)化劑包括微生物生長倍增劑和/或?qū)щ姴牧希辉谖勰喑恋聿襟E后還包括投加混凝劑的二次混凝沉淀步驟。該方法能夠提高厭氧消化和產(chǎn)甲烷的效率，改善出水水質(zhì)，使得出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978‑1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，出水可直接外排。
權(quán)利要求書
1.一種咖啡初加工廢水處理方法，包括依次進(jìn)行的一次混凝沉淀、生化反應(yīng)和污泥沉淀步驟，其特征在于，所述生化反應(yīng)步驟至少包括厭氧階段，所述厭氧階段至少包括在厭氧反應(yīng)器內(nèi)投加甲烷菌強(qiáng)化劑用于在反應(yīng)器初始階段對(duì)甲烷菌進(jìn)行增殖和定向強(qiáng)化的步驟；所述甲烷菌強(qiáng)化劑包括微生物生長倍增劑和/或?qū)щ姴牧希辉谖勰喑恋聿襟E后還包括投加混凝劑的二次混凝沉淀步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微生物生長倍增劑包括酶、氨基酸、多糖、信號(hào)分子和微量元素，投加量為20-5000mg/L；和/或，所述導(dǎo)電材料選自鐵系材料、熱解碳質(zhì)材料和磁鐵礦碳布中任一種或幾種的組合；優(yōu)選的，所述鐵系材料選自零價(jià)鐵、四氧化三鐵中任一種或幾種，投加量為5-50mM；優(yōu)選的，所述熱解碳質(zhì)材料選自活性炭、生物炭中任一種或幾種，投加量為5-25g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述二次混凝沉淀步驟為：污泥沉淀步驟得到的污水在多相反應(yīng)器中投加的混凝劑的作用下進(jìn)行多相反應(yīng)、絮凝，然后在濾料條件下過濾得到的出水外排；優(yōu)選的，所述混凝劑選自PAC、三氯化鐵和PAM中的任一種或幾種；優(yōu)選的，所述濾料選自石英砂、無煙煤和活性炭中任一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述一次混凝沉淀步驟包括對(duì)咖啡初加工廢水依次進(jìn)行初步固液分離、浮渣過濾+沉渣過濾+曝氣、絮凝+氣浮，以及均質(zhì)反應(yīng)階段；所述絮凝+氣浮階段為：在投加絮凝劑條件下對(duì)曝氣后的咖啡廢水進(jìn)行氣浮；所述絮凝劑選自聚合氯化鋁、三氯化鐵和PAM中任一種或幾種；所述均質(zhì)反應(yīng)階段為：對(duì)氣浮后的咖啡廢水調(diào)節(jié)pH為6.0～9.0，并加熱至35-37℃；優(yōu)選的，pH為6.0～8.0，更優(yōu)選的pH為6.8～7.2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括將所述厭氧反應(yīng)階段產(chǎn)生的甲烷經(jīng)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生熱和電步驟，熱用于均質(zhì)池加熱咖啡廢水，電用于污水處理裝置用電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述生化反應(yīng)步驟包括依次進(jìn)行的厭氧階段、缺氧階段和好氧階段，所述一次混凝沉淀步驟的出水進(jìn)行厭氧階段；好氧階段的出水進(jìn)行污泥沉淀分離為污泥和污水；所述厭氧反應(yīng)器為高效厭氧反應(yīng)器。
7.一種咖啡初加工廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，用于實(shí)施權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，包括依次連接的一次混凝沉淀段、生化反應(yīng)段、污泥沉淀段和二次混凝段；所述生化反應(yīng)段至少包括厭氧反應(yīng)器，所述厭氧反應(yīng)器連接有甲烷菌強(qiáng)化劑投加裝置。
8.根據(jù)權(quán)利7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一次混凝沉淀段包括依次連接的格柵、調(diào)節(jié)池、氣浮池和均質(zhì)池，所述均質(zhì)池與所述厭氧池連接；所述調(diào)節(jié)池為三級(jí)調(diào)節(jié)池，包括依次連接的漂浮物去除池、沉淀物去除池和曝氣池；和/或，所述二次混凝段為多相反應(yīng)過濾段，包括集成了過濾器的多相反應(yīng)器，所述多相反應(yīng)器內(nèi)添加有混凝劑，所述過濾器內(nèi)具有濾料。
