CN103435145A - 一种造纸法烟草薄片废水深度处理方法 - Google Patents

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陈克复
王玉峰
莫立焕
吴君章
李军
徐峻
周志明
马青
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China Tobacco Guangdong Industrial Co Ltd
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China Tobacco Guangdong Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种造纸法烟草薄片废水深度处理方法。本发明的处理方法分为两步，首先是制备高效、廉价的非均相Fenton催化剂，接着将制备的催化剂与过氧化氢组成非均相Fenton体系处理造纸法烟草薄片废水。本发明针对性强，催化效果好，使用过程中不会出现金属离子泄露，可以多次重复使用，此外本发明制备工艺简单，操作方便，生产成本低，使用过程中不会发生二次污染，可循环多次使用，大大降低了废水的处理成本。

Description

一种造纸法烟草薄片废水深度处理方法
技术领域
本发明属于烟草加工业清洁生产和水处理技术领域。涉及造纸法烟草薄片废水的深度处理，具体涉及一种采用非均相Fenton法对生化处理后的造纸法烟草薄片废水进行高级氧化处理的技术。
背景技术
我国是一个烟草种植大国。由于种植技术、地理环境及气候等因素影响，每年均有一定数量的低等级烟草无法被收购，这些烟草既不能焚烧又不能作为肥料，成为烟农的一种负担。此外，烟厂还有近三分之一的烟杆作为废料被丢弃。废烟草中含有多种有利用价值的成分，如烟碱、茄尼醇、糖类等。利用造纸法制造烟草薄片是烟草废弃物再生综合利用的重要技术之一。利用该技术所得到的造纸法烟草薄片具有密度小、焦油释放量低及化学成分可控等特点。将该产品应用于卷烟配方中不但可起到降低原材料消耗与生产成本，而且还可以大幅度降低卷烟焦油量、降低卷烟危害性及调控卷烟抽吸品质。但造纸法制造烟草薄片技术需使用造纸加工方法及天然提取分离等工艺，因此，生产中将不可避免地带来废水对环境污染的问题。与造纸过程相似，萃取后烟叶浆料的打浆浓度一般为4%～5%，上网浓度为1.0%左右，形成的烟草薄片含水量为10%～12%，这样在薄片的抄造过程中通常每生产1 t产品需排放70 t以上的废水。废水排放量大且颜色很深，废水的成分较为复杂，废水中含有木质素、纤维素、半纤维素、果胶、多糖、不溶性蛋白质及许多难于被微生物降解的有机物，是典型的三高废水-高浓度(COD8000-12000mg/L)，高悬浮物(SS1500-4000mg/L)，高色度(色度1500-5000倍)。GB 3544-2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》中规定的企业排放废水的COD应小于100mg/L，色度小于50倍。当前造纸法烟草薄片废水处理采用的预处理+厌氧/好氧生物处理技术只能将COD降解到400mg/L左右，色度依然较高，仍在300倍以上，外观呈红褐色，即使再采用强化混凝处理，COD和色度依然难以达到排放标准。因此，对废水的有效处理已成为烟草薄片行业发展中一个亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的提供一种针对性强、处理成本低、处理效果好，可有效解决造纸法烟草薄片废水难以达标排放的废水深度处理方法。
本发明的处理方法分为两步，首先是制备高效、廉价的非均相Fenton催化剂，接着将制备的催化剂与过氧化氢组成非均相Fenton体系处理造纸法烟草薄片废水。
为实现本发明的目的所采用的具体技术措施如下：
一种造纸法烟草薄片废水深度处理方法，包括如下步骤：
S1. 将无机矿物载体用酸浸泡，用蒸馏水洗涤至中性，烘干；
S2. 将S1中烘干的无机矿物载体加入到含有Fe3+和Al3+的混合溶液中搅拌；
S3. 将无机矿物载体从S2混合液中分离出来，用蒸馏水洗涤至中性，烘干，焙烧，冷却后研磨即得Fe/Al/无机载体催化剂；
S4. 用酸调节生化处理后造纸法烟草薄片废水的pH为4~6，按1~2g/L废水的用量加入Fe/Al/无机载体催化剂，再加入双氧水进行废水处理。
优选的，所述无机矿物载体为本领域常规具有吸附性能的无机矿物载体。
更优选的，所述无机矿物载体为沸石、膨润土或海泡石。
优选的，S2中所述无机矿物载体的加入量为无机矿物载体与Fe3+和Al3+的混合溶液总质量的2~5%。
优选的，所述Fe3+和Al3+的混合溶液中，Fe3+的用量为5~15mmol/g无机载体，Al3+的用量为2~8mmol/g无机载体。
优选的，所述步骤S2的反应温度为30~60℃，搅拌时间为18~24h。
优选的，所述烘干的温度均为100~105℃，焙烧温度为300~600℃，焙烧时间为3~6h。
优选的，S4中废水处理的时间为100~150min。
本申请由步骤S1~S3制备得到的Fe/Al/无机载体催化剂重复使用5次以上依然保持良好的处理效果。
优选的，所述Fe3+和Al3+的混合溶液选自FeCl3和Fe(NO3)3中的一种或两种以及Al2(SO4)3和KAl(SO4)2·12H2O中的一种或两种。
作为一种优选方案，所述双氧水的用量为废水中COD数值的0.8~0.9倍。
