一种花青素生产废水的净化设备的制作方法

本发明涉及环保技术领域，涉及一种花青素生产废水的净化设备，具体涉及一种去除花青素生产废水颜色的设备。

背景技术：

花青素是一种水溶性色素，在自然界中是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一，其颜色可以随着所处溶液ph值的改变而改变。

花青素生产已经进行多年，其生产过程中产生的废水具有较深的紫红色难于处理。具体来说，使用简单的过滤方式，效果不佳；使用吸附的方式处理，由于废水的产生量较大，需要频繁更换吸附材料并需要对吸附材料进行后处理；使用膜材料设备，则运行费用较高。

单独采用絮凝剂处理花青素生产过程中产生废水的颜色具有一定的脱色效果。但是，当絮凝剂的使用达到一定量后，脱色效果的增长开始变得不明显；同时，絮凝后处理后产生更多的废水，会给后面的厌氧塔和好氧池的运行带来较大的负担。

目前，污水处理方面有大量的相关专利，但是还没有专门针对花色素提取后的污水处理的相关专利。其中，中国专利cn205500885u是通过超声波、臭氧处理净化污水；中国专利cn206437986u是通过超声波、臭氧、紫外光耦合处理净化污水；中国专利cn104628195b是通过调节ph值、微电解反应、絮凝剂脱色处理净化污水；中国专利cn100368324c是通过絮凝剂、微生物、催化氧化剂、电化学处理净化污水。本发明的发明人在工作中做了相关的尝试，但是结果发现，由于花色素提取后的污水颜色较深，通过上述专利申请中的处理系统处理得到的花青素生产废水均无法达到国家排放标准。

因此，需要开发一种花青素生产废水的净化设备，特别是有效去除花青素生产废水的颜色的设备。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种花青素生产废水的净化设备，其能够高效去除花青素生产废水中的颜色，从而达到国家排放标准。

一方面，本发明提供了一种去除花青素生产废水中颜色的设备，所述设备包括依次通过单管道连接的以下处理单元：

ph调节单元、絮凝沉降单元、超声处理单元、高级氧化单元以及厌氧吸附和电场循环处理单元；其中所述厌氧吸附和电场循环处理单元包括吸附填料的厌氧塔12和配置在其外部的电场场能生物强化反应器13。

优选地，所述填料为聚烯烃立体弹性填料和/或聚酰胺立体弹性填料；更优选地，所述填料为填充玻璃纤维的聚丙烯立体弹性填料。

优选地，所述ph调节单元包括调节池1和/或酸碱池2。

优选地，所述絮凝沉降单元包括絮凝/斜管沉降池4、气浮池5和脱色絮凝药剂罐3。

优选地，所述超声处理单元包括在所述絮凝沉降单元末端的废水输送管道和其上设置的超声震荡器6。

优选地，所述超声震荡器6发出的超声波的声强不低于0.3w/m²，工作频率不低于20khz，并且超声处理时废水的液体高度不高于200mm。

优选地，所述超声震荡器6的超声波震荡头沿着管道以螺旋形式布置；超声波震荡头的数量可根据废水的理化性质来确定，优选地，超声波震荡头的数量不少于三个，每个超声波震荡头的间距为195mm-205mm。

在实际操作中，本发明的发明人发现，所述超声波震荡头的间距过小，相邻超声波头产生的超声波之间会互相影响，间距过大，产生的超声波不均匀，在一些区域，超声波的强度会低于要求的数值。本发明的发明人进一步发现，现有技术中，超声波震荡头通常采用平面布置在水槽的底部的设置方式，超声波只朝着一个方向作用。这种方式带来的问题是设备占地面积很大，同时，超声波的作用距离有限，水槽中的水位高度受到很大限制，造成水槽中所处理的废水的流量小。而本发明的发明人发现，将超声波震荡头沿着管道以螺旋形式布置，优选地将超声波震荡头的间距设置为195mm-205mm，既有效地避免了超声波头相对排布时可能产生的互相干扰，又保证了超声波的均匀分布，提高了处理效率。

优选地，所述高级氧化单元包括用于混合废水与氧化剂的装置，以用于进行氧化反应密闭的环形管道，优选地为高级氧化塔9和臭氧发生器7；优选地，所述用于混合废水与氧化剂的装置为布气喷头或文丘里射流器8，更优选为文丘里射流器8；优选地，所述用于混合废水与氧化剂的装置包括电励场反应器和气液混合投加器；优选地，所述高级氧化单元还包括缺氧池10。

