一种浓缩生化工艺处理味精废水的方法

专利名称：：一种浓缩生化工艺处理味精废水的方法
技术领域：
：本发明涉及一种工业废水的处理方法，特别是一种去除味精废水中有机物和氨氮并实现废水完全达标排放的浓縮生化工艺处理味精废水的方法。
背景技术：
：味精废水是工业废水中最难治理的废水之一。通过以水解葡萄糖为原料，利用谷氨酸棒杆菌在适宜的温度、生物素、微量元素、氮源和其它控制条件下发酵生产谷氨酸，并采用硫酸等电离交工艺提取谷氨酸后的废水，它具有"五高一低"的特点，即高CODm、高BODs、高硫酸根、高氨氮、高悬浮物和低pH。该废水排放到水域中，将严重地污染环境。为了消减污染，味精行业曾采用了厌氧好氧法、水解好氧法、SBR等生物法处理，处理结果均没有达到国家的有关规定。以味精高浓度废水为原料，通过微生物发酵的方法，制取酵母词料蛋白，并采用中国专利CN00122123.X酵母蛋白的絮凝气浮提取工艺提取酵母蛋白，大幅降低了废水中的有机质含量，经过上述技术处理的味精高浓度废水，固溶物浓度约为5。Be6°Be左右，其CODCT、BOD5值降低了50%左右，但仍具有"五高一低"的特点，特别是高硫酸根、高氨氮对微生物生长具有较强的抑制作用，采用常规的生物脱氮工艺处理，是不能达到国家排放标准的。
发明内容本发明考虑到上述废水中存在硫酸根、氨氮和有机物含量高的特点，提供了一种浓縮和生化相结合处理味精废水的方法，它采用如下的技术方案一种浓縮生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于它采用如下步骤A.将味精高浓度废水采用生物发酵法制取词料酵母，再用絮凝气浮法提取酵母蛋白；B.将上步所得的味精废水，采用多效真空蒸发器进行蒸发浓縮，再采用双效强制循环结晶和分离母液单效真空蒸发器再结晶以得到硫酸铵晶体和氨基酸母液；C.将B步中得到的蒸发凝结水和味精生产中其它步骤产生的中、低浓度废水采用多廊道、多因子分区可控、平推流生物除碳脱氮工艺处理。所述的味精高浓度废水，是通过以葡萄糖为原料，利用谷氨酸棒杆菌在适宜的温度、生物素、微量元素、氮源和其它控制条件下发酵生产谷氨酸，并采用硫酸等电离交提取工艺提取谷氨酸后的废水,它没有经过其它废水处理步骤，所以称为高浓度废水，一般CODer高于5000mg/l之间，NHAN浓度高于2000mg/l。所述的A步骤为常规的微生物发酵工艺，可以使如中国专利CN00122123.X所采用的提取方法，但所得的废水仍然具有"五高一低"的特点。将A步所得的味精废水，采用四效蒸发浓縮、双效强制循环结晶和分离母液单效再结晶的方法，这样就能将高浓度废水中的硫酸铵大部分结晶出来，有机物浓縮成氨基酸母液，使高浓度味精废水几乎实现了零排放。而中、低浓度味精废水如离交洗柱水、炭柱洗水、洗滤布水、洗罐水、淘米水以及B步骤蒸发浓縮后的蒸发凝结水等都是中、低浓度废水，该部分废水CODer在1505000mg/l之间，>^4+-1^在02000111§/1之间。采用蒸发浓縮的方法处理，投资与能耗是无法承受的，而采用常规的活性污泥法的硝化-反硝化生物脱氮工艺实现氨氮指标的达标排放也是十分困难的。本方法独创性地采用了CMWFPF工艺处理，实现对CODCT、NH4+-N、pH及DO等指标的沿程可控，提高了联合除碳脱氮的效果，并可相应降低处理费用和成本。在B步骤中，其原理是根据硫酸铵的溶解度特性，当含硫酸铵废水经蒸发浓縮达到其饱和浓度时，就会形成结晶，使之从废水中析出。为了适应硫酸铵的结晶，必须先把废水进行蒸发浓縮除去废水中80%以上的水分。蒸发这样大量的水分，需要花费巨大的热能，能源消耗量会占总成本80%以上，因此，本发明采用多效蒸发器对废水进行蒸发处理。根据温度梯度与节能可能性和物料特性，确定多效蒸发为四效降膜蒸发，并优选第一效加热蒸发温度低于95°C。