玉米秸秆燃料乙醇蒸馏废水及高氨氮预处理废水集成处理装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种玉米秸秆燃料乙醇蒸馏废水及高氨氮预处理废水集成处理装置与方法。其中厌氧流化床反应器设有圆柱形外壳体，内设圆柱形导流筒和三相分离器；气升式环流反应器设有圆柱形外壳体，外壳体内设置圆柱形导流筒，顶部设固液分离区；曝气生物滤床设有圆柱形外壳体，内设圆柱形导流筒，外设反冲洗泵。以厌氧流化床反应器中高温厌氧初级处理蒸馏废水，在气升式环流反应器共同降解厌氧出水和高氨氮预处理废水，最后在曝气生物滤床中深度处理好氧出水，集成系统结构简单紧凑，去除高浓度ＣＯＤ和氨氮效果好，蒸馏废水和预处理废水经集成系统处理后主要指标达到国家酒精行业废水一级排放标准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玉米秸秆燃料乙醇蒸馏废水及高氨氮预处理废水集成处理装置 与方法，属于酒精行业废水生物处理

技术介绍
采用生物质生产的燃料乙醇是一种重要的可再生能源，是石油燃料的一种重要替 代能源形式。燃料乙醇作为一种清洁能源，可减缓人类目前面临的能源危机、环境恶化等诸 多问题。在我国大部分燃料乙醇采用玉米、小麦及谷物等粮食原料发酵生产，原料来源及 成本问题限制了其大规模生产应用。农作物废弃物(秸秆)是一种来源广泛、价格低廉的生 物质燃料乙醇生产原料，是生产燃料乙醇的理想原料。其中，玉米秸秆是我国北方地区来源 丰富的理想的纤维素质燃料乙醇生产原料，近年来玉米秸秆燃料乙醇技术得到大力发展。玉米秸秆燃料乙醇生产工艺中，必须对原料进行预处理破坏木质纤维素的高级结 构以提高生产效率。其中，氨水浸泡法是一种非常有效的针对玉米秸秆、玉米芯的预处理方 法，将玉米秸秆在一定条件下在氨水中浸泡，可有效去除其中的木质素成分，可有效提高下 游乙醇生产效率。但此工艺中使用了大量氨水，会在燃料乙醇的生产阶段产生大量的氨氮 浓度较高的预处理废水，排放前需经净化处理去除氨氮及有机物以免对水环境造成污染。 同时，玉米秸秆经预处理后再进行酶水解和发酵，发酵液蒸馏乙醇后会残余大量高浓度有 机蒸馏废水，蒸馏废水中含有大量未利用的纤维素、半纤维素及五碳糖等生化性较差的有 机物，而且含有氮及磷等会引起水体富营养化的物质，直接排放不加以处理利用会造成水 体污染及资源浪费。目前对于乙醇废水的生物处理技术多针对于传统的小麦、玉米、谷物等淀粉原料， 处理方法一般为厌氧_好氧生物处理，厌氧工艺多采用UASB等高速反应器，此类反应器对 进水悬浮物含量要求较高，玉米秸秆燃料乙醇蒸馏废水中悬浮物含量高，且含有较多纤维 素、半纤维素、木质素及五碳糖等可生化性差的物质，传统针对淀粉基原料的方法对其降解 效果较差；好氧阶段多采用SBR、氧化塘及氧化沟等工艺，此类工艺对高氨氮废水去除效果 较差。集成装置中厌氧阶段采用高传质及高污泥浓度的厌氧流化床反应器，在反应器内添 加载体保持高活性污泥浓度，增强对可生化性差的有机物的去除效果；好氧阶段采用氨氮 去除效率高的气升式环流反应器，通过添加载体及增强三相传质来高效降解废水中的氨 氮；最终采用曝气生物滤床保证出水水质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对秸秆燃料乙醇高浓度蒸馏废水与高氨氮预处理 废水的高效降解及脱氨氮的集成处理装置与方法。该装置与方法可高效去除燃料乙醇废水 中的有机污染物及氨氮。本专利技术中，厌氧阶段采用高温厌氧流化床，设置导流筒加强传质，投加活性炭载体保持高污泥浓度，COD去除效率高；好氧阶段采用高效气升式内环流反应 器，气液固三相传质效率高，投加活性炭载体保持高活性污泥浓度，同时在好氧反应器内处 理厌氧出水和高氨氮预处理废水，可大大提高预处理废水中的氨氮去除率；三级处理阶段 采用曝气生物滤床，投加高比表面积活性炭附着生物膜生长，可同时吸附及生物降解好氧 出水中难降解的污染物及色度，得到高质量出水。