第七部分环保与设备篇
低温常压蒸发技术处理发酵废水的研究
刘璐１ｗｉｌｌ锄ＶＨｅｓｅｎｄｒｏｐ２李光临２李浩铭１赵星辉１谭矗２
１０００８３；２．创源科瑞环保科技（北京）有限公司１００１０２１．中国地质大学（北京）
联系电话：１８９１１６２１４８６Ｅｍｉｌ：ＬｉｕＬｕ７６４６＠１６３．ｃｏｍ
【摘要】发酵废水成分复杂，由于其有机质及茵体含量高，因此它的资源化处置非常重要。本研究选择ｃＷＴ低温常压蒸发设备对制药和制糖发酵车间的高浓度废水分别进行了处理试验，该系统可将废水处理为较为纯净的水及固形物，是真正意义的零排放技术。实验结果表明，ｃｗＴ蒸发设备可以有效去除废水中的ＴＤｓ，去除率分别为９８．２５％、９９．４％。对ｃｏＤｃ。和ＢｏＤ；也有较高的去除效率，且可生化性明显提高，出水经后续生化处理后可以达标排放或回用。本试验结果可以为同类型工业污水的处理提供经验和参考。
【关键词】发酵废水ｃｗＴ蒸发设备零排放资源化
１．引言
发酵业是我国重要的生物产业。当前，我国发酵产量和发酵厂数目均为世界首位【ｌＪ，但是随之而来的环境问题尤其是污水处理问题也显得越来越突出。工业发酵废水具有浓度高、成分复杂，含有大量的难降解和有毒有害物质，水质情况往往随生产的变化发生较大的变化，造成处理工艺复杂，处理成本耐２１。发酵废水多为高浓度有机废水，由于厌氧处理反应器不受氧传递的限制，其中的固体停留时间（ＳＩ汀）比水利停留时间（ＨＲＴ）高出约１０．１００倍，单位体积负荷远高于好氧系统，污泥产生量少，运行费用低，因而在工业发酵废水处理中得到了广泛应用【３１。但是厌氧处理对温度、ｐＨ等环境因素较敏感，操作范围很窄，构筑物停留时间长【４１。好氧生物降解工艺的投资较低，操作条件简单，是有机污染废水处理的首选。但是对于像发酵废水这样的包含高浓度有机物的情况仍然存在着许多原理和工艺上的限制条件，因而在实际应用上不如厌氧处理普遍【５Ｊ。
综上所述，生化法虽然可以处理发酵废水，但是依然有其限制因素，而且无法进行产物的回收利用；特别是在高盐条件下，无论是厌氧还是好氧微生物系统均难以维持正常的运转。发酵废水中大都含有大量菌体和有机质，所以对污水的处置应该以循环利用，变废为宝的方针实行【１１。因此本文采用ＣＷＴ蒸发系统进行发酵废水的处理，并对产物的杂质含量进行检测以确定ＣＷＴ设备对废水的处理效果。５７７
２０１３’中国生物发酵产业年会
２．材料与方法
２．１试验材料：
本实验分别选用制糖发酵废水和制药发酵废水各一种。制药发酵废水取自湖北某制药集团，制糖发酵废水取自广东某糖厂发酵车间，两种废水均属于高浓度有机废水。两汰废水名称＼
制糖发酵废水
制药发酵废水种发酵废水的水质如下表１所示：表１两种发酵废水的水质ＴＤＳＳＳＣＯＤｃｒ（ｍｇ／Ｌ）ＢＯＤ５（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）３４４２５０００２４０００１４２０５２８０３４２００８９８０
本实验选择北京创源科瑞环保公司的低温常压蒸馏系统（ＣＷＴ水处理系统）处理发酵废水。ＣＷＴ系统是由澳大利亚研究成功的低温／环绕压力加速蒸发式污水处理设备，于２００８年己在澳洲投入使用。其基本原理为：人为建造一个封闭的天气系统，创造蒸发和下雨的循环过程，运用环绕压力技术利用能量为污水创造一个加速蒸发的条件，使液体在温度的影响下进行蒸发，而污水中的物质却不随水蒸汽蒸发，从而进行最有效的低成本污水处理。而且系统可回收废水中的几乎所有的固体杂质，形成固体干物质，是真正意义的零排放，具有良好的经济效益和环境效益。
