CN100457647C - 黄姜酸解废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从黄姜水解工艺中产生的废水通过综合利用进行废水处理的方法，将废水收集后，边搅拌边加入石灰，沉淀5～6小时，下层沉淀物取出放进离心机中脱水晒干，得二水石膏；二沉池底一次性放入40～50厘米厚活性炭，将上清液入池集中后，加入聚丙烯酰胺，助凝沉淀脱色，沉淀2～3小时，再加入膜分离专用阻垢剂；将上述上清液直接送入膜分离装置进行膜分离，其中浓排管废液返回二沉池反复循环浓缩分离然后直排入浓缩糖液存放池，淡排管清水可直接循环使用。本发明具有投资少、占地小、污水处理效果好、资源综合利用高、设备操作简便、经济效益好的特点。

Description

黄姜酸解废水处理方法

技术领域

本发明涉及从黄姜提取水解物和淀粉的方法或无发酵硫酸水解工艺中产生的废水通过综合利用进行废水处理的方法。

背景技术

黄姜，学名盾叶薯蓣，是薯蓣科薯蓣属植物。黄姜的根茎中含有薯蓣皂素，是合成甾体激素药物的基础原料和中间体。黄姜皂素可以合成生产肾上皮质激素、性激素、蛋白同化激素等200多种激素类药物。因此，黄姜有“药用黄金”之称。与其它含薯蓣皂素的植物相比，黄姜不仅皂素含量高，而且有良好的栽培性状。随着野生资源的桔竭，黄姜基本转向了人工种植，在秦巴山区已发展成为区域经济的主导产业。

黄姜提取水解物生产工艺诞生50多年来，一直是先将黄姜粉碎发酵进行酸解，在2当量的酸度、120℃的温度和0.15mpa压力的条件下反应2-4小时，然后将过滤的固体进行清洗，收得水解物。该生产过程中产生的高浓度有机酸废水的污染问题成为世界性的难题，给环境造成巨大的威胁。秦巴山区汉水流域，既是全国黄姜适生区，黄姜已发展成为当地的主导产业，又是国家南水北调中线工程的水源地。从技术工艺上解决好黄姜皂素加工行业废水污染问题，对于促进贫困山区产业发展，确保南水北调工程水源不受污染具有重要的战略意义。已引起了党中央国务院领导的高度重视。温家宝总理亲自批示：“要及早改进黄姜加工工艺，实现清洁生产，保护南水北调水源地不受污染。”

几十年来国内外围绕提高黄姜皂素收率、进行资源综合利用和解决废水污染问题进行了多方面的技术研究和工艺改进。特别是近年来国家开始重视污染治理以后，对黄姜加工废水的利用提出了很多的方法和处理路途，但大多是沿着末端整理的方向，对产生废水进行中和、除酸、瀑气等生物处理技术，沉淀处理治污技术，废渣废液再利用技术等，缺乏系统性和互适性。一方面经酸化后的黄姜有机物已被破坏，无法进行实际应用；另一方面由于黄姜初加工业企业规模小，产业集中度低、产生废水量大，治污投资大，处理成本高，很难达到理想的生产应用效果。企业“偷排”和环境污染压力日益严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黄姜废水处理方法，达到黄姜综合利用、清洁生产要求，实现黄姜皂素加工行业的资源化利用、清洁化生产的目标。

本发明的技术解决方案如下：黄姜酸解废水处理方法，从“黄姜提取水解物和淀粉的生产方法”或“无发酵硫酸水解工艺”中产生的废水按以下步骤进行处理：

(1)搅拌中和：将上述废水收集流入集中池，集中池中废水通过阀门流入搅拌中和池，搅拌中和池中设有搅拌机，边搅拌边向中和池投入石灰，石灰投放量按每立方米废水加入36～40千克，检测PH值到7为止，再按每立方米废水加入聚合氯化铝50～60克，搅拌2～3分钟，边搅拌边将废液排入一沉池沉淀；