优选地，所述电场场能生物强化反应器产生电场13的工作频率不低于80hz，针对每100吨废水配置的功率不低于800w。

在本发明的设备中，电场场能生物强化反应器13产生的强化场能作用于废水，能够破坏有机物的化学结构及活性污泥中微生物的细胞壁，使其破碎变成小分子有机物，以提高厌氧处理的稳定性。

在本发明的设备中，优选地所述厌氧吸附和电场循环处理单元还包括氢氧化钠混合罐11。

优选地，本发明的设备还包括好氧处理单元，所述好氧处理单元包括好氧池14和/或鼓风机15。

本发明的设备具有如下优点：

1、絮凝、超声波、臭氧和电场之间的组合运用，可以逐级去除废水中的颜色，达到了良好的脱色效果。

2、将絮凝剂的用量控制在合理的范围。在本发明的设备中，脱色絮凝剂水溶液与废水的体积比为(1～1.5)∶10000。而在现有技术中，脱色絮凝剂水溶液与废水的体积比为通常为(3～3.5)∶10000。因此，本发明的设备降低了设备的运行成本。

3、在厌氧处理部分，依靠塔内厌氧微生物的作用，达到去除废水中的颜色和降低污染物指标的作用。同时，使用电场场能生物强化反应器作用于废水，通过电场的运用，更加有效地破坏大分子有机污染物的化学结构及活性污泥中微生物的细胞壁，使大分子有机物破碎变成小分子有机物，到达去除颜色的作用。同时，破壁后流出的细胞液为厌氧菌提供营养，以提高厌氧菌活性和厌氧系统的稳定性。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1是本发明的设备的一个实施方案的设备布局图；

图2是超声波震荡头在废水传输管线上布局的主视图；

图3是超声波震荡头在废水传输管线上布局的立体图；

图4是超声波震荡头在废水传输管线上布局的左视图；

图5是本发明中的电场场强生物强化反应器组装图。

附图标记一览表

1-调节池；2-酸碱池；3-药剂罐；4-絮凝/斜管沉降池；5-气浮池；6-超声震荡器；7-臭氧发生器；8-射流器；9-高级氧化塔；10-缺氧池；11-氢氧化钠混合罐；12-厌氧塔；13-电场场能生物强化反应器；14-好氧池；15-鼓风机。

具体实施方式

下面通过具体的实施例说明本发明的花青素生产废水的净化设备，下面的描述仅是为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例的设备包括依次通过单管道连接的调节池1、酸碱池2、絮凝/斜管沉降池4、气浮池5、高级氧化塔9、缺氧池10、氢氧化钠混合罐11、厌氧塔12和好氧池14；其中，絮凝/斜管沉降池4与脱色絮凝药剂罐3通过管道联通，气浮池5的后端管道上设置超声震荡器6，超声震荡器6的超声波震荡头安装在方管上，布局在三个位点上，呈螺旋状环绕方管四周，每个超声波震荡头之间的间距为195mm；高级氧化塔9上设有臭氧发生器7，臭氧发生器7下方安装有文丘里射流器8，通过文丘里射流器8的射流作用，将超声处理后的废水与臭氧发生器7产生的臭氧剧烈混合；经高级氧化塔9处理后的废水送至缺氧池10，以释放此前各个步骤处理过程中溶解在废水的氧气，为后续的厌氧处理做准备。然后，缺氧池10中的废水泵送至密闭的氢氧化钠混合罐11中，以调节废水的ph值，并送往厌氧塔12处理。厌氧塔12中设有废水循环系统，并且在厌氧塔外部的管道上设有电场场能生物强化反应器13。废水进入下一级好氧生物处理。好氧处理在好氧池14内完成，用鼓风机15鼓风，用风管道输送到好氧池下端的曝气器，流量大小用阀门调节，通过曝气器将空气均匀分布到好氧池各处。在富氧条件下，吸附于组合填料的生物膜对废水进行处理，达到进一步降低废水各项指标的目的。

采用本实施例的设备对花青素废水进行如下处理：

(1)将生产花青素产品后产生的生产废水(废水的指标为：cod为5500，bod为3100，ph＝3)，依次通入调节池1和酸碱池2。在酸碱池2内投加浓度为31wt％的氢氧化钠水溶液，将ph调节至为9。取废水检测，废水指标变为cod5480，bod3080，ph＝9，色度值(倍数)716。