出水水质主要指标达到国家酒精行业废 水一级排放标准。玉米秸秆燃料乙醇废水经简单过滤预处理直接进水，厌氧_好氧阶段反 应器内通过添加高比表面积载体保持高活性污泥浓度，设置导流筒加强传质，三级处理生 物滤床控制出水质量，集成系统对进水水质耐受性高，抗冲击负荷性高，长期运行稳定，出 水水质好，产气量大，因此集成系统中处理玉米秸秆燃料乙醇工艺废水具有很大的实际应 用价值。本专利技术是通过下述技术方案加以实现的一种玉米秸秆燃料乙醇高浓度蒸馏废水及高氨氮预处理废水的处理装置，装置位 于燃料乙醇生产工艺后继废水处理阶段，进水分别来自秸秆预处理阶段的高氨氮预处理废 水和乙醇蒸馏工艺的蒸馏废水；在厌氧流化床生物反应器2和好氧气升式环流生物反应器 9之间设置有厌氧出水和预处理废水混合槽8 ；厌氧流化床生物反应器内设置有流化床反 应器导流筒3和三相分离器5，厌氧流化床生物反应器2外壳体和流化床反应器导流筒3的 中轴线重叠，顶部设置三相分离器5 ；好氧气升式环流生物反应器9内设置有环流反应器导 流筒10，好氧气升式环流生物反应器外壳体和环流反应器导流筒的中轴线重叠，好氧气升 式环流生物反应器顶部设置有沉降区12，沉降区经管路连接外设的沉降器19 ；曝气生物滤 床21内设置有滤床导流筒22、布水器24和气体分布器25，生物滤床反应器外壳体和滤床 导流筒的中轴线重叠，滤床导流筒22顶部设置布水器24，生物滤床反应器底部设置气体分 布器25，外设反冲洗泵26。在处理装置中，厌氧流化床生物反应器2，设有圆柱形外壳体，高径比 9 1-11 1，内设圆柱形导流筒，直径为外壳体的65-75 %，导流筒高度为外壳体的 80-85% ；所述的好氧气升式环流生物反应器9设有圆柱形外壳体，外壳体横截面为圆形，高 径比10 1，内设圆柱形导流筒，导流筒直径为外壳体的65-70%，导流筒高度为外壳体的 85-90%;所述曝气生物滤床21设有圆柱形外壳体，外壳体横截面为圆形，高径比为3 1， 内设圆柱形导流筒，导流筒直径为外壳体的50-65%，导流筒高度为外壳体的90-95%。一种玉米秸秆燃料乙醇高浓度蒸馏废水及高氨氮预处理废水的处理方法，步骤如 下1)厌氧流化床生物反应器通过进水口接种污泥，接种物为普通污水处理厂厌氧污泥， 接种量为反应器体积的25-50%，同时投加占反应器体积5-10%的粒径为0. 8-1. 3mm的活 性碳颗粒载体，加入自来水稀释燃料乙醇蒸馏废水，COD为5000mg/L左右，控制反应器温度 53-55°C，液体上流速率8. 0-11. 3m/h,间歇驯化5_8天，然后连续进水，当出水COD去除率高 于75%提高反应器有机负荷30-50%，至原水直接进水，连续进原水10-20天，至COD去除 率稳定在80-90 %，反应器内活性污泥在载体上附着形成生物膜，反应器内活性污泥在载体 上附着形成生物膜，完成启动厌氧反应器，即可进行玉米秸秆燃料乙醇蒸馏废水厌氧一级 处理；2)以步骤1方法启动完成的厌氧流化床生物反应器，玉米秸秆燃料乙醇高浓度蒸 馏废水，PH 4. 1-4. 7，COD 15000-35000mg/L，悬浮物含量 SS 3760_9015mg/L ；厌氧反应器运行温度53-55°C，进水泵调节水力停留时间30-55h，回流泵调节出水回流速率，使反应器 内液体上流速率达到8. 0-11. 3m/h，出水溢出至沉降器，经自然沉降，上清液作为气升式环 流反应器进水；3)气升式环流生物反应器接种城市污水处理厂好氧污泥，接种量为反应器体积的 20-40%，投加粒径为0. 