系统的工作流程为：除去（悬浮）固体的废水进入设备后，加热至４０．８０℃，喷洒入蒸发室内。循环气流加热后吸收３．１２％向下流动的水。冷凝室内，水蒸汽凝结，排出系统；蒸发室内，随着水汽蒸发，废水浓度增加，固体结晶析出。从废水中分离出固体后，剩余的废水重新进入系统循环处理。如果需要，可添加设备分离其它污染物：如氨气（可制肥料）、其它挥发性气体、油脂等。
设备原理如图１所示：
图１ＣＷＴ系统原理示意图
５７８
第七部分环保与设备篇
ＣＷＴ污水处理系统的特点是：
（１）ＣＷＴ系统采用常压低温蒸发方式，蒸发过程很大程度的避免了传统蒸发技术的结垢及能耗高的问题；
（２）ＣｗＴ系统可以处理其他科技及其他蒸发技术，例如反渗透技术，ＭＶＲ工艺所不能够处理的高浓度污水或高粘稠度的液体；
（３）Ｃ、ⅣＴ污水处理系统可以从高浓度污水中提取出几乎所有的杂质（固体状态），回收再利用污水中的贵重物质；
（４）ＣＷＴ污水处理系统是一个无人值守，免维护，自清洁的全自动集智能环保设备；（５）ＣＷＴ污水处理系统能够接驳国际互联网络，进行远程数据采集，实现系统遥控。．
本试验所用的是创源科瑞环保科技的小型ＣｗＴ设备，处理量为２００Ｌ／ｄ，设备尺寸为６．０ｍ奉１．８ｍ幸１．４ｍ。实验设备如下图２．４所示：
图２Ｃｗｒ小型设备前视图
图３ＣｗＴ小型设备右视图５７９
２０１３’中国生物发酵产业年会
图４ＣＷＴ小型设备左视图
２．２试验方法：
实验过程分别将４０Ｌ制药发酵废水及４０Ｌ制糖发酵废水由污水泵不断打入ＣＷＴ蒸发系统中，污水在系统中循环多次出水并产生固体物质，并检测出水中ＣＯＤｃ。、ＢＯＤ５、ＴＤＳ及ＳＳ含量。ＣＯＤｃ，、ＢＯＤ５及ＳＳ参照《水和废水监测方法》（第四版）中的标准方法进行检测，ＴＤＳ使用哈希ＨＱ４０ｄ便携式检测仪检测。
３．实验结果分析
制药发酵废水及制糖发酵废水实验结果分别如表２、３所示：
一表２制药发酵废水处理水质表
ＣＯＤｃｒＢＯＤ５ＴＤＳＳＳ
＼ＢＯＤ５／ＣＯＤ盯
项目（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）
原水２４０００５２８００．２２８９８０４２
出水８６７０２９４８０．３４１５６．９＜５
去除率（％）６３．８８４４．１７９８．２５＞８８．１０一表３制糖发酵废水处理水质表
ＣＯＤｃｒＴＤＳＳＳ
ＢＯＤ５／ＣＯＤ廿
项目＼ＢＯＤ５（ＩＩｌｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）
原水５０００１４２０Ｏ．２８３４２００３４
出水１５９０６０４Ｏ．３８２０１＜５
去除率６８．２％５７．４６％９９．４％＞８５．２９％表２可以证明，ＣＷＴ系统对制药发酵废水中的盐类有很好的去除效果，ＴＤＳ去除率５８０
第七部分环保与设备篇
为９８．２５％。系统对废水的ＣＯＤＣｒ也有较好的去除效果，去除率为６３．８８％；对ＢＯＤ５的去除率为４４．１７％。虽然ＣＯＤｃ，、ＢＯＤ５的出水含量依然较高，但是经过ＣＷＴ系统的处理之后，废水的可生化性有显著提高，ＢＯＤ５／ＣＯＤｃ，值由０．２２提高到０．３４。使后续的生化处理会更加容易。