(2)将调节ph后的废水输送至絮凝/斜管沉降池4。通过脱色絮凝药剂罐3，按照脱色絮凝剂与生产废水体积比为1∶10000的比例在絮凝/斜管沉降池4中加入高效脱色絮凝剂聚丙烯酰胺(pam)，混合。取废水检测，废水指标变为cod：5480，bod：3080，ph＝9，色度值(倍数)603。

(3)絮凝处理后的废水自动流动，絮状物开始在絮凝/斜管沉降池4的底部倾斜沉降至底部，上部分废水溢流出流入气浮池5。取废水检测，废水指标变为cod：4980，bod：2435，ph＝9，色度值(倍数)500。

(4)使用安装在气浮池5后端的废水输送管道上的超声震荡器6的超声波震荡头(结构参见图2-4)作用于废水，超声波声强为0.35w/m²，工作频率为20khz，超声波震荡头所作用的废水的液体高度为160mm。取超声波作用后的废水进行检测，废水指标变为cod：3100，bod：1498，色度值(倍数)400。

(5)将废水泵送通过文丘里射流器8进行臭氧混合。混合后的废水进入高级氧化塔9，与臭氧进行充分的脱色反应后，进入缺氧池10，以去除溶解在废水中的氧气。经过臭氧处理后，取废水检测，废水指标变为cod：830，bod：290，色度值(倍数)240。

(6)将缺氧池10中的废水泵送至密闭的氢氧化钠混合罐11中，将废水与浓度为31wt％的氢氧化钠水溶液充分混合，使废水的ph值提升到11～11.5左右，然后加热到35～36℃左右，送往厌氧塔12处理。

(7)使进入厌氧塔12处理的废水从厌氧塔12外部安装有电场场能生物强化反应器13的管道(结构参见图5)内流过，穿过厌氧塔12内玻璃纤维填充的聚丙烯立体弹性填料，然后回流到厌氧塔12中，再次从安装有电场场能生物强化反应器13的厌氧塔12的外部管道内流过，然后回流到厌氧塔12中，如此形成循环。厌氧塔主要参数为：水温36～67℃，ph＝7.5～8；厌氧塔内的废水总量每8.1～8.2小时循环一次或者使用4kw功率的电机水泵，使得每小时的循环水量为30吨-35吨；电场场能生物强化反应器13的电场工作频率为80hz，每100吨废水配置的功率为800w。厌氧处理完成后，从厌氧塔出水中取样进行检测，得到的废水指标变为cod：230，bod：100，色度值(倍数)56，达到国家三级排放标准。

(8)废水进入下一级好氧生物处理。好氧处理在好氧池14内完成，用鼓风机15鼓风，用风管道输送到好氧池下端的曝气器，流量大小用阀门调节，通过曝气器将空气均匀分布到好氧池各处。在富氧条件下，吸附于组合填料的生物膜对废水进行处理，达到进一步降低废水各项指标的目的。组合填料选用以塑料环为骨架，负载维纶丝，维纶丝紧固在塑料环上，组合填料通过中心绳悬挂固定到支架上。经好氧生物处理后的花青素生产废水的指标变为cod：125，bod：71，ph＝7～8，色度值(倍数)40，达到国家规定的更高的排放标准。

对比例1

本对比例的设备与如图1所示的设备被类似，包括依次通过单管道连接的调节池1、酸碱池2、絮凝/斜管沉降池4、气浮池5、高级氧化塔9、缺氧池10、氢氧化钠混合罐11、厌氧塔12和好氧池14；其中，絮凝/斜管沉降池4与脱色絮凝药剂罐通过管道联通，气浮池5的后端管道上设置超声震荡器6，超声震荡器6的超声波震荡头安装在方管上，布局在三个位点上，呈螺旋状环绕方管四周，每个超声波震荡头之间的间距为195mm；高级氧化塔9上设有臭氧发生器7，臭氧发生器7下方安装有文丘里射流器8，通过文丘里射流器8的射流作用，将超声处理后的废水与臭氧发生器7产生的臭氧剧烈混合；经高级氧化塔9处理后的废水送至缺氧池10，以释放此前各个步骤处理过程中溶解在废水的氧气，为后续的厌氧处理做准备。然后，缺氧池10中的废水泵送至密闭的氢氧化钠混合罐11中，以调节废水的ph值，并送往厌氧塔12处理。厌氧塔12中设有废水循环系统在厌氧塔外部的管道上未安装电场场能生物强化反应器13。废水进入下一级好氧生物处理。好氧处理在好氧池14内完成，用鼓风机15鼓风，用风管道输送到好氧池下端的曝气器，流量大小用阀门调节，通过曝气器将空气均匀分布到好氧池各处。在富氧条件下，吸附于组合填料的生物膜对废水进行处理，达到进一步降低废水各项指标的目的。