作为优选，采用热泵技术，本发明选择从第二效抽取汁汽与生蒸汽混合作热源，加热第一效蒸发器，实现四效系统低温节能蒸发的目的。为了保持各效较高的传热系数，有利于操作的控制和积垢生成时间的延长，作为优选，采用逆流的进料方式。作为优选，要合理控制各效二次蒸汽的流速，减少雾沫夹带，并控制废水pH在3.0-4.5之间，降低蒸发凝结水中的CODcr、浓度。作为优选，所述的四效蒸发系统出料浓度控制在24Be°~25Be。。四效系统出料浓度低就会增加双效系统的能耗，出料的浓度控制过高，加热器容易因产生结晶而堵塞或易生成积垢影响传热效率。采用强制循环、双效结晶，优化浓度控制与传热效率，提高出料成品产率，降低能耗。作为优选，双效强制循环结晶罐出料控制浓度为50Be。55Be°。双效系统出料经一次离心分离硫酸铵后的母液称一次分离母液，浓度在32Be°~35Be°之间，其中硫酸铵几乎达到饱和浓度。为进一步降低一次分离母液中硫酸铵的含量，提高硫酸铵的得率，作为优选，将一次分离母液加10%~30%的四效系统出料液在单效结晶罐上进行再浓縮结晶，放罐浓度控制53Be。以上，有利于提高产量，降低运行成本。表1味精高浓度废水蒸发浓縮处理参数范围(蒸发能力为45吨/小时)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>在C步骤中，所述的味精中、低浓度废水其CODer在150~5000mg/l之间、,+-:^在0~2000111§/1之间，采用蒸发浓缩的方法处理，投资与能耗是无法承受的，而采用常规的活性污泥法的硝化-反硝化生物脱氮工艺实现氨氮指标的达标排放也是十分困难的。本方法独创性地采用多廊道多因子分区可控平推流生物除碳脱氮工艺(Controllablemulti-wayandfactorplug-flowprocess,CMWFPF工艺)处理。多廊道指的是由10-20道宽2~3米X深5~6米X长15~50米的生化反应池的组合体，有别于普通单个体积较大的氧化池；多因子指的是被处理废水中的CODer、BOD5、NH4+-N、pH等污染因子；分区可控指的是对由1个或数个廊道所组成的区域进行污染因子参数和通风量等的控制；平推流指的是被处理废水沿廊道式生化反应池内流动并进行生物代谢反应，内在的污染因子参数呈梯度变化。通过上述多廊道多因子分区可控平推流生物除碳脱氮技术，实现对CODwNH4+-N、pH及DO等参数的沿程可控，优化系统联合除氮脱氮效果，并可降低废水处理费用和成本。它含有O池和A池，A池和O池串联，废水依次在A池和O池中反应，所述的O池具有多个平行的流道。作为优选，本方法所釆用的CMWFPF工艺，一般由23级A/0组合流程组成，特别是所采用的O池是一个由多廊道组成的、分区可控的、平推流式的好氧生化池，廊道数为1020道，分6~30个区域，总长可达200-500米。作为优选，在O池推流沿程的各区域设置风量、污染因子、pH值等参数可控制的管道和装置，可以实现对COD^NHZ-N、pH及DO等指标的沿程可控，从而提高系统除碳脱氮的效率，并可相应降低废水处理费用和成本。比如在共有12道X40米/道的Oh池的推流过程中，控制不等的DO值在1~4道控制较高的通风量，DO值在2.(K4.0mg/l之间；在410道控制中等的通风量，DO值在1.03.0mg/l之间；最后二道控制较低的通风量，DO值在0.51.0mg/l之间，这样既保证了CODe。NH4+^N的去除率，又降低了能耗。又如根据沿程CODe。NHZ-N、pH等指标的变化情况，通过补料流加方法，作出相应调整和控制，进一步提高系统除碳脱氮的效率。