(2)一沉提取二水石膏：上述废液按顺序排入2～4个一沉池中沉淀5～6小时，一沉池出水口用滤布包裹的木板作截栏，上清水自流入二沉池进行处理，下层沉淀物取出放进离心机中脱水晒干，挑出粗石，粉碎后计量装袋，得二水石膏；

(3)二沉进行废水预处理：二沉池底一次性放入40～50厘米厚活性炭，将一沉池排入的上清液入池集中后，按每立方米清液量加入聚丙烯酰胺5～6克，助凝沉淀脱色，沉淀2～3小时，再加入膜分离专用阻垢剂；

(4)膜分离：将二沉池预处理后的上清液直接送入膜分离装置进行膜分离，其中浓排管废液返回二沉池反复循环浓缩分离，直至二沉池中废液固含量为8～10％，关闭循环阀，通过膜分离装置浓排管排入浓缩糖液存放池，淡排管清水可直接循环使用。

本发明在黄姜皂素加工污水处理技术上实现了两大创新：一是通过选用大众化材料-石灰，中和加工废水中残留的废硫酸，回收二水石膏，用于水泥厂作水泥缓凝剂，处理后的排放水循环利用，浓缩后混合糖液作能量饲料再利用。体现了循环经济、综合利用的技术思路。二是首次将先进的膜分离技术应用于黄姜废水处理工艺，提高了废水处理的质量效果，达到了优于达标排放标准。本发明具有以下特点：

1、本发明为解决黄姜皂素初加工行业废水污染难题找到了一条投资少，操作简便，处理质量可靠的废水处理工艺新路径。本发明的黄姜废水处理工艺环节少(一机四池)，占地面积小(约50m²)。日处理50吨废水总投资30万元左右，仅相当于传统工艺投资量15-20％，工艺操作简便，废水处理质量效果好。

2、实现了黄姜废水处理技术的资源化利用，变废为宝，增加了企业效益。经本发明工艺处理后的废水沉淀物(二水石膏)，排放水和浓缩糖液全部实现资源化再利用。每吨废水经本发明工艺处理后可回收利用二水石膏0.095吨(100元/T)、清水0.80吨(1元/T)、混合糖液80公斤(10元/T)，能直接为企业创造经济效益11.1元。既解决了企业的废水污染难题，又增加企业经济效益。

3、降低了企业生产中治污的成本费用。该工艺每处理1吨废水，需用电3KW(0.6元/KW)，需用生石灰30公斤(260元/T)，药剂0.6元，人工费0.8元，共计生产费用11元，资源利用增加效益11.1元。处理费用与资源利用增加效益相抵基本持平，从根本上彻底改变了企业被动投资治污，造成“偷排”的环保压力。

4、实现了黄姜皂素初加工行业污水处理的最低排放。该发明工艺从废水处理产生物的综合循环利用入手，实现了处理后产生物的循环利用和综合再利用，达到了生产企业不向厂外发生排放物，实现了清洁生产和环保达标。

本发明作为“黄姜综合利用，清洁生产新工艺”的废水处理配套技术，符合国家循环经济、综合利用、清洁生产科学发展观的宏观政策方向。本发明工艺具有投资少、占地小、污水处理效果好、资源综合利用高、设备操作简便、经济效益好的特点。

附图说明

附图为本发明工艺路线示意图。

具体实施方式

本发明是“黄姜提取水解物和淀粉的生产方法”和“无发酵硫酸水解工艺”产生废水处理的配套技术。黄姜加工生产的具体步骤是：黄姜→清洗→粉碎→磨细→浆渣分离→提取淀粉→混合液膜浓缩→无发酵酸解→降压→初沉→中和→终沉→离心脱水→烘干生产水解物，上述工艺流程中的初沉、终沉、离心脱水三个环节中产生的废水按以下步骤进行处理：

