白酒工业废水治理技术研究进展
发布时间：2021-12-10 23:25
酿酒废水具有高COD、BOD、氨氮、总氮、总磷、SS和低pH等特点,处理较困难。行业内采用物理、化学、生物和联合方法治理酿酒废水,不同技术所采用的技术原理和工艺路线各不相同,并由此表现出各自的优点和不足。本文针对国内白酒酿造过程中产生的废水,系统比较分析了不同处理方法在工艺特点、建设成本、处理效果等方面的差别,总结了处理过程中存在的问题,最后展望了未来此类废水处理新技术的研究方向。
【文章来源】：中国资源综合利用. 2020,38(10)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
酿酒废水处理工艺基本流程
为降低进入生物系统的废水的生物毒性,提高生物处理系统的稳定性和去污效率,人们需要对原水进行前处理。常用的物理化学前处理手段有混凝、气浮、AOPs、铁碳微电解、电絮凝、三维电极法等。卢洁等人[10]采用“固液分离-气浮-水解-UASB-SBR-活性炭”组合工艺处理白酒锅底水,其对废水色度、TP、COD的去除效果显著。Moreira等人[12]采用电化学高级氧化将难溶性物质矿化或转化为小分子物质,以供后期生物处置。图5给出了AOPs在废水处理中的作用,通过氧化工艺,使自由基与有机污染物发生加成、取代、电子转移以及断键等,将酿酒废水中的大分子有机物氧化成可生物降解的小分子物质,降低有机物的生物毒性,提高废水的可生化性能[13-15]。刘艳[16]采用铝钛电极电絮凝法处理造纸废水,COD去除率为62.4%,铝耗和电耗成本约25.5元/m3。物理化学方法作为前处理手段,可以高效快速降低废水中的TP和COD,但是加药会让剩余污泥凭空多出50%～70%,污泥的处理处置进一步加大了废水处理成本。生物系统包括厌氧处理和好氧处理,利用微生物自身的不断繁殖来去除有机污染物,生物系统在废水处理中贡献较低的运行费用。但生物系统需要相对较长的停留时间,使其在前期的基建投资费用中占据相当大的比例。常见适合于白酒酿造废水处理的厌氧生物反应器有上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、内循环厌氧反应器(IC)、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)、上流式污泥床-过滤器(UBF)、厌氧过滤器(AF)和折流式厌氧反应器(ABR)等。好氧处理方式有序批式活性污泥法(SBR)、周期循环活性污泥法(CASS)以及生物接触氧化法、膜生物反应器(MBRs)、固定床生物膜反应器(FBBRs)、移动床生物膜反应器(MBBRs)等。
研究发现,生物膜系统对微污染物的去除效率存在差异,生物膜反应器中使用的载体是影响去除效率波动的最重要的因素之一。生物膜的形成是生物和非生物共同作用的结果,具体包括微生物群落的多样性、载体表面的物理性质(表面粗糙度、孔隙结构、比表面积)、载体表面的化学性质(表面官能团)、环境因素(pH、温度)等。在众多的因素中,载体的理化性质对生物膜的形成起着决定性作用。图6具体展示了目前市场上常用的生物膜载体以及科学前沿正在攻克的新颖生物膜载体类型。火山岩、陶粒等无机材料载体渗透性差,而大多商业性载体多由塑料(如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯HDPE等)制成,表现出弱的亲水性,表面带有负电荷,这与原本带负电荷的微生物相斥,不利于微生物的黏附以及提高其与污染物之间的传质速率[29]。其各类型生物膜载体优缺点如表3所示。发展优越性能的新颖生物膜载体,对于攻克高效去污技术至关重要。其中采用废弃生物质制备得到的生物炭,具有高比表面积、高孔隙结构、丰富的表面活性官能基团、一定的导电性等优势[30],表现出优异的负载特性和吸附特性,可为微生物的寄居提供优良的环境,高效实现微生物固定化,作为MBBRs新型载体材料,其具有非常好的发展与应用前景。表3 各生物膜载体优缺点及作用 生物膜载体 优点 缺点 作用 无机载体 比表面积大,孔隙结构丰富 渗透性差,流动阻力大,生物膜形成缓慢 为微生物附着提供良好的环境,使微生物免受冲击负荷 活性有机载体 生物相容性好,亲水性好 机械强度低,传质性能差,微生物降解快 为促进微生物生长提供固定碳源 惰性有机载体 密度低,稳定性好,耐生物降解,耐老化 表面光滑使生物亲和性低,亲水性较差 为微生物附着提供居住载体 缓释载体 速率稳定,提供营养源/电子给体 成本高,恶化出水水质 固相碳源/电子供体 亲水载体 生物亲和性高 成本高,制备方法繁杂 形成的生物膜持久性好 亲电载体 弱化微生物与载体表面间的斥力作用 成本高 提高载体亲和性 磁性载体 促进生物膜形成,启动时间短 成本高 改变微生物细胞膜通透性,促进微生物新陈代谢,加快对污染物的降解 氧化还原介质载体 去除顽固性有机物 成本高,药剂易溶解 提高难降解污染物还原转化率