02m池共有15道X16米/道，同样也采取这种控制方法，控制14廊道控、中间各廊道、最后2廊道的通风量依次降低，并且控制l-4廊道的DO值在2.04.0mg/l之间、中间各廊道的DO值在1.0~3.0mg/l之间、最后2廊道的DO值在0.51.0mg/l之间。作为优选，在离O池底0.2~0.3米处沿程安装每组2X2米的多组可提升式微孔曝气管，便于控制各廊道的通风量。使用这种可提升式微孔曝气管具有气泡直径细小、溶氧系数高，维护保养方便等特点。传统硝化反硝化工艺要求，CODcr/N值必须大于5才能进行正常的生物脱氮代谢，CMWFPF工艺可以在CODcr/N值小于5的条件下实现较佳的脱氮效果，优化了生物脱氮代谢条件，可以节省废水处理费用。作为优选，A/O系统的CODcr/N值可以控制在2~5之间。作为优选，混合液回流比可控制在25倍之间。所述的回流比是流出液和回流的液流量的比值。经过A,/Om系统处理后，易造成进入A2/0^系统废水的营养比例失调，导致处理效率的下降。作为优选，在A2池流加淘米水等不含氨氮废水，以改善营养平衡，激活微生物代谢，进一步削减废水中的污染因子。温度是影响废水生化处理效率的关键因素之一，作为优选，本发明充分利用B步骤的凝结水余热，提髙A/0系统的水温，常年可控制在2538t:，强化了生物除碳脱氮过程，特别是在冬季寒冷时保证了生化系统的高效运行。表2所述中、低浓度废水的生化处理过程出水主要污染因子参数范围<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本发明采用浓縮和生化相结合的处理工艺处理味精废水，不仅可以实现味精工业废水的完全达标排放，而且具有节能、环保、运行成本低、综合利用好等优点，符合环保治理和循环经济的要求。图1是CMWFPF工艺流程图；图2是0^池平面图；图3是C^池剖面图。具体实施例方式下面结合附图，对本发明进一步说明。实施例1:如附图1、2、3、所示，一种味精废水的处理工艺，它将味精工业中产生的"五高一低"的高浓度废水首先采用生物发酵并用絮凝气浮法提取酵母蛋白后，所得废水固溶物的浓度约为5°Be~6°Be左右，在加入蒸发装置前调整其pH在3.5左右，将上述废水逆流置入蒸发能力为45吨/小时的四效降膜式真空浓縮系统中进行蒸发浓縮，控制温度梯度和各效真空度，保持第一效蒸发温度低于95°C。利用热泵抽吸第二效汁汽，与生蒸汽混合作第一效蒸发器加热热源。生蒸汽的表压为大于0.32Mpa、温度22(TC，混合蒸汽温度为105。C左右，抽取系数为0.53左右。四效系统出料浓度控制在24Be。~25Be。之间，双效强制循环结晶系统的出料控制浓度为53Be。~55Be°之间，经过离心分离出硫酸铵和氨基酸母液。并为了提高产量、降低运行成本，采用一次分离母液加约20%的四效出料液在单效结晶罐上进行再浓縮结晶，放罐浓度控制55Be。左右。蒸发凝结水收集后泵入味精中、低浓度废水调节池，作进一步处理。采用上述的优选方案正常生产后，运行结果列表如下表3蒸发浓縮系统运行结果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>平均进废水量1055.7吨，平均浓度CODer为13880mg/1，NH4、N为12475mg/l，日均硫酸铵产量54.83t，硫酸铵含氮量20.1%，水分2%~3%。紐戶^曰*止20.1X100%氨虱结晶率为12.475x1055.7=83.68%每天平均使用蒸汽232.83t，蒸发水量970t，蒸汽消耗为232.83/970=0.24t汽/t水。凝结水中CODcr浓度为904mg/1，氨氮浓度为19mg/1。蒸发浓縮系统(含氨基酸母液)CODer去除率为93.49%,氨氮去除率为99.86%。