一种酿酒废水的处理系统及方法
阅读：1029发布：2020-09-20
专利汇可以提供一种酿酒废水的处理系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种对酿酒 废 水 进行处理的系统，包括由 厌 氧 池 、混凝池、 沉淀池 、过滤池和 锅炉 依次连接构成的处理系统。以及采用该系统处理酿酒废水的方法，该方法包括对酿酒废水进行厌氧 发酵 ，降低有机污染物浓度后，依次进行混凝、沉淀、过滤，最后将处理后的废水 泵 入锅炉中，作为锅炉给水生产酿酒用 蒸汽 。这一方法减少了现有酿酒废 水处理 工艺中的处理环节，而且可以将处理后的废水直接用于酿酒过程，大大降低了废水处理的成本，减少酿酒过程中的新鲜水用量。，下面是一种酿酒废水的处理系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种酿酒废水的处理系统，其特征在于，包括由厌氧池、混凝池、沉淀池、过滤池和锅炉依次连接构成的处理系统，其中，
厌氧池用于引入酿酒废水，利用厌氧微生物将废水中的有机物进行厌氧分解，同时将废水中的难分解和非溶解性有机物转化为易分解的溶解性有机物；
混凝池用于引入厌氧处理后的废水，通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝；
沉淀池用于引入混凝处理后的废水，通过将废水静置，使其中的不溶物沉降到池底；
过滤池用于引入沉淀处理后的废水，通过使废水通过过滤器，将废水中的不溶物从废水中分离；
锅炉用于引入过滤处理后的废水，并将其作为锅炉用水，生产酿酒用蒸汽。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在厌氧池的出口和混凝池的入口之间设有好氧池，用于利用好氧微生物，将废水中的有机物进一步分解为二氧化碳和水。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在过滤池的出口和锅炉的入口之间设有离子交换装置，用于除去废水中的离子。
4.一种处理酿酒废水的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一、向酿酒废水中接种厌氧微生物，将废水中的有机物进行厌氧分解，降低废水中的有机物浓度；
步骤二、向厌氧处理后的废水中投加混凝剂，使废水中的胶粒物质发生凝聚和絮凝；
步骤三、将混凝处理后的废水进行静置沉淀，使其中的不溶物沉降到池底；
步骤四、将沉淀处理后的废水进行过滤，使不溶物从废水中分离；
步骤五、将过滤处理后的废水作为锅炉用水，生产酿酒用蒸汽。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一完成后，向厌氧处理后的废水中接种好氧微生物，将废水中的有机物进一步分解为二氧化碳和水。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤二的混凝过程中加入化学软化剂，所述化学软化剂选自氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠、石膏中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤四完成后，将过滤处理后的废水进行离子交换，以除去废水中的离子。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，过滤处理后的废水引入锅炉后，向锅炉中加入水处理剂，用于除去废水中的离子。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水处理剂为阻垢剂。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将过滤处理后的废水引入锅炉作为锅炉用水，所述锅炉用水中的悬浮物含量≤5mg/l，总硬度≤0.03mg/l，溶解氧含量≤0.1mg/l，含油量≤2mg/l，pH值≥7。
