本發(fā)明涉及高濃度難處理有機廢水處理，具體為一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法。

背景技術(shù)：

1、白酒廢水是一種高濃度、難處理的有機廢水，主要來源于白酒釀造過程中產(chǎn)生的沖洗水、窖底水等，其水質(zhì)特性復(fù)雜，具有酸性強、高氨氮、高磷酸鹽、高cod和高硬度的特點。典型白酒廢水的ph值在4-5之間，氨氮含量≤400mg/l，總氮含量≤500mg/l，總磷含量≤350mg/l，化學(xué)需氧量（cod）≤25000mg/l。由于其高氨氮和高磷酸鹽成分，在常規(guī)廢水處理工藝中，尤其是厭氧處理階段，容易生成大顆粒無機物，嚴(yán)重影響厭氧系統(tǒng)的污泥活性，導(dǎo)致污泥上浮、活性降低等現(xiàn)象。同時，高濃度的氨氮和磷酸鹽顯著增加了后續(xù)生化系統(tǒng)的硝化與反硝化負荷，使得曝氣風(fēng)量需求增加，深度處理階段的藥劑用量也隨之上升，整體處理成本高昂。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，白酒廢水的預(yù)處理通常采用絮凝沉淀結(jié)合氣浮的工藝，以去除廢水中的沉渣和浮渣。例如，通過加入絮凝劑（如聚合氯化鋁或聚丙烯酰胺）進行沉淀，再利用氣浮設(shè)備分離懸浮物。然而，該工藝對氨氮和磷酸鹽的去除效果有限，導(dǎo)致進入?yún)捬跸到y(tǒng)的廢水中仍含有較高濃度的氨氮和磷酸鹽。在厭氧環(huán)境中，磷酸根與氨氮易與廢水中的鎂離子反應(yīng)生成硫酸銨鎂（mgnh4so4）等結(jié)晶體，沉積在厭氧罐內(nèi)壁和設(shè)備表面，造成結(jié)垢嚴(yán)重、污泥鈣化及活性下降等問題。這些結(jié)晶體的形成不僅降低了厭氧系統(tǒng)的處理效率，還對后續(xù)好氧-缺氧（ao）系統(tǒng)的運行造成不利影響，如生化負荷過高、污泥處理困難等。此外，現(xiàn)有的預(yù)處理工藝通常需要較大的動力支持（如攪拌、氣浮設(shè)備的運行），能耗較高，進一步增加了處理成本。

3、針對白酒廢水的高氨氮和高磷酸鹽特性，部分研究嘗試在預(yù)處理階段引入化學(xué)沉淀法，通過外加鎂鹽（如mgcl2）與氨氮和磷酸鹽反應(yīng)生成磷酸銨鎂（mgnh4po4·6h2o）沉淀，以降低污染物濃度，然而，此類方法需額外投加藥劑，增加了化學(xué)品成本，且未能有效利用廢水自身的特性，處理過程仍需動力設(shè)備支持，難以實現(xiàn)低成本和高效率的結(jié)合，依賴外部動力和藥劑，能耗和運營成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)處理工藝依賴外部動力和藥劑，能耗和運營成本較高的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，包括以下步驟：

3、s1、將白酒廢水通過進水管引入反應(yīng)槽，所述反應(yīng)槽內(nèi)設(shè)置有負極板鎂板和正極板碳板，所述負極板鎂板和正極板碳板通過導(dǎo)線連接，利用白酒廢水作為電解質(zhì)鹽橋構(gòu)成原電池；

4、s2、在所述原電池中，負極板鎂板發(fā)生氧化反應(yīng)：mg-2e?=mg2?，生成鎂離子，正極板碳板發(fā)生還原反應(yīng)：2h?+2e?=h2，消耗廢水中的部分氫離子并生成氫氣；

5、s3、所述鎂離子與白酒廢水中的氨氮和磷酸鹽反應(yīng)，生成難溶的磷酸銨鎂沉淀：mg2?+nh4?+hnpo43??+6h2o=mgnh4po4·6h2o↓+nh?（n=0-2）；