【参考文献】：
期刊论文
[1]高级氧化技术处理难降解有机污染物研究进展[J]. 赵妍. 广东化工. 2019(04)
[2]MBBR工艺在石油化工废水中的研究与应用[J]. 王红梅. 化工管理. 2018(06)
[3]UASB+二级接触氧化组合工艺处理酒厂废水工程实例[J]. 许炜,高慧琴,牛晨雨,李雪飞,黄永炳. 工业水处理. 2017(12)
[4]UASB处理高浓度酿酒废水工程实例及安全措施[J]. 王菁. 中国人口·资源与环境. 2016(S1)
[5]IC厌氧反应器-接触氧化-曝气生物滤池处理酿酒废水[J]. 苏先真. 广州化工. 2016(01)
[6]臭氧+生物滤池组合工艺深度处理酿酒废水应用研究[J]. 崔迎,赵伟伟,褚文玮. 水处理技术. 2015(11)
[7]IC-生物接触氧化工艺处理仁怀某白酒废水工程实例及调试[J]. 张勇,陶杰,马三剑,严凯. 水处理技术. 2014(05)
[8]白酒厂废水处理工程实例分析[J]. 周健,陈蒙恩,余欢,倪斌,明红梅,姚霞,朱莉莉. 酿酒科技. 2014(05)
[9]CASS工艺在酿酒废水好氧处理中的设计与应用[J]. 苏红,王海峰. 山东工业技术. 2013(10)
[10]UASB+缺氧+二级接触氧化组合工艺处理酿酒废水[J]. 王倩,楚昊. 贵州化工. 2011(05)
博士论文
[1]铝钛电极电絮凝法处理造纸废水工艺及机理的研究[D]. 刘艳.陕西科技大学 2015
硕士论文
[1]基于生物亲和性载体连续流MBBR的同步硝化反硝化性能研究[D]. 贾光跃.大连理工大学 2019
[2]黄鹤楼酒业酿造废水处理工程设计[D]. 夏林.武汉工程大学 2015
[3]微生物絮凝剂产生菌的筛选及其在白酒废水处理中的应用[D]. 马懿.四川理工学院 2012
[4]ABR+接触氧化组合工艺在酿酒废水处理工程中的应用研究[D]. 文芒.西南交通大学 2010
[5]中国白酒包装设计与酒文化的研究[D]. 袁美.苏州大学 2009
[6]两级厌氧－好氧－固定化硝化细菌处理酿酒废水的试验研究[D]. 叶笑风.上海交通大学 2007
本文编号：3533584
【文章来源】：中国资源综合利用. 2020,38(10)
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
酿酒废水处理工艺基本流程
为降低进入生物系统的废水的生物毒性,提高生物处理系统的稳定性和去污效率,人们需要对原水进行前处理。常用的物理化学前处理手段有混凝、气浮、AOPs、铁碳微电解、电絮凝、三维电极法等。卢洁等人[10]采用“固液分离-气浮-水解-UASB-SBR-活性炭”组合工艺处理白酒锅底水,其对废水色度、TP、COD的去除效果显著。Moreira等人[12]采用电化学高级氧化将难溶性物质矿化或转化为小分子物质,以供后期生物处置。图5给出了AOPs在废水处理中的作用,通过氧化工艺,使自由基与有机污染物发生加成、取代、电子转移以及断键等,将酿酒废水中的大分子有机物氧化成可生物降解的小分子物质,降低有机物的生物毒性,提高废水的可生化性能[13-15]。刘艳[16]采用铝钛电极电絮凝法处理造纸废水,COD去除率为62.4%,铝耗和电耗成本约25.5元/m3。物理化学方法作为前处理手段,可以高效快速降低废水中的TP和COD,但是加药会让剩余污泥凭空多出50%～70%,污泥的处理处置进一步加大了废水处理成本。生物系统包括厌氧处理和好氧处理,利用微生物自身的不断繁殖来去除有机污染物,生物系统在废水处理中贡献较低的运行费用。但生物系统需要相对较长的停留时间,使其在前期的基建投资费用中占据相当大的比例。常见适合于白酒酿造废水处理的厌氧生物反应器有上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、内循环厌氧反应器(IC)、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)、上流式污泥床-过滤器(UBF)、厌氧过滤器(AF)和折流式厌氧反应器(ABR)等。好氧处理方式有序批式活性污泥法(SBR)、周期循环活性污泥法(CASS)以及生物接触氧化法、膜生物反应器(MBRs)、固定床生物膜反应器(FBBRs)、移动床生物膜反应器(MBBRs)等。