一种酿酒废水的处理系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及生化工程领域，具体涉及一种酿酒废水的处理系统，以及使用该系统处理酿酒废水的方法。
背景技术
[0002] 浓香型大曲酒生产是以粮食作为营养源，以大曲微生物为动力进行的微生物过程。在这个过程中，随着发酵的进行，糟醅中有机酸的浓度不断升高，直到严重抑制大曲微生物发酵。发酵结束后，再对糟醅进行蒸馏得到原酒。按用途区分酿酒生产过程中的主要用水，可分为润粮水、晾水、锅炉用水、底锅水、冷却水、洗瓶水、加浆用水、卫生用水等。其中用量最大的为间接冷却水，其次为锅炉用水，润粮水和底锅水用量较少。卫生用水为非工艺用水，在严格控制下用量也比较少。为了有效进行蒸馏，应先使糟醅中的黄水渗出单独进行蒸馏，此外糟醅在蒸馏过程中也会渗出部分含有有机污染物的渗出液，这两类废水为浓香型大曲酒生产排放的主要废水，且均在底锅中完成蒸馏后排放，俗称底锅水。此外，酿酒废水还包括蒸馏摘酒完成后，蒸粮过程中产生的蒸馏冷凝液和少量清洁用水等。底锅水和蒸馏冷凝液污染物浓度高、治理困难、治理成本高。
[0003] 现有酿酒废水处理技术主要分为两类，一种是采用厌氧-好氧相结合的生化废水处理工艺，过程为先将废水进行厌氧发酵，大幅度降低有机污染物浓度后，再经好氧生物处理和必要的化学物理处理达标后排放，但这种方法治理成本很高；另一种为综合利用，如可将废水用作生产乳酸的原料，但符合条件的废水浓度相当高，一般约10万毫克/升，而绝大部分酿酒废水COD浓度只有1-3万毫克/升。显然采用这种技术只能使少量废水得到综合利用，其余大部分废水仍需要按普通生化废水处理工艺进行末端治理后排放，治理成本仍然很高。
[0004] 综上，酿酒行业是一个水污染较重的行业，特别是其产生的黄水、底锅水及少量清洁用水等生产废水均是高浓度有机废水，治理难度大、成本高。部分企业只是将浓度最高的黄水收集作为饲养原料，其余的直接排放。如果将全部酿酒废水处理至达到排放标准，不仅处理成本高，而且废水中的资源没有得到充分利用。
[0005] 鉴于此，特提出本发明。
发明内容
[0006] 本发明的第一目的在于提供一种酿酒废水的处理系统。
[0007] 本发明的第二目的在于提供使用该系统处理酿酒废水的方法。
[0008] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0010] 厌氧池用于引入酿酒废水，利用厌氧微生物将废水中的有机物进行厌氧分解，同时将废水中的难分解和非溶解性有机物转化为易分解的溶解性有机物；
[0011] 混凝池用于引入厌氧处理后的废水，通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝；
[0012] 沉淀池用于引入混凝处理后的废水，通过将废水静置，使其中的不溶物沉降到池底；
[0013] 过滤池用于引入沉淀处理后的废水，通过使废水通过过滤器，将废水中的不溶物从废水中分离；
[0014] 锅炉用于引入过滤处理后的废水，并将其作为锅炉用水，生产酿酒用蒸汽。
[0016] 优选地，在过滤池的出口和锅炉的入口之间设有离子交换装置，用于除去废水中的离子。
[0017] 本发明还涉及使用该系统处理酿酒废水的方法，所述方法包括：
[0018] 步骤一、向酿酒废水中接种厌氧微生物，将废水中的有机物进行厌氧分解，降低废水中的有机物浓度；
[0019] 步骤二、向厌氧处理后的废水中投加混凝剂，使废水中的胶粒物质发生凝聚和絮凝；
[0020] 步骤三、将混凝处理后的废水进行静置沉淀，使其中的不溶物沉降到池底；
[0021] 步骤四、将沉淀处理后的废水进行过滤，使不溶物从废水中分离；
[0022] 步骤五、将过滤处理后的废水作为锅炉用水，生产酿酒用蒸汽。