①搅拌中和。首先对上述工艺环节中初沉、终沉和离心脱水产生的废水进行集中，集中池容积约1m³(2×1×0.5m)，集中池中废水通过阀门流入搅拌中和池，搅拌中和池装至90％后，关闭阀门。搅拌中和池的修建容积根据日产量和酸解釜大小而定。本发明按照年产100T水解物皂素，日加工鲜黄姜50吨，日处理废水50吨设计：需建中和池一个：φ2m×2m容积约占6m³。中和池三方分别建废水进口、石灰进口和废水出口，可利用地势高差自流或污泥泵抽至一沉池。搅拌中和池中安装1.5千瓦搅拌机一台。废水进入搅拌中和池后进行搅拌中和，中和操作方法如下：a、根据废水中硫酸含量计算中和所需的石灰用量(无发酵硫酸酸解工艺溶液与硫酸重量比为10∶1。由此产生的废水中硫酸含量约为49公斤/m³)。一般理论常数中和每m³废水需加入生石灰28公斤。实际操作中由于石灰纯度低和生石灰易吸水熟化成Ca(OH)₂，生产需要加入量为36-40公斤。b、搅拌中和。先将石灰粉碎计量，起动搅拌机，边搅拌边向中和池投入石灰，检测PH变化情况。在PH达到6后，应暂停投入石灰，继续搅拌10分钟后再测PH，然后少量投入石灰将废水中和到PH7止。再按中和废水量50～60g/m³加入聚合氯化铝搅拌2-3分钟，边搅拌边将废液排入一沉池沉淀。

②一沉提取二水石膏。为使中和后的废水能够充分沉淀分离，需建容积为6m³左右(3×1.5×1.2m)沉淀池4个。出水口用滤布包裹后的木板作截栏(便于上清液自动溢出和底层沉淀物人工排出)，中和废水在沉淀池中沉淀5-6小时，将上清水自流入二沉池进行预处理。将下层沉淀物人工用架子车推入三足离心机中脱水后晒干，人工挑出粗石，粉碎后计量装袋，得二水石膏供水泥厂作水泥缓凝剂使用。

③二沉进行废水预处理。二沉池容积为50m³左右，池底一次性放入50cm厚活性炭。将一沉后的上清液入池集中后，按清液量5g/m³加入聚丙烯酰胺，助凝沉淀脱色，沉淀2小时，再加入膜分离专用阻垢剂，以防止硅酸盐、碳酸盐和硫酸盐等无机垢的形成影响膜分离效果和寿命。

④膜分离。将预处理后的上清液直接送入膜分离装置进行膜分离，其中浓排管返回二沉池反复循环浓缩分离，直至二沉池中废液固含量为8～10％，关闭循环阀，通过膜分离装置浓排管排入浓缩糖液存放池，淡排管清水供浆渣分离工艺循环再使用。有关操作按膜分离装置说明书的要求使用、清洗和保养。

实施例1：石灰中和酸解废水中硫酸回收二水石膏试验及结果：

用量筒量取1000mL酸解废水各3份装入烧杯中；从大生产灰堆中取石灰压粉后称取50g各三份。边搅拌边将石灰加入烧杯，中和酸解废水，测量溶液PH值，PH值到7时沉淀1h，再测量溶液PH值稳定7，继续自然沉淀4h，待石膏完全沉淀后倒出上部清液，下部沉淀物倒入真空抽滤器抽干水份后烘干称重。称量备份所剩石灰和废水溶液，计算已使用的石灰量和废水溶液数量。

上述试验中发生以下反应过程

CaO+H₂O＝Ca(OH)₂                                ①

Ca(OH)₂+H₂SO₄＝CaSO₄·2H₂O                      ②

CaO+H₂O+H₂SO₄＝CaSO₄·2H₂O                      ③

运用NaOH点滴法测得酸解废水溶液中硫酸含量为1当量。由于硫酸的物质量浓度是当量浓度的二分之一，形成以下反应物与生成物的数量关系：

CaO+H₂O+H₂SO₄＝CaSO₄·2H₂O

56∶18∶98   ∶172

28∶ 9∶49   ∶86

以上理论证明，1000ml酸解废水中含有硫酸49g(经检测废水中硫酸含量为49.75g/m³)。要使49g硫酸完全中和到pH为7，需要加入纯CaO 28g，需要9g的水参与反应，生成86g二水石膏。