采用本对比例的设备对花青素废水进行如下处理：

(1)将生产花青素产品后产生的生产废水(废水的指标为：cod为5500，bod为3100，ph＝3)，依次通入调节池1和酸碱池2。在酸碱池2内投加浓度为31wt％的氢氧化钠水溶液，将ph调节至为9。取废水检测，废水指标变为cod5480，bod3080，ph＝9，色度值(倍数)716。

(2)将调节ph后的废水输送至絮凝/斜管沉降池4。通过脱色絮凝药剂罐3，按照脱色絮凝剂与生产废水体积比为1∶10000的比例在絮凝/斜管沉降池4中加入高效脱色絮凝剂聚丙烯酰胺(pam)，混合。取废水检测，废水指标变为cod：5480，bod：3080，ph＝9，色度值(倍数)603。

(3)絮凝处理后的废水自动流动，絮状物开始在絮凝/斜管沉降池4的底部倾斜沉降至底部，上部分废水溢流出流入气浮池5。取废水检测，废水指标变为cod：4980，bod：2435，ph＝9，色度值(倍数)500。

(4)使用安装在气浮池5后端的废水输送管道上的超声震荡器6的超声波震荡头(结构参见图2-4)作用于废水，超声波声强为0.35w/m²，工作频率为20khz，超声波震荡头所作用的废水的液体高度为160mm。取超声波作用后的废水进行检测，废水指标变为cod：3100，bod：1498，色度值(倍数)400。

(5)将废水泵送通过文丘里射流器8进行臭氧混合。混合后的废水进入高级氧化塔9，与臭氧进行充分的脱色反应后，进入缺氧池10，以去除溶解在废水中的氧气。经过臭氧处理后，取废水检测，废水指标变为cod：830，bod：290，色度值(倍数)240。

(6)将缺氧池10中的废水泵送至密闭的氢氧化钠混合罐11中，将废水与浓度为31wt％的氢氧化钠水溶液充分混合，使废水的ph值提升到11～11.5左右，然后加热到35～36℃左右，送入未安装电场场能生物强化反应器的厌氧塔12处理。

(7)使进入厌氧塔12处理的废水从厌氧塔12外部未安装有电场场能生物强化反应器的管道内流过，穿过厌氧塔12内的玻璃纤维填充的聚丙烯立体弹性填料，然后回流到厌氧塔12中，再次从安装有电场场能生物强化反应器的厌氧塔12外部管道内流过，然后回流到厌氧塔12中，如此形成循环。

厌氧塔主要参数为：水温36～67℃，ph＝7.5～8；厌氧塔内的废水总量每8.1～8.2小时循环一次。从厌氧塔出水中取样进行检测，得到的废水指标变为cod：440，bod：160，色度值(倍数)120，不符合国家规定的排放标准。

由步骤(7)得到的废水不符合排放指标，于是在步骤(7)的厌氧处理工序中，增加了废水的循环次数。然而，即使在增大循环次数并且将厌氧塔进水量下降到原来的三分之一(出水量也相应减少)的情况下，从厌氧塔出水中取样进行检测，得到的废水指标变为cod：400，bod：150，色度值(倍数)110，仍然不符合国家规定的排放标准。