研究发现,生物膜系统对微污染物的去除效率存在差异,生物膜反应器中使用的载体是影响去除效率波动的最重要的因素之一。生物膜的形成是生物和非生物共同作用的结果,具体包括微生物群落的多样性、载体表面的物理性质(表面粗糙度、孔隙结构、比表面积)、载体表面的化学性质(表面官能团)、环境因素(pH、温度)等。在众多的因素中,载体的理化性质对生物膜的形成起着决定性作用。图6具体展示了目前市场上常用的生物膜载体以及科学前沿正在攻克的新颖生物膜载体类型。火山岩、陶粒等无机材料载体渗透性差,而大多商业性载体多由塑料(如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯HDPE等)制成,表现出弱的亲水性,表面带有负电荷,这与原本带负电荷的微生物相斥,不利于微生物的黏附以及提高其与污染物之间的传质速率[29]。其各类型生物膜载体优缺点如表3所示。发展优越性能的新颖生物膜载体,对于攻克高效去污技术至关重要。其中采用废弃生物质制备得到的生物炭,具有高比表面积、高孔隙结构、丰富的表面活性官能基团、一定的导电性等优势[30],表现出优异的负载特性和吸附特性,可为微生物的寄居提供优良的环境,高效实现微生物固定化,作为MBBRs新型载体材料,其具有非常好的发展与应用前景。表3 各生物膜载体优缺点及作用 生物膜载体 优点 缺点 作用 无机载体 比表面积大,孔隙结构丰富 渗透性差,流动阻力大,生物膜形成缓慢 为微生物附着提供良好的环境,使微生物免受冲击负荷 活性有机载体 生物相容性好,亲水性好 机械强度低,传质性能差,微生物降解快 为促进微生物生长提供固定碳源 惰性有机载体 密度低,稳定性好,耐生物降解,耐老化 表面光滑使生物亲和性低,亲水性较差 为微生物附着提供居住载体 缓释载体 速率稳定,提供营养源/电子给体 成本高,恶化出水水质 固相碳源/电子供体 亲水载体 生物亲和性高 成本高,制备方法繁杂 形成的生物膜持久性好 亲电载体 弱化微生物与载体表面间的斥力作用 成本高 提高载体亲和性 磁性载体 促进生物膜形成,启动时间短 成本高 改变微生物细胞膜通透性,促进微生物新陈代谢,加快对污染物的降解 氧化还原介质载体 去除顽固性有机物 成本高,药剂易溶解 提高难降解污染物还原转化率
【参考文献】：
期刊论文
[1]高级氧化技术处理难降解有机污染物研究进展[J]. 赵妍. 广东化工. 2019(04)
[2]MBBR工艺在石油化工废水中的研究与应用[J]. 王红梅. 化工管理. 2018(06)
[3]UASB+二级接触氧化组合工艺处理酒厂废水工程实例[J]. 许炜,高慧琴,牛晨雨,李雪飞,黄永炳. 工业水处理. 2017(12)
[4]UASB处理高浓度酿酒废水工程实例及安全措施[J]. 王菁. 中国人口·资源与环境. 2016(S1)
[5]IC厌氧反应器-接触氧化-曝气生物滤池处理酿酒废水[J]. 苏先真. 广州化工. 2016(01)
[6]臭氧+生物滤池组合工艺深度处理酿酒废水应用研究[J]. 崔迎,赵伟伟,褚文玮. 水处理技术. 2015(11)
[7]IC-生物接触氧化工艺处理仁怀某白酒废水工程实例及调试[J]. 张勇,陶杰,马三剑,严凯. 水处理技术. 2014(05)
[8]白酒厂废水处理工程实例分析[J]. 周健,陈蒙恩,余欢,倪斌,明红梅,姚霞,朱莉莉. 酿酒科技. 2014(05)
[9]CASS工艺在酿酒废水好氧处理中的设计与应用[J]. 苏红,王海峰. 山东工业技术. 2013(10)
[10]UASB+缺氧+二级接触氧化组合工艺处理酿酒废水[J]. 王倩,楚昊. 贵州化工. 2011(05)
博士论文
[1]铝钛电极电絮凝法处理造纸废水工艺及机理的研究[D]. 刘艳.陕西科技大学 2015
硕士论文
[1]基于生物亲和性载体连续流MBBR的同步硝化反硝化性能研究[D]. 贾光跃.大连理工大学 2019
[2]黄鹤楼酒业酿造废水处理工程设计[D]. 夏林.武汉工程大学 2015
[3]微生物絮凝剂产生菌的筛选及其在白酒废水处理中的应用[D]. 马懿.四川理工学院 2012
[4]ABR+接触氧化组合工艺在酿酒废水处理工程中的应用研究[D]. 文芒.西南交通大学 2010
[5]中国白酒包装设计与酒文化的研究[D]. 袁美.苏州大学 2009
[6]两级厌氧－好氧－固定化硝化细菌处理酿酒废水的试验研究[D]. 叶笑风.上海交通大学 2007
本文编号：3533584
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