6、s4、通過刮泥機將所述磷酸銨鎂沉淀刮至積泥斗并定期排出，同時利用所述氫氣氣泡帶動浮渣上升，通過所述刮泥機將浮渣刮至排渣槽，并通過排渣管排出；

7、s5、處理后的白酒廢水通過出水管流出反應(yīng)槽，進入后續(xù)處理工序。

8、優(yōu)選的，所述反應(yīng)槽內(nèi)的負極板鎂板和正極板碳板間隔均勻分布，且根據(jù)白酒廢水的氨氮和磷酸鹽濃度，所述反應(yīng)槽采用多級串聯(lián)設(shè)置。

9、優(yōu)選的，所述多級串聯(lián)設(shè)置為3級串聯(lián)。

10、優(yōu)選的，根據(jù)白酒廢水的水量，多個所述反應(yīng)槽采用并聯(lián)運行方式。

11、優(yōu)選的，所述方法的整體工藝流程包括：白酒廢水依次經(jīng)過機械格柵、調(diào)節(jié)池、鎂碳原電池反應(yīng)池、加堿高效絮凝沉淀池、氣浮池、水解酸化池、厭氧反應(yīng)器、兩級ao反應(yīng)池、二次沉淀池和深度處理系統(tǒng)，其中所述鎂碳原電池反應(yīng)池設(shè)置于調(diào)節(jié)池之后、加堿高效絮凝沉淀池之前。

12、優(yōu)選的，所述白酒廢水的ph值為4-5，氨氮含量≤400mg/l，總氮含量≤500mg/l，總磷含量≤350mg/l。

13、優(yōu)選的，所述刮泥機在反應(yīng)槽內(nèi)具有刮泥工況和刮渣工況，其中在刮泥工況下將沉淀刮至積泥斗，在刮渣工況下將浮渣刮至排渣槽。

14、優(yōu)選的，所述方法無需外部動力裝置，利用原電池反應(yīng)自發(fā)進行。

15、優(yōu)選的，一種鎂碳原電池反應(yīng)池，包括反應(yīng)槽，所述反應(yīng)槽的左側(cè)內(nèi)部設(shè)置有進水管，所述反應(yīng)槽的右側(cè)內(nèi)部設(shè)置有出水管，所述反應(yīng)槽的上側(cè)內(nèi)部開設(shè)有排渣槽一和排渣槽二，所述反應(yīng)槽的內(nèi)部設(shè)置有負極板鎂板和正極板碳板，所述反應(yīng)槽的內(nèi)部設(shè)置有刮泥機，所述進水管的底端固定連接有積泥斗。

16、優(yōu)選的，所述負極板鎂板與正極板碳板均設(shè)置在反應(yīng)槽內(nèi)，且二者之間用導(dǎo)線連接構(gòu)成原電池。

17、本發(fā)明提供了一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法。具備以下有益效果：

18、1、本發(fā)明通過利用鎂板和碳板構(gòu)成原電池，通過白酒廢水自身電解質(zhì)驅(qū)動反應(yīng)，鎂板氧化生成鎂離子，碳板還原h(huán)?產(chǎn)生氫氣，無需外部電源或機械攪拌，與傳統(tǒng)絮凝沉淀+氣浮工藝相比，每處理1m3廢水可節(jié)約約0.5-1kwh電能，對于年處理10萬m3廢水的酒廠，可節(jié)省5-10萬kwh電量，降低運行成本約10-15%。

19、2、本發(fā)明通過鎂碳原電池反應(yīng)，負極生成mg2?與nh4?和po43?生成磷酸銨鎂沉淀，正極消耗h?生成氫氣，實現(xiàn)酸性、氨氮和磷酸鹽的同步去除。以氨氮350mg/l、磷酸鹽300mg/l的廢水為例，處理后氨氮降至約120mg/l（去除率65%），磷酸鹽降至約90mg/l（去除率70%），ph從4.5升至5.5，減輕了后續(xù)厭氧系統(tǒng)約20%的負荷，避免了污泥上浮和活性下降，并減少ao系統(tǒng)硝化反硝化負擔(dān)約15-20%，降低了曝氣能耗。

20、3、本發(fā)明生成的磷酸銨鎂沉淀可吸附廢水中的鈣鎂離子，降低水體硬度，以處理硬度較高的白酒廢水為例，預(yù)處理后鈣鎂離子含量減少約30-40%，使厭氧系統(tǒng)和后續(xù)生化系統(tǒng)的結(jié)垢傾向降低約30-50%。相比傳統(tǒng)工藝中設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重、需頻繁維護的情況，本方法將設(shè)備維護周期延長約1.5倍，減少停機清理時間，提高運行穩(wěn)定性。