9.根據(jù)權(quán)利8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，所述厭氧池產(chǎn)生的甲烷供給至所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量用于加熱所均質(zhì)池內(nèi)咖啡廢水。
10.根據(jù)權(quán)利7-9任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述生化反應(yīng)段包括依次連接的高效厭氧反應(yīng)器、缺氧池和好氧池；所述污泥沉淀段包括沉淀池，所述沉淀池分別與所述好氧池和二次混凝段連接。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中處理咖啡廢水時(shí)甲烷產(chǎn)生效率和厭氧消化效率較低，出水水質(zhì)無法達(dá)標(biāo)的缺陷，從而提供一種咖啡初加工廢水處理方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
一種咖啡初加工廢水處理方法，包括依次進(jìn)行的一次混凝沉淀、生化反應(yīng)和污泥沉淀步驟，所述生化反應(yīng)步驟至少包括厭氧階段，所述厭氧階段至少包括在厭氧反應(yīng)器內(nèi)投加甲烷菌強(qiáng)化劑用于在反應(yīng)器初始階段對(duì)甲烷菌進(jìn)行增殖和定向強(qiáng)化的步驟；
所述甲烷菌強(qiáng)化劑包括微生物生長倍增劑和/或?qū)щ姴牧希?/span>
在污泥沉淀步驟后還包括投加混凝劑的二次混凝沉淀步驟。
所述微生物生長倍增劑包括酶、氨基酸、多糖、信號(hào)分子和微量元素，投加量為20-5000mg/L。
和/或，所述導(dǎo)電材料選自鐵系材料、熱解碳質(zhì)材料和磁鐵礦碳布中任一種或幾種的組合；
優(yōu)選的，所述鐵系材料選自零價(jià)鐵、四氧化三鐵中任一種或幾種，投加量為5-50mM；
優(yōu)選的，所述熱解碳質(zhì)材料選自活性炭、生物炭中任一種或幾種，投加量為5-25g/L。
所述二次混凝沉淀步驟為：污泥沉淀步驟得到的污水在多相反應(yīng)器中投加的混凝劑的作用下進(jìn)行多相反應(yīng)、絮凝，然后在濾料條件下過濾得到的出水外排；
優(yōu)選的，所述混凝劑選自PAC、三氯化鐵和PAM中的任一種或幾種；
優(yōu)選的，所述濾料選自石英砂、無煙煤和活性炭中任一種或幾種。
所述一次混凝沉淀步驟包括對(duì)咖啡初加工廢水依次進(jìn)行初步固液分離、浮渣過濾+沉渣過濾+曝氣、絮凝+氣浮，以及均質(zhì)反應(yīng)階段；
所述絮凝+氣浮階段為：在投加絮凝劑條件下對(duì)曝氣后的咖啡廢水進(jìn)行氣浮；所述絮凝劑選自聚合氯化鋁、三氯化鐵和PAM中任一種或幾種；所述均質(zhì)反應(yīng)階段為：對(duì)氣浮后的咖啡廢水調(diào)節(jié)pH為6.0～9.0，并加熱至35-37℃；優(yōu)選的，pH為6.0～8.0，更優(yōu)選的pH為6.8～7.2。
還包括將所述厭氧反應(yīng)階段產(chǎn)生的甲烷經(jīng)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生熱和電步驟，熱用于均質(zhì)池加熱咖啡廢水，電用于污水處理裝置用電。
所述生化反應(yīng)步驟包括依次進(jìn)行的厭氧階段、缺氧階段和好氧階段，所述一次混凝沉淀步驟的出水進(jìn)行厭氧階段；好氧階段的出水進(jìn)行污泥沉淀分離為污泥和污水。
所述厭氧反應(yīng)器為高效厭氧反應(yīng)器。
一種咖啡初加工廢水處理系統(tǒng)，用于實(shí)施所述的方法，包括依次連接的一次混凝沉淀段、生化反應(yīng)段、污泥沉淀段和二次混凝段；
所述生化反應(yīng)段至少包括厭氧反應(yīng)器，所述厭氧反應(yīng)器連接有甲烷菌強(qiáng)化劑投加裝置。
所述一次混凝沉淀段包括依次連接的格柵、調(diào)節(jié)池、氣浮池和均質(zhì)池，所述均質(zhì)池與所述厭氧池連接；所述調(diào)節(jié)池為三級(jí)調(diào)節(jié)池，包括依次連接的漂浮物去除池、沉淀物去除池和曝氣池；
和/或，所述二次混凝段為多相反應(yīng)過濾段，包括集成了過濾器的多相反應(yīng)器，所述多相反應(yīng)器內(nèi)添加有混凝劑，所述過濾器內(nèi)具有濾料。
還包括熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，所述厭氧池產(chǎn)生的甲烷供給至所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，所述熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量用于加熱所均質(zhì)池內(nèi)咖啡廢水。