8mm-l. 3mm的活性碳颗粒载体，投加量为反应器体积的3_5%，预处 理废水COD为652-910mg/L，氨氮为450_598mg/L，厌氧出水经自然沉降，上清液与高氨氮预 处理废水，以体积比1 4-1 6混勻，用自来水稀释至原浓度的20%-50%，注入好氧气 升式环流生物反应器，调节进气流量，开始曝气，间歇驯化，每24h或者COD及氨氮去除率大 于75 %时换水，间歇驯化3-5天，然后连续进水，进水COD及氨氮去除率大于75 %时提高进 水浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玉米秸秆燃料乙醇高浓度蒸馏废水及高氨氮预处理废水的处理装置，装置位于燃料乙醇生产工艺后继废水处理阶段，进水分别来自秸秆预处理阶段的高氨氮预处理废水和乙醇蒸馏工艺的蒸馏废水，其特征是在厌氧流化床生物反应器（２）和好氧气升式环流生物反应器（９）之间设置有厌氧出水和预处理废水混合槽（８）；厌氧流化床生物反应器内设置有流化床反应器导流筒（３）和三相分离器（５），厌氧流化床生物反应器（２）外壳体和流化床反应器导流筒（３）的中轴线重叠，顶部设置三相分离器（５）；好氧气升式环流生物反应器（９）内设置有环流反应器导流筒（１０），好氧气升式环流生物反应器外壳体和环流反应器导流筒的中轴线重叠，好氧气升式环流生物反应器顶部设置有沉降区（１２），沉降区经管路连接外设的沉降器（１９）；厌氧曝气生物滤床（２１）内设置有滤床导流筒（２２）、布水器（２４）和气体分布器（２５），生物滤床反应器外壳体和滤床导流筒的中轴线重叠，滤床导流筒（２２）顶部设置布水器（２４），生物滤床反应器底部设置气体分布器（２５），外设反冲洗泵（２６）。

【技术特征摘要】
一种玉米秸秆燃料乙醇高浓度蒸馏废水及高氨氮预处理废水的处理装置，装置位于燃料乙醇生产工艺后继废水处理阶段，进水分别来自秸秆预处理阶段的高氨氮预处理废水和乙醇蒸馏工艺的蒸馏废水，其特征是在厌氧流化床生物反应器(2)和好氧气升式环流生物反应器(9)之间设置有厌氧出水和预处理废水混合槽(8)；厌氧流化床生物反应器内设置有流化床反应器导流筒(3)和三相分离器(5)，厌氧流化床生物反应器(2)外壳体和流化床反应器导流筒(3)的中轴线重叠，顶部设置三相分离器(5)；好氧气升式环流生物反应器(9)内设置有环流反应器导流筒(10)，好氧气升式环流生物反应器外壳体和环流反应器导流筒的中轴线重叠，好氧气升式环流生物反应器顶部设置有沉降区(12)，沉降区经管路连接外设的沉降器(19)；厌氧曝气生物滤床(21)内设置有滤床导流筒(22)、布水器(24)和气体分布器(25)，生物滤床反应器外壳体和滤床导流筒的中轴线重叠，滤床导流筒(22)顶部设置布水器(24)，生物滤床反应器底部设置气体分布器(25)，外设反冲洗泵(26)。2.如权利要求1所述的处理装置，其特征是所述的厌氧流化床生物反应器(2)，设有圆 柱形外壳体，高径比9 1-11 1，内设圆柱形导流筒，导流筒直径为外壳体的65-75%，导 流筒高度为外壳体的80-85%;所述的好氧气升式环流生物反应器(9)设有圆柱形外壳体， 外壳体横截面为圆形，高径比10 1，内设圆柱形导流筒，导流筒直径为外壳体的65-70%， 导流筒高度为外壳体的85-90% ；所述厌氧曝气生物滤床(21)设有圆柱形外壳体，外壳体 横截面为圆形，高径比为3 1，内设圆柱形导流筒，导流筒直径为外壳体的50-65%，导流 筒高度为外壳体的90-95%。3.—种玉米秸秆燃料乙醇高浓度蒸馏废水及高氨氮预处理废水的处理方法，其特征是 步骤如下1)厌氧流化床生物反应器通过进水口接种污泥，接种物为普通污水处理厂厌氧污泥， 接种量为反应器体积的25-50%，同时投加占反应器体积5-10%的粒径为0. 8-1. 3mm的 活性碳颗粒载体，加入自来水稀释5倍的玉米秸秆燃料乙醇蒸馏废水，控制反应器温度 53-55°C，液体上流速率8. 0-11. 3m/h,间歇驯化5_8天，然后连续进水，当出水COD去除率高 于75%提高反应器有机负荷30-50%，至原水直接进水，连续进原水10-20天，至COD去除 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻建平，邱春生，贾晓强，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]