由表３可知，ＣＷＴ系统对制糖发酵废水中的盐类也有显著的去除效果，ＴＤＳ去除率可达９９．４％。系统对废水的ＣＯＤｃ，及ＢＯＤ５也有很好的去除效果，去除率分别为６８．２％、７２．６％，而且ＢＯＤ５／ＣＯＤｃ，值由Ｏ．２８提高到Ｏ．３８，提高了废水的可生化性。因此设备产生的这些低浓度有机废水可以经后续生化处理排放或循环利用。
综上所述，Ｃ、ⅣＴ系统对两种发酵废水均有很好的处理效果。尤其对废水中的盐类去除率很高，经除盐后的出水由于已经去除了大部分对微生物有毒有害的物质而且生化性显著提高，因此大大降低了后续生化处理的难度和负荷。
４．结论
发酵工业废水成分复杂，有机质和营养元素含量较高。它的资源化处理技术可以使废物循环利用，符合现代工业对经济效益、环境效益和社会效益的要求。ＣＷＴ系统可将废水处理为相对纯净的水并分离出固体，是真正意义的零排放设备。而且系统采用常压低温蒸发方式，蒸发过程很大程度的避免了传统蒸发技术的结垢及能耗高的问题。
选择ＣＷＴ设备处理高浓度制糖、制药发酵废水，能够去除废水中绝大部分的盐类，去除率分别为９８．２５％、９９．４％。也可以去除废水中的部分ＣＯＤｃ，、ＢｏＤ５，而且使可生化性显著提高，降低了出水的后续生化处理难度。
参考文献：
［１】黄子安．发酵污水处理技术研究与分析【Ｊ】．化学工程与装备．２０１ｌ，５：１８４－１８５
【２］孙巍，许玫英，孙国萍．高浓度发酵废水的生物处理及资源化利用研究进展叨．环境科学与技术．２０１１．８（３４）：１８９．１９４
［３】李剑超，褚君达，丰华丽等．制糖废水处理方法研究进展【Ｊ】．研究探讨．２００１．４：２４．２７
【４】顾辽萍．膜法处理高浓度制药发酵废水【Ｊ】．水处理技术．２００５，３１：７８．７９．
［５］韩彪，张维维，张萍．甘蔗制糖废水的ＡＢＲ．ＣＡＳＳ处理工艺【Ｊ】．广西科学院学报．２０１０．２６（２）：１５６．１５８５８１
第七部分环保与设备篇
低温常压蒸发技术处理发酵废水的研究
刘璐１ｗｉｌｌ锄ＶＨｅｓｅｎｄｒｏｐ２李光临２李浩铭１赵星辉１谭矗２
１０００８３；２．创源科瑞环保科技（北京）有限公司１００１０２１．中国地质大学（北京）
联系电话：１８９１１６２１４８６Ｅｍｉｌ：ＬｉｕＬｕ７６４６＠１６３．ｃｏｍ
【摘要】发酵废水成分复杂，由于其有机质及茵体含量高，因此它的资源化处置非常重要。本研究选择ｃＷＴ低温常压蒸发设备对制药和制糖发酵车间的高浓度废水分别进行了处理试验，该系统可将废水处理为较为纯净的水及固形物，是真正意义的零排放技术。实验结果表明，ｃｗＴ蒸发设备可以有效去除废水中的ＴＤｓ，去除率分别为９８．２５％、９９．４％。对ｃｏＤｃ。和ＢｏＤ；也有较高的去除效率，且可生化性明显提高，出水经后续生化处理后可以达标排放或回用。本试验结果可以为同类型工业污水的处理提供经验和参考。
【关键词】发酵废水ｃｗＴ蒸发设备零排放资源化
１．引言
发酵业是我国重要的生物产业。当前，我国发酵产量和发酵厂数目均为世界首位【ｌＪ，但是随之而来的环境问题尤其是污水处理问题也显得越来越突出。工业发酵废水具有浓度高、成分复杂，含有大量的难降解和有毒有害物质，水质情况往往随生产的变化发生较大的变化，造成处理工艺复杂，处理成本耐２１。发酵废水多为高浓度有机废水，由于厌氧处理反应器不受氧传递的限制，其中的固体停留时间（ＳＩ汀）比水利停留时间（ＨＲＴ）高出约１０．１００倍，单位体积负荷远高于好氧系统，污泥产生量少，运行费用低，因而在工业发酵废水处理中得到了广泛应用【３１。但是厌氧处理对温度、ｐＨ等环境因素较敏感，操作范围很窄，构筑物停留时间长【４１。好氧生物降解工艺的投资较低，操作条件简单，是有机污染废水处理的首选。但是对于像发酵废水这样的包含高浓度有机物的情况仍然存在着许多原理和工艺上的限制条件，因而在实际应用上不如厌氧处理普遍【５Ｊ。