[0023] 优选地，步骤一完成后，向厌氧处理后的废水中接种好氧微生物，将废水中的有机物进一步分解为二氧化碳和水。
[0025] 优选地，步骤四完成后，将过滤处理后的废水进行离子交换，以除去废水中的离子。
[0026] 优选地，过滤处理后的废水引入锅炉后，向锅炉中加入水处理剂，用于除去废水中的离子。
[0027] 优选地，所述水处理剂为阻垢剂。
[0028] 优选地，将过滤处理后的废水引入锅炉作为锅炉用水，所述锅炉用水中的悬浮物含量≤5mg/l，总硬度≤0.03mg/l，溶解氧含量≤0.1mg/l，含油量≤2mg/l，pH值≥7。
[0029] 本发明的有益效果：现有的酿酒废水处理工艺，均要求最终排放达到国家排放标准。而如果需要对酿酒废水进行处理，且最终出水需要综合利用时，除了采用普通生化处理方法外，还需要采用反渗透等更高级的方法对酿酒废水进行处理，因此大大增加了酿酒废水的处理成本。而酿酒过程本身又需要大量耗水，因此如果采用现有方法对酿酒废水进行处理，再将处理后的废水用于酿酒生产，远不如直接采用自来水更为经济。
[0030] 本发明提供了一种对酿酒废水进行处理的系统，以及采用该系统处理酿酒废水的方法。该方法包括对酿酒废水进行厌氧发酵，降低有机污染物浓度后，依次进行混凝、沉淀、过滤，最后将处理后的废水泵入锅炉中，作为锅炉给水生产酿酒用蒸汽。这一方法减少了现有酿酒废水处理工艺中的处理环节，而且可以将处理后的废水直接用于酿酒过程，大大降低了废水处理的成本，减少酿酒过程中的新鲜水用量。附图说明
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032] 图1是本发明对酿酒废水进行处理的工艺流程图。
[0033] 图中11-厌氧池；12-好氧池；13-混凝池；14-沉淀池；15-过滤池；16-离子交换装置；17-锅炉；
[0034] 2-酿酒废水。
具体实施方式
[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0036] 本发明提供的酿酒废水的处理系统，包括由厌氧池11、混凝池13、沉淀池14、过滤池15和锅炉17依次连接构成的处理系统，其中，
[0037] 厌氧池11用于引入酿酒废水2，利用甲烷菌等厌氧微生物将酿酒废水2中的有机物进行厌氧分解，同时将废水中的难分解和非溶解性有机物转化为易分解的溶解性有机物。
[0038] 混凝池13用于引入厌氧处理后的废水，通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝。其中，混凝剂包括有机混凝剂、无机混凝剂和高分子混凝剂。有机混凝剂有阴阳离子型之分；无机混凝剂有无机类、碱类、固体细粉类等区别；高分子混凝剂根据聚合度的不同可分为高聚合度混凝剂和低聚合度混凝剂，不同聚合度下又有阳离子型、阴离子型和非离子型。常用的混凝剂包括硫酸铝、三氯化铁、聚合氯化铝等。
[0039] 沉淀池14用于引入混凝处理后的废水，通过将废水静置，使其中的不溶物沉降到池底。
[0040] 过滤池15用于引入沉淀处理后的废水，通过使废水通过过滤器，将废水中的不溶物从废水中分离。通常采用精密过滤器，又称保安过滤器，以去除浊度为1度以上的细小微粒，来满足后续工序对进水的要求，防止细小微粒进入成品水。
[0041] 锅炉17用于引入过滤处理后的废水，并将其作为锅炉用水，生产酿酒用蒸汽。通常的废水处理过程中，是将处理完成的成品水通入水质存储罐，进一步进行工业生产线回收利用。本发明将过滤后的废水直接引入锅炉17进行利用，省略了水质存储罐和这部分运输管路，节省了工序。
[0042] 作为处理系统的一种改进，在厌氧池11的出口和混凝池13的入口之间设有好氧池12，用于利用好氧微生物，将废水中的有机物进一步分解为二氧化碳和水。好氧池12可采用混凝土结构，在好氧池12内连接风机通入氧气。还可以在好氧池12内培养硝化菌以分解废水中的氨氮，将其转化为硝酸盐氮。