试验结果

重复  酸解废水  石灰用量    二水石膏   剩余溶液

I     1000ml    42.9g       89g        832ml

II    1000ml    48g         103g       852ml

III   1000ml    46.6g       92.5g      834ml

平均  1000ml    45.8g       94.8g      839ml

实施例2：膜分离处理污水试验

试验地点：陕西省旬阳县恒源生化有限公司。

实验材料：江苏省宜兴市瑞盛水处理设备有限公司生产的12T/h膜分离机，中和搅拌池(5m³)、沉淀池(5m³)、生石灰、泥浆泵1.1千瓦1台。

试验方法和检测结果：从黄姜无发酵工艺生产的废水中取酸解废水4m³，称取生石灰150公斤，边搅拌边加入石灰，测量溶液pH调到7时再加入200g聚合氯化铝沉淀4h，将上清液用泵抽到第二沉淀池加入聚丙烯酰胺再沉淀，测定上清溶液电导率(5800μS/cm)，水温(22℃)和PH(7)，称取所剩石灰量(30公斤，实用120公斤)，然后将上清液直接进行膜分离42分钟完成，记录膜分离机主要工作技术参数如下：

保安过滤器压力(mpa)               0.12

浓排导电率(μS/cm)                5800

淡排导电率(μS/cm)                180

工作压力(mpa)                     0.17

水温(℃)                          20.3

浓排通量(T/h)                     3.2

淡排通量(T/h)                     4.2

以上膜分离主要工作技术参数均在膜分离机使用说明书要求的正常工作允许值范围内。

膜分离后的淡排清水(处理后的排放水)取样5公斤，经安康市环境保护监测站检测：排出清水符合国家污水综合排放标准(GB8978-1996)，排放水所含一二类污染物小于国家最高容许排放标准。

膜处理后排放水质检测对照表                           单位：mg/L

上述试验中沉淀晒干后的二水石膏经旬阳县水泥厂检测：CaSO₄·2H₂O含量达到80％以上，其中SO₃含量37％左右，优于地产石膏品质，可代替石膏使用。

Claims (1)

1、黄姜酸解废水处理方法，从“黄姜提取水解物和淀粉的生产方法”或“无发酵硫酸水解工艺”中产生的废水按以下步骤进行处理：

(1)搅拌中和：将上述废水收集流入集中池，集中池中废水通过阀门流入搅拌中和池，搅拌中和池中设有搅拌机，边搅拌边向中和池投入石灰，石灰投放量按每立方米废水加入36～40千克，检测PH值到7为止，再按每立方米废水加入聚合氯化铝50～60克，搅拌2～3分钟，边搅拌边将废液排入一沉池沉淀；

(2)一沉提取二水石膏：上述废液按顺序排入2～4个一沉池中沉淀5～6小时，一沉池出水口用滤布包裹的木板作截栏，上清水自流入二沉池进行处理，下层沉淀物取出放进离心机中脱水晒干，挑出粗石，粉碎后计量装袋，得二水石膏；

(3)二沉进行废水预处理：二沉池底一次性放入40～50厘米厚活性炭，将一沉池排入的上清液入池集中后，按每立方米清液量加入聚丙烯酰胺5～6克，助凝沉淀脱色，沉淀2～3小时，再加入膜分离专用阻垢剂；

(4)膜分离：将二沉池预处理后的上清液直接送入膜分离装置进行膜分离，其中浓排管废液返回二沉池反复循环浓缩分离，直至二沉池中废液固含量为8～10％，关闭循环阀，通过膜分离装置浓排管排入浓缩糖液存放池，淡排管清水可直接循环使用。

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