综上所述，生化法虽然可以处理发酵废水，但是依然有其限制因素，而且无法进行产物的回收利用；特别是在高盐条件下，无论是厌氧还是好氧微生物系统均难以维持正常的运转。发酵废水中大都含有大量菌体和有机质，所以对污水的处置应该以循环利用，变废为宝的方针实行【１１。因此本文采用ＣＷＴ蒸发系统进行发酵废水的处理，并对产物的杂质含量进行检测以确定ＣＷＴ设备对废水的处理效果。５７７
２０１３’中国生物发酵产业年会
２．材料与方法
２．１试验材料：
本实验分别选用制糖发酵废水和制药发酵废水各一种。制药发酵废水取自湖北某制药集团，制糖发酵废水取自广东某糖厂发酵车间，两种废水均属于高浓度有机废水。两汰废水名称＼
制糖发酵废水
制药发酵废水种发酵废水的水质如下表１所示：表１两种发酵废水的水质ＴＤＳＳＳＣＯＤｃｒ（ｍｇ／Ｌ）ＢＯＤ５（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）３４４２５０００２４０００１４２０５２８０３４２００８９８０
本实验选择北京创源科瑞环保公司的低温常压蒸馏系统（ＣＷＴ水处理系统）处理发酵废水。ＣＷＴ系统是由澳大利亚研究成功的低温／环绕压力加速蒸发式污水处理设备，于２００８年己在澳洲投入使用。其基本原理为：人为建造一个封闭的天气系统，创造蒸发和下雨的循环过程，运用环绕压力技术利用能量为污水创造一个加速蒸发的条件，使液体在温度的影响下进行蒸发，而污水中的物质却不随水蒸汽蒸发，从而进行最有效的低成本污水处理。而且系统可回收废水中的几乎所有的固体杂质，形成固体干物质，是真正意义的零排放，具有良好的经济效益和环境效益。
系统的工作流程为：除去（悬浮）固体的废水进入设备后，加热至４０．８０℃，喷洒入蒸发室内。循环气流加热后吸收３．１２％向下流动的水。冷凝室内，水蒸汽凝结，排出系统；蒸发室内，随着水汽蒸发，废水浓度增加，固体结晶析出。从废水中分离出固体后，剩余的废水重新进入系统循环处理。如果需要，可添加设备分离其它污染物：如氨气（可制肥料）、其它挥发性气体、油脂等。
设备原理如图１所示：
图１ＣＷＴ系统原理示意图
５７８
第七部分环保与设备篇
ＣＷＴ污水处理系统的特点是：
（１）ＣＷＴ系统采用常压低温蒸发方式，蒸发过程很大程度的避免了传统蒸发技术的结垢及能耗高的问题；
（２）ＣｗＴ系统可以处理其他科技及其他蒸发技术，例如反渗透技术，ＭＶＲ工艺所不能够处理的高浓度污水或高粘稠度的液体；
（３）Ｃ、ⅣＴ污水处理系统可以从高浓度污水中提取出几乎所有的杂质（固体状态），回收再利用污水中的贵重物质；
（４）ＣＷＴ污水处理系统是一个无人值守，免维护，自清洁的全自动集智能环保设备；（５）ＣＷＴ污水处理系统能够接驳国际互联网络，进行远程数据采集，实现系统遥控。．
本试验所用的是创源科瑞环保科技的小型ＣｗＴ设备，处理量为２００Ｌ／ｄ，设备尺寸为６．０ｍ奉１．８ｍ幸１．４ｍ。实验设备如下图２．４所示：
图２Ｃｗｒ小型设备前视图
图３ＣｗＴ小型设备右视图５７９
２０１３’中国生物发酵产业年会
图４ＣＷＴ小型设备左视图
２．２试验方法：
实验过程分别将４０Ｌ制药发酵废水及４０Ｌ制糖发酵废水由污水泵不断打入ＣＷＴ蒸发系统中，污水在系统中循环多次出水并产生固体物质，并检测出水中ＣＯＤｃ。、ＢＯＤ５、ＴＤＳ及ＳＳ含量。ＣＯＤｃ，、ＢＯＤ５及ＳＳ参照《水和废水监测方法》（第四版）中的标准方法进行检测，ＴＤＳ使用哈希ＨＱ４０ｄ便携式检测仪检测。