[0043] 作为处理系统的一种改进，在过滤池15的出口和锅炉17的入口之间设有离子交换装置16，用于除去废水中的钙、镁等能够引起水垢的离子。常用的离子交换装置16是将交换剂安置在离子交换器(或称为床)内进行，离子交换剂失效后通过再生来恢复离子交换能力。为了提高离子交换工艺的经济性和技术适用性，产生了不同树脂的组合、不同的床型以及各种离子交换系统。常见的离子交换器有固定床离子交换器和连续床离子交换器两类。
[0044] 在本发明的一个具体实施例中，所述酿酒废水的处理系统包括由厌氧池11、好氧池12、混凝池13、沉淀池14、过滤池15、离子交换装置16和锅炉17依次连接构成的处理系统。
[0045] 本发明还涉及使用该系统处理酿酒废水的方法，该方法包括：
[0046] 步骤一、向酿酒废水中接种厌氧微生物，将废水中的有机物进行厌氧分解，降低废水中的有机物浓度；
[0047] 步骤二、向厌氧处理后的废水中投加混凝剂，使废水中的胶粒物质发生凝聚和絮凝；
[0048] 步骤三、将混凝处理后的废水进行静置沉淀，使其中的不溶物沉降到池底；
[0049] 步骤四、将沉淀处理后的废水进行过滤，使不溶物从废水中分离；
[0050] 步骤五、将过滤处理后的废水作为锅炉用水，生产酿酒用蒸汽。
[0051] 作为对该方法的改进，步骤一完成后，向厌氧处理后的废水中接种好氧微生物，将废水中的有机物进一步分解为二氧化碳和水。
[0052] 作为对该方法的改进，如果废水的碱度高、硬度低时，在步骤二的混凝过程中加入化学软化剂，化学软化剂选自氢氧化钙(石灰)、碳酸钠(苏打)、氢氧化钠、石膏中的至少一种。
[0053] 作为对该方法的改进，步骤四完成后，将过滤处理后的废水进行离子交换，以除去废水中的钙、镁等引起水垢的离子。或者可以将过滤处理后的废水引入锅炉17后，向锅炉17中加入水处理剂，用于除去废水中的钙、镁等离子。
[0054] 进一步地，水处理剂为阻垢剂，具体为能抑制水中钙、镁等成垢盐类形成水垢的化学品。有天然阻垢剂如单宁、木质素衍生物等；无机阻垢剂如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠等；有机、高分子类阻垢剂，其中以高分子类阻垢剂效果最好，具有发展前途。在水处理中应用较多的有机、高分子类阻垢剂有两类：①有机膦酸类如EDTMPS(乙二胺四亚甲基膦酸)、HEDP(羟基次乙基二膦酸)等；②聚羧酸，如聚丙烯酸盐、水解聚马来酸酐等。这两类阻垢剂的阻垢作用，通常是通过晶格畸变，以及分散-凝聚作用而实现的，在油田水、锅炉水以及工业冷却水等系统应用较广。
[0055] 将过滤处理后的废水引入锅炉作为锅炉用水。
[0056] 在上述锅炉用水中，悬浮物含量≤5mg/l，总硬度≤0.03mg/l，溶解氧含量≤0.1mg/l，含油量≤2mg/l，pH值≥7，完全满足蒸汽压力小于1MPa的锅炉给水指标。
[0057] 对于蒸汽压力小于1MPa、蒸发量小于2吨/小时的锅炉，由于蒸发量较小，产生水垢的速度较慢，对锅炉用水的指标可以进一步放宽。其给水指标为悬浮物含量≤20mg/l，总硬度≤40mg/l，pH值≥7。
[0058] 本发明的设计思路如下：
[0059] 现有酿酒生产用水均要求达到自来水的标准。但如果将酿酒废水按照自来水的标准进行净化处理，其处理成本远高于直接使用自来水。但是，如果降低酿酒生产用水的技术要求，就可以减少废水处理的工序和成本。
[0060] 酿酒生产过程中，除洗瓶水是直接与酒瓶接触，加浆水是直接加入产品中以外，其余酿造生产用水均未与产品直接或者间接接触，只与原料或者酒糟接触。而酒糟经过蒸馏，将易挥发物质，如酒精从酒糟中分离出来，难挥发性物质留在酒糟中。因此，对于蒸馏工序之前的生产用水，其技术要求是有降低空间的。
[0061] 蒸馏工序前的工序用水主要包括润粮水、晾水、锅炉给水、冷却水、底锅水等。如前所述，由于后续有蒸馏过程进行分离提纯，这些工序用水技术要求是可以降低的。对降低的标准分析如下：