将上述步骤所得的蒸发凝结水和味精其他生产过程中所产生的中低浓度废水混合的中低浓度废水共约2550余吨，另有约300吨淘米水在A2池加入，按照附图1所示的工艺步骤进行处理。其中0ln池的结构(见附图2、3)为12道宽2.5米X长40米X深5.5米的多廊道多因子分区可控平推流式氧化池；02m池的结构为15道宽2.5米X长16米X深5.5米的多廊到多因子分区可控平推流式氧化池；A池的结构为4个8米X8米X9.8米深的串联池；八2池的结构为2个10米X10米X8米深的串联池；其它构筑及设施按工艺设计要求匹配。该系统处理效果见下表表4各单元处理效果CODcrBOD5NH4+-NPH浓度(mg/1)去除率(%)浓度(mg/1)去除率(%)浓度(mg/1)去除率(%)原废水350~4000160~18000~15003~6调节池19508604254.2预曝池17957.957987.214171.889.5初沉池16915.797535.644150.59.1A广Om25385.0411185.268280.246.6A2-02m*14359.456161.963552.406.5二沉池1327.69568.20342.866.5终沉池1283..03543.573406.5出水12854.346.5排放标准《300《100《70(2007年后《50)6~9*注为了提高A厂(^系统去除氨氮的能力，补充了约300吨CODcr为1200mg/1左右，B0D5为580mg/l，NH/-N为1.5mg/1左右的淘米水。系统平均进水浓度CODcr为1950mg/l，BOD5为860mg/l，NH4+-N为425mg/l，出水浓度CODcr为128mg/1,BOD5为54mg/l，NH/-N为34mg/l。CODcr总去除率为92.48%、BOD5总去除率为93.72%、NH/-N总去除率为91.06%。在实施CMWFPF工艺过程中，采取了以下的调控措施①经对比试验，当控制ArOm系统的混合液回流比为3.3和A2-O加系统的混合液回流比为2.5时，污染物的削减效果可以达到较佳状态，特别是,+-]^去除率可达到90%以上，而且系统耐负荷冲击，运行稳定。②PH值的控制。对混合液pH进行调整，在不同pH值条件下生物脱氮的反应程度有十分明显的差异。经过试验确定进A,池原水pH控制9.0以上，由于Oh的前4廊道的生化反应激烈，pH下降较大，适当流加高碱度废水，使其保持pH在7.5以上，有利于提高氨氮硝化效率。同理可以根据O段各道硝化反应程度、pH变化对硝化反应的影响，适当调整各道的pH，使硝化反应效率更高。控制A2池的进水pH在7.0以上，这样既可提高NH/-N的去除率，又保证出水pH达到排放标准。③0池通风量的控制。O池的生化过程溶氧量十分重要，必须根据各道硝化情况以及对反硝化的影响程度确定合适的DO值，并且尽可能地减少供氧量，从而减少能耗。经试验确定，在Om池12道中，前4道控制DO为3.0mg/l，4至10道控制DO为2.5mg/l，最后二道控制DO为0.5mg/l，这样既保证了CODcr、^+-!^的去除率，又节约了能耗。同理02m池共15道，各道均根据CODcr、NH/-N去除效果，控制不同的DO，前5道控制DO为3.0mg/l，6至12道控制DO为2.0mg/l，最后三道控制DO为0.5mg/l左右。为了提高A2-02m系统去除氨氮的能力，每天补充CODcr为1200mg/1左右，BOD5为580mg/l，为1.5mg/1的淘米水约300吨左右，可以改善A2-0^系统的营养平衡，激活微生物代谢，进一步削减废水中的污染因子，可使A2-O2m系统的氨氮去除率达到50。/。以上。⑤多因子调控。根据各段污染因子降解的情况，按照缺什么相应就补什么的原则，进行沿程废水流加调控，在不同的分区适当流加相应的废水可以调节生化反应的速率，提高系统处理水平和能力。