21、4、本發(fā)明利用碳板正極反應(yīng)2h?+2e?=h2，消耗廢水中的氫離子，使ph從4.5提升至約5.5，以日處理50m3廢水為例，預(yù)處理后后續(xù)加堿絮凝沉淀池的naoh用量減少約20-30%，每噸廢水節(jié)約堿劑成本約0.5-1元，這不僅降低了化學(xué)藥劑投入，還減少了因高酸性對后續(xù)設(shè)備（如厭氧罐）的腐蝕風(fēng)險。

技術(shù)特征：

1.一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，其特征在于，所述反應(yīng)槽（2）內(nèi)的負極板鎂板（3）和正極板碳板（4）間隔均勻分布，且根據(jù)白酒廢水的氨氮和磷酸鹽濃度，所述反應(yīng)槽（2）采用多級串聯(lián)設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，其特征在于，所述多級串聯(lián)設(shè)置為3級串聯(lián)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，其特征在于，根據(jù)白酒廢水的水量，多個所述反應(yīng)槽（2）采用并聯(lián)運行方式。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，其特征在于，所述方法的整體工藝流程包括：白酒廢水依次經(jīng)過機械格柵、調(diào)節(jié)池、鎂碳原電池反應(yīng)池、加堿高效絮凝沉淀池、氣浮池、水解酸化池、厭氧反應(yīng)器、兩級ao反應(yīng)池、二次沉淀池和深度處理系統(tǒng)，其中所述鎂碳原電池反應(yīng)池設(shè)置于調(diào)節(jié)池之后、加堿高效絮凝沉淀池之前。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，其特征在于，所述白酒廢水的ph值為4-5，氨氮含量≤400mg/l，總氮含量≤500mg/l，總磷含量≤350mg/l。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，其特征在于，所述刮泥機（8）在反應(yīng)槽（2）內(nèi)具有刮泥工況和刮渣工況，其中在刮泥工況下將沉淀刮至積泥斗（9），在刮渣工況下將浮渣刮至排渣槽（5）。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，其特征在于，所述方法無需外部動力裝置，利用原電池反應(yīng)自發(fā)進行。

9.一種鎂碳原電池反應(yīng)池，其特征在于，用于權(quán)利要求1-8任一項所述的一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，包括反應(yīng)槽（2），所述反應(yīng)槽（2）的左側(cè)內(nèi)部設(shè)置有進水管（1），所述反應(yīng)槽（2）的右側(cè)內(nèi)部設(shè)置有出水管（6），所述反應(yīng)槽（2）的上側(cè)內(nèi)部開設(shè)有排渣槽一（5）和排渣槽二（7），所述反應(yīng)槽（2）的內(nèi)部設(shè)置有負極板鎂板（3）和正極板碳板（4），所述反應(yīng)槽（2）的內(nèi)部設(shè)置有刮泥機（8），所述進水管（1）的底端固定連接有積泥斗（9）。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種鎂碳原電池反應(yīng)池，其特征在于，所述負極板鎂板（3）與正極板碳板（4）均設(shè)置在反應(yīng)槽（2）內(nèi)，且二者之間用導(dǎo)線連接構(gòu)成原電池。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及高濃度難處理有機廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種利用鎂碳原電池原理預(yù)處理白酒廢水的方法，包括以下步驟：S1、將白酒廢水通過進水管引入反應(yīng)槽；S2、在所述原電池中，負極板鎂板發(fā)生氧化反應(yīng)，生成鎂離子，正極板碳板發(fā)生還原反應(yīng)，消耗廢水中的部分氫離子并生成氫氣；S3、所述鎂離子與白酒廢水中的氨氮（NH??）和磷酸鹽（HnPO?3??）反應(yīng)；S4、通過刮泥機將所述磷酸銨鎂沉淀刮至積泥斗并定期排出；S5、處理后的白酒廢水通過出水管流出反應(yīng)槽，進入后續(xù)處理工序。通過利用鎂板和碳板構(gòu)成原電池，通過白酒廢水自身電解質(zhì)驅(qū)動反應(yīng)，鎂板氧化生成鎂離子，碳板還原H?產(chǎn)生氫氣，無需外部電源或機械攪拌。

技術(shù)研發(fā)人員：朱保成,梁政偉,石光,駱建明
受保護的技術(shù)使用者：北京國環(huán)萊茵環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15