实施例2

如图1所示，本实施例的设备包括依次通过单管道连接的调节池1、酸碱池2、絮凝/斜管沉降池4、气浮池5、高级氧化塔9、缺氧池10、氢氧化钠混合罐11、厌氧塔12和好氧池14；其中，絮凝/斜管沉降池4与脱色絮凝药剂罐3通过管道联通，气浮池5的后端管道上设置超声震荡器6，超声震荡器6的超声波震荡头安装在方管上，布局在三个位点上，呈螺旋状环绕方管四周，每个超声波震荡头之间的间距为205mm；高级氧化塔9上设有臭氧发生器7，臭氧发生器7下方安装电励场反应器(附图未示出)和气液混合投加器(附图未示出)，将超声处理后的废水与臭氧发生器7产生的臭氧剧烈混合；经高级氧化塔9处理后的废水送至缺氧池10，以释放此前各个步骤处理过程中溶解在废水的氧气，为后续的厌氧处理做准备。然后，缺氧池10中的废水泵送至密闭的氢氧化钠混合罐11中，以调节废水的ph值，并送往厌氧塔12处理。厌氧塔12中设有废水循环系统，并且在厌氧塔外部的管道上设有电场场能生物强化反应器13。

采用本实施例的设备对花青素废水进行如下处理：

(1)将生产花青素产品后产生的生产废水(废水的指标为：废水的指标为：cod5600，bod3150，ph＝5)，依次通入调节池1和酸碱池2。在酸碱池2内投加浓度为31wt％的氢氧化钠水溶液，将ph调节至为9。取废水检测，废水指标变为cod5460，bod3120，ph＝8，色度值(倍数)716。

(2)将调节ph后的废水输送至絮凝/斜管沉降池4。通过脱色絮凝药剂罐3，按照脱色絮凝剂与生产废水体积比为1∶10000的比例在絮凝/斜管沉降池4中加入高效脱色絮凝剂聚丙烯酰胺(pam)，混合。取废水检测，废水指标变为cod：5460，bod：3120，ph＝8，色度值(倍数)603。

(3)絮凝处理后的废水自动流动，絮状物开始在絮凝/斜管沉降池4的底部倾斜沉降至底部，上部分废水溢流出流入气浮池5。取废水检测，废水指标变为cod：5010，bod：2455，ph＝8，色度值(倍数)496。

(4)使用安装在气浮池5后端的废水输送管道上的超声震荡器6的超声波震荡头(结构参见图2-4)作用于废水，超声波声强为0.35w/m²，工作频率为20khz，超声波震荡头所作用的废水的液体高度为200mm。取超声波作用后的废水进行检测，废水指标变为cod：3150，bod：1508，色度值(倍数)408。

(5)将废水泵送通过气液混合投加器，在电励场反应器的作用下使用窄脉冲将废水与臭氧混合。混合后的废水进入高级氧化塔9，与臭氧进行充分的脱色反应后，进入缺氧池10，以去除溶解在废水中的氧气。经过臭氧处理后，取废水检测，废水指标变为cod：840，bod：305，色度值(倍数)255。

(6)将缺氧池10中的废水泵送至密闭的氢氧化钠混合罐11中，将废水与浓度为32wt％的氢氧化钠水溶液充分混合，使废水的ph值提升到11～11.5左右，然后加热到35～36℃左右，送往厌氧塔12处理。

(7)使进入厌氧塔12处理的废水从厌氧塔12外部安装有电场场能生物强化反应器13的管道(结构参见图5)内流过，穿过厌氧塔12内玻璃纤维填充的聚丙烯立体弹性填料，然后回流到厌氧塔12中，再次从安装有电场场能生物强化反应器13的厌氧塔12的外部管道内流过，然后回流到厌氧塔12中，如此形成循环。厌氧塔主要参数为：水温36～67℃，ph＝7.5～8；厌氧塔内的废水总量每8.1～8.2小时循环一次；电场场能生物强化反应器13的电场工作频率为80hz，每100吨废水配置的功率为800w。厌氧处理完成后，从厌氧塔出水中取样进行检测，得到的废水指标变为cod：235，bod：95，色度值(倍数)55，达到国家三级排放标准。

(8)废水进入下一级好氧生物处理。好氧处理在好氧池14内完成，用鼓风机15鼓风，用风管道输送到好氧池下端的曝气器，流量大小用阀门调节，通过曝气器将空气均匀分布到好氧池各处。在富氧条件下，吸附于组合填料的生物膜对废水进行处理，达到进一步降低废水各项指标的目的。组合填料选用以塑料环为骨架，负载维纶丝，维纶丝紧固在塑料环上，组合填料通过中心绳悬挂固定到支架上。经好氧生物处理后的花青素生产废水的指标为cod：120，bod：75，ph＝7～8，色度值(倍数)42，符合国家规定的排放标准。