⑥温度控制。A/0系统要保持较高的水温，经实验和测定，结合蒸发凝结水量和中、低浓度废水量的实际，确定A/0系统水温控制在33'C左右。权利要求1、一种浓缩生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于它采用如下步骤A.将味精高浓度废水采用生物发酵法制取饲料酵母，再用絮凝气浮法提取酵母蛋白；B.将上步所得的味精废水，采用多效真空蒸发器进行蒸发浓缩，再采用双效强制循环结晶和分离母液单效真空蒸发器再结晶以得到硫酸铵晶体和氨基酸母液；C.将B步中得到的蒸发凝结水和味精生产中其它步骤产生的中、低浓度废水采用多廊道、多因子分区可控、平推流生物除碳脱氮工艺处理。2、根据权利要求1所述的浓缩生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于所述的多效真空蒸发采用热泵技术，并抽取第二效汁汽与生蒸汽混合作热源加热第一效蒸发器，实现多效系统低温节能蒸发的目的。3、根据权利要求1所述的浓縮生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于所述对味精中、低浓度废水采用的多廊道、多因子分区可控、平推流生物除碳脱氮工艺处理是由2~3级A/O工艺组合流程组成。4、根据权利要求1所述的浓縮生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于C步中的脱氮工艺处理采用了O池和A池相串联的方式，所述的O池是一个由多廊道组成的、分区可控的、平推流式的好氧生化池，其廊道数为1020道，分6~30个区域，总长为200-500米。5、根据权利要求4所述的浓縮生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于沿O池推流过程的各区域设置有风量、CODCT、NIV-N、pH值可控制的管道和装置。6、根据权利要求3或4或5所述的浓縮生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于0m池和02m池的推流过程中，控制14廊道、中间各廊道、最后2廊道的通风量依次降低，并且控制14廊道的DO值在2.04.0mg/l之间、中间各廊道的DO值在1.0~3.0mg/l之间、最后2廊道的DO值在0.5~1.0mg/l之间。7、根据权利要求3所述的浓縮生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于A/O系统的CODcr/N值控制在2~5之间，混合液回流比控制在2~5倍之间。8、根据权利要求3所述的浓縮生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于味精中低浓度废水经过A,/C^系统处理后进入A2/0^系统，在A2池流加淘米水进一步削减废水中的氨氮和其它污染因子。9、根据权利要求3所述的浓縮生化工艺处理味精废水的方法，其特征在于它利用B步骤的蒸发凝结水余热，使A/O系统的水温保持在2538°C。全文摘要本发明涉及一种工业废水的处理方法，特别是一种浓缩生化工艺处理味精废水的方法。本发明采取将废水发酵后高效蒸发，再采用生物除碳工艺彻底除掉废水中的有机物。因此本发明采用了CMWFPF工艺处理，实现对COD_cr、NH₄⁺-N、pH及DO等指标的沿程可控，提高了联合除碳脱氮的效果，并可相应降低处理费用和成本。文档编号C02F3/00GK101104542SQ20061005350公开日2008年1月16日申请日期2006年9月21日优先权日2006年9月21日发明者丁革胜,周尚兴申请人:浙江蜜蜂集团有限公司