所述生化反應(yīng)段包括依次連接的高效厭氧反應(yīng)器、缺氧池和好氧池；
所述污泥沉淀段包括沉淀池，所述沉淀池分別與所述好氧池和二次混凝段連接。
本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1.本發(fā)明提供的一種咖啡初加工廢水處理方法，厭氧階段在厭氧反應(yīng)器內(nèi)投加甲烷菌強(qiáng)化劑用于在反應(yīng)器初始階段對(duì)甲烷菌進(jìn)行增殖和定向強(qiáng)化，從而提高厭氧消化和產(chǎn)甲烷的效率。所述甲烷菌強(qiáng)化劑包括微生物生長倍增劑和/或?qū)щ姴牧希渲形⑸锷L倍增劑用于加速微生物的生長繁殖，提升厭氧反應(yīng)的處理效率；導(dǎo)電材料促進(jìn)微生物之間直接的電子傳遞，提高甲烷產(chǎn)生效率。在此基礎(chǔ)上，二次混凝沉淀步驟通過投加混凝劑進(jìn)一步去除生化出水中的有機(jī)物、膠體和懸浮顆粒物，改善出水水質(zhì)，使得出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，出水可直接外排。
2.本發(fā)明的方法進(jìn)一步優(yōu)化微生物生長倍增劑和導(dǎo)電材料的組成和投加量，以進(jìn)一步提高厭氧效果效率。
3.本發(fā)明的方法進(jìn)一步優(yōu)化二次混凝沉淀步驟，其在多相反應(yīng)器中進(jìn)行，通過多相反應(yīng)器有效的消減生化段出水中的有機(jī)物。該多相反應(yīng)器突破傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀、結(jié)晶等溶液化學(xué)反應(yīng)，通過可在反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)微尺度異相渦旋流態(tài)的多介質(zhì)反應(yīng)球混合元件，強(qiáng)化了反應(yīng)器內(nèi)的微流態(tài)過程，大幅提高混凝劑與污水中污染物反應(yīng)、混合、沉淀、聚集等過程，從而顯著提高均相反應(yīng)與非均相聚集效果，具有反應(yīng)速率快、污染物除去率高且藥劑投加量低等優(yōu)勢(shì)。
同時(shí)該多相反應(yīng)器還集成了“過濾器”工藝，從而通過投加混凝劑與濾料的過濾和吸附作用，去除有機(jī)物、膠體和懸浮顆粒物。
4.本發(fā)明的方法進(jìn)一步優(yōu)化一次混凝沉淀步驟，使果膠部分除去，保留部分果膠進(jìn)入?yún)捬蹼A段被降解，以產(chǎn)生更多的甲烷氣體。具體的，一次混凝沉淀步驟將過濾后的咖啡污水在氣浮過程中通過投加絮凝劑除去部分果膠，在均質(zhì)階段通過添加CaO或Ca(OH)2等堿性藥劑調(diào)節(jié)pH的同時(shí)將部分果膠沉淀下來，但沉淀隨污水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器通過微生物的水解酸化和產(chǎn)甲烷兩階段實(shí)現(xiàn)降解。
通過均質(zhì)階段對(duì)廢水進(jìn)行加熱，保證厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度維持在37℃，進(jìn)而提升厭氧反應(yīng)器對(duì)污染物的去除效率，降低后續(xù)生化工藝的污染物負(fù)荷。
5.本發(fā)明的方法，厭氧階段產(chǎn)生的甲烷經(jīng)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生熱，并用于均質(zhì)池加熱咖啡廢水，保證厭氧反應(yīng)器內(nèi)的溫度穩(wěn)定在37℃；產(chǎn)生的電可滿足部分污水處理裝置的用電需求，降低系統(tǒng)能耗。
6.該方法結(jié)合咖啡加工產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，在保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的前提下，最大限度地降低廢水處理投資和運(yùn)行成本。從而，所述的咖啡初加工廢水處理方法能夠較為穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)咖啡廢水的達(dá)標(biāo)排放，整理處理流程簡單，可操作性強(qiáng)，投資少，占地面積小，能夠從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)咖啡廢水處理的達(dá)標(biāo)排放。
（發(fā)明人：王晉虎;董立戶;任文春;趙司南;馬曰娜）