[0062] 首先，酿酒生产过程为开放式生产过程，包括：原料粮备料及粉碎、大曲粉碎、开窖鉴定、起糟、拌料、拌糠、上甑、蒸馏、蒸粮、出甑、摊晾降温、加曲拌和、入窖、封窖发酵。整个过程中，除封窖发酵是在隔绝空气的条件下进行以外，其它步骤均为开放式生产，即糟醅在整个生产过程中都会与各种器具、摊晾场地面、窖池窖壁、封窖泥等环境接触，环境中的各种成分必然会进入酒糟中。可见开放的环境和土壤环境中的各种成分以及微生物进入糟醅中，都不会对酿酒发酵过程产生不可接受的危害。
[0063] 其次，润粮水、晾水、锅炉水、底锅水等，都是直接或者间接与酒糟接触，很显然自来水的技术指标远远优于酒糟的指标。因此，润粮水、晾水、锅炉水、底锅水的技术指标只需达到酒糟用水的技术指标的要求即可。
[0064] 第三，仅从前面两个方面来看，似乎酿酒废水不需要处理，即可以直接用作润粮水、晾水、锅炉水、底锅水，但事实上是不行的。原因在于前面只考虑了卫生指标要求，而忽略了工艺要求。由于酿酒废水中含有大量有机酸，直接用作润粮水、晾水和底锅水必然会导致糟醅中有机酸的积累，这会影响发酵的顺利进行。而酸性废水作锅炉用水，会严重腐蚀锅炉，大大缩短锅炉使用寿命。因此，按酒糟用水的技术指标来设定生产用水的指标不能满足工艺要求。如果进一步提高生产用水的指标要求，可以按锅炉给水的技术要求来进行设定。
[0065] 锅炉给水指标表面上比自来水指标要求高，但实际两者的具体指标要求不同。比如自来水对有机物指标的要求较高，而锅炉给水对除悬浮有机物以外的有机物就没有要求，而有机物正是酿酒废水中最主要的特征污染物。根据国家规定的发酵酒精及白酒工业污染物排放标准，酿酒废水经过处理，排放时应满足pH值为6-9，色度(稀释倍数)≤40，悬浮物含量≤50mg/l，BOD5≤
[0066] 30mg/l，CODCR≤100mg/l，氨氮含量≤10mg/l，总氮含量≤20mg/l，总磷含量≤1.0mg/l。如将酿酒废水处理至达到上述排放标准，所需的费用和工时较高。
[0067] 而采用本发明的处理系统，在处理完成后的废水中，虽然有机物含量不能达到国家规定的排放标准，但除去了大部分的悬浮有机物，提高了废水的pH值，因此可以作为锅炉用水，大大简化了处理工艺。
[0068] 首先，对酿酒废水进行厌氧发酵，或者在厌氧发酵后再进行好氧生化处理。在处理后的废水中有机污染物得到大幅度降解，降解率可达85％-95％。废水中尚含有少量有机污染物、氨氮、无机物，有机污染物的主要成分为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸等有机酸，这些物质均为原料中携带而来或者由原料中物质经生化反应转化而来。因此，在控制好相关条件的情况下，这些物质进入到入窖糟醅中，对大曲酒发酵过程不会产生不可接受的危害。其中的无机成分与土壤、原料粮中的元素组成种类相同，因而与天然水中的无机组成成分种类相同。酿酒有机污水经厌氧发酵后，pH值大大提高，酸性降低，在控制良好的情况下pH值可达7以上，污水呈中性或者弱碱性。
[0069] 因此酿酒废水经厌氧处理后，其成分组成同天然水相同，不同之处在于其有机物特别是有机酸含量以及氨含量较天然水高，可直接或者经过一定的预处理后，达到锅炉给水的技术要求，作为锅炉用水生产蒸汽。蒸汽中除水蒸汽外，还含有少量的有机酸蒸汽及氨气，这些都是糟醅中含有的组分，而并没有引入其它有害成分进入到糟醅之中。这样不仅可以减少新鲜水用量，而且将酿酒废水经生化处理后直接用于生产工艺，无需达到污水排放标准，降低了废水处理要求，从而降低了废水处理的成本。
[0070] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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