３．实验结果分析
制药发酵废水及制糖发酵废水实验结果分别如表２、３所示：
一表２制药发酵废水处理水质表
ＣＯＤｃｒＢＯＤ５ＴＤＳＳＳ
＼ＢＯＤ５／ＣＯＤ盯
项目（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）
原水２４０００５２８００．２２８９８０４２
出水８６７０２９４８０．３４１５６．９＜５
去除率（％）６３．８８４４．１７９８．２５＞８８．１０一表３制糖发酵废水处理水质表
ＣＯＤｃｒＴＤＳＳＳ
ＢＯＤ５／ＣＯＤ廿
项目＼ＢＯＤ５（ＩＩｌｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）（ｍｇ／Ｌ）
原水５０００１４２０Ｏ．２８３４２００３４
出水１５９０６０４Ｏ．３８２０１＜５
去除率６８．２％５７．４６％９９．４％＞８５．２９％表２可以证明，ＣＷＴ系统对制药发酵废水中的盐类有很好的去除效果，ＴＤＳ去除率５８０
第七部分环保与设备篇
为９８．２５％。系统对废水的ＣＯＤＣｒ也有较好的去除效果，去除率为６３．８８％；对ＢＯＤ５的去除率为４４．１７％。虽然ＣＯＤｃ，、ＢＯＤ５的出水含量依然较高，但是经过ＣＷＴ系统的处理之后，废水的可生化性有显著提高，ＢＯＤ５／ＣＯＤｃ，值由０．２２提高到０．３４。使后续的生化处理会更加容易。
由表３可知，ＣＷＴ系统对制糖发酵废水中的盐类也有显著的去除效果，ＴＤＳ去除率可达９９．４％。系统对废水的ＣＯＤｃ，及ＢＯＤ５也有很好的去除效果，去除率分别为６８．２％、７２．６％，而且ＢＯＤ５／ＣＯＤｃ，值由Ｏ．２８提高到Ｏ．３８，提高了废水的可生化性。因此设备产生的这些低浓度有机废水可以经后续生化处理排放或循环利用。
综上所述，Ｃ、ⅣＴ系统对两种发酵废水均有很好的处理效果。尤其对废水中的盐类去除率很高，经除盐后的出水由于已经去除了大部分对微生物有毒有害的物质而且生化性显著提高，因此大大降低了后续生化处理的难度和负荷。
４．结论
发酵工业废水成分复杂，有机质和营养元素含量较高。它的资源化处理技术可以使废物循环利用，符合现代工业对经济效益、环境效益和社会效益的要求。ＣＷＴ系统可将废水处理为相对纯净的水并分离出固体，是真正意义的零排放设备。而且系统采用常压低温蒸发方式，蒸发过程很大程度的避免了传统蒸发技术的结垢及能耗高的问题。
选择ＣＷＴ设备处理高浓度制糖、制药发酵废水，能够去除废水中绝大部分的盐类，去除率分别为９８．２５％、９９．４％。也可以去除废水中的部分ＣＯＤｃ，、ＢｏＤ５，而且使可生化性显著提高，降低了出水的后续生化处理难度。
参考文献：
［１】黄子安．发酵污水处理技术研究与分析【Ｊ】．化学工程与装备．２０１ｌ，５：１８４－１８５
【２］孙巍，许玫英，孙国萍．高浓度发酵废水的生物处理及资源化利用研究进展叨．环境科学与技术．２０１１．８（３４）：１８９．１９４
［３】李剑超，褚君达，丰华丽等．制糖废水处理方法研究进展【Ｊ】．研究探讨．２００１．４：２４．２７
【４】顾辽萍．膜法处理高浓度制药发酵废水【Ｊ】．水处理技术．２００５，３１：７８．７９．
［５］韩彪，张维维，张萍．甘蔗制糖废水的ＡＢＲ．ＣＡＳＳ处理工艺【Ｊ】．广西科学院学报．２０１０．２６（２）：１５６．１５８５８１