本申请中，所述COD数值是指采用重铬酸钾(K2Cr2O7)作为氧化剂测定出的化学耗氧量，即重铬酸盐指数（CODCr）。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明公开了一种造纸法烟草薄片废水深度处理方法。本发明针对性强，催化效果好，尤其是脱色效果显著，可以使造纸法烟草薄片废水达到排放标准，催化剂在使用过程中不会出现金属离子泄露，并且可以多次重复使用，催化效果不下降。此外本发明的造纸法烟草薄片废水深度处理方法使用的催化剂制备工艺简单，操作方便，生产成本低，使用过程中不会发生二次污染，可循环多次使用，大大降低了废水的处理成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。
实施例1  
取80-100目的沸石，用1mol/L的硫酸，以1:20的固液比浸泡5小时，过滤，用蒸馏水洗至中性，105℃下烘干。将提纯后的沸石加入到Fe(NO3)3和KAl(SO4)2·12H2O的混合溶液中，混合液中沸石的质量分数为3%，Fe(NO3)3含量为10mmol/g沸石，KAl(SO4)2·12H2O含量为5mmol/g沸石。在40℃条件下，浸渍搅拌24h。然后将沸石滤出，用蒸馏水洗涤至中性，在105℃下烘干，再在500℃条件下，焙烧4h，研磨，即得到Fe/Al/沸石催化剂。
某造纸法烟草薄片厂生化处理后的废水的COD为400-450mg/L、色度约400倍，pH约为7.0。用硫酸调节废水的pH至5.0，以1.5g/L的用量加入Fe/Al/沸石催化剂，按2mL/L的用量加入双氧水，在搅拌的作用下反应120min，出水COD为73mg/L，色度为无色。处理后废水的水质达到了GB 3544-2008的要求。
实施例2  
取80-100目的膨润土，用1mol/L的硝酸，以1:15的固液比浸泡8小时，过滤，用蒸馏水洗至中性，105℃下烘干。将提纯后的膨润土加入到FeCl3和Al2(SO4)3的混合溶液中，混合液中膨润土的质量分数为2%，Fe3+含量为12mmol/g膨润土，Al3+含量为6mmol/g膨润土。在60℃条件下，浸渍搅拌18h。然后将膨润土滤出，用蒸馏水洗涤至中性，在105℃下烘干，再在300℃条件下，焙烧5h，研磨，即得到Fe/Al/膨润土催化剂。
造纸法烟草薄片废水水质如实施例1所述。用硫酸调节废水的pH至4.0，以1.2g/L的用量加入Fe/Al/膨润土，按1.8mL/L的用量加入双氧水，在搅拌的作用下反应135min，出水COD为65 mg/L，色度为无色。处理后废水的水质达到了GB 3544-2008的要求。
实施例3  
按照实施例2所述条件对造纸法烟草薄片废水进行深度处理，催化剂在重复使用五次以后，出水COD为76mg/L，色度为无色。说明催化剂的活性很高，重复使用催化效率基本没有什么变化。
按照GB/T 5750.6-2006 《生活饮用水标准检验方法 金属指标》对处理前后废水中Fe和Al的含量进行测定，结果发现，处理后的废水中Fe和Al的含量没有增加，说明Fe/Al/膨润土催化剂在使用过程中未发生金属离子的泄漏。
实施例4  
取80-100目的海泡石，用1mol/L的氯化氢，以1:10的固液比浸泡8小时，过滤，用蒸馏水洗至中性，105℃下烘干。将提纯后的海泡石加入到Fe(NO3)3和Al2(SO4)3的混合溶液中，混合液中海泡石的质量分数为5%，Fe3+含量为5mmol/g海泡石，Al3+含量为8mmol/g海泡石。在60℃条件下，浸渍搅拌18h。然后将海泡石滤出，用蒸馏水洗涤至中性，在105℃下烘干，再在300℃条件下，焙烧5h，研磨，即得到Fe/Al/海泡石催化剂。
造纸法烟草薄片废水水质如实施例1所述。用硫酸调节废水的pH至6.0，以2.0g/L的用量加入Fe/Al/海泡石，按2.2mL/L的用量加入双氧水，在搅拌的作用下反应135min，出水COD为58mg/L，色度为无色。处理后废水的水质达到了GB 3544-2008的要求。
实施例5  
取80-100目的海泡石，用1mol/L的氯化氢，以1:10的固液比浸泡8小时，过滤，用蒸馏水洗至中性，105℃下烘干。将提纯后的海泡石加入到Fe(NO3)3和Al2(SO4)3的混合溶液中，混合液中海泡石的质量分数为5%，Fe3+含量为15mmol/g海泡石，Al3+含量为2mmol/g海泡石。在60℃条件下，浸渍搅拌18h。然后将海泡石滤出，用蒸馏水洗涤至中性，在105℃下烘干，再在300℃条件下，焙烧5h，研磨，即得到Fe/Al/海泡石催化剂。
造纸法烟草薄片废水水质如实施例1所述。用硫酸调节废水的pH至5.0，以2.0g/L的用量加入Fe/Al/海泡石，以2.2mL/L的用量加入双氧水，在搅拌的作用下反应135min，出水COD为55 mg/L，色度为无色。处理后废水的水质达到了GB 3544-2008的要求。

Claims (9)

1.一种造纸法烟草薄片废水深度处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1. 将无机矿物载体用酸浸泡，用蒸馏水洗涤至中性，烘干；
S2. 将S1中烘干的无机矿物载体加入到含有Fe3+和Al3+的混合溶液中搅拌；
S3. 将无机矿物载体从S2混合液中分离出来，用蒸馏水洗涤至中性，烘干，焙烧，冷却后研磨即得Fe/Al/无机载体催化剂；
S4. 用酸调节生化处理后造纸法烟草薄片废水的pH为4~6，按1~2g/L废水的用量加入Fe/Al/无机载体催化剂，再加入双氧水进行废水处理；
所述Fe3+和Al3+的混合溶液中，Fe3+的用量为5~15mmol/g无机载体，Al3+的用量为2~8mmol/g无机载体。
2.根据权利要求1所述的造纸法烟草薄片废水深度处理方法，其特征在于，所述无机矿物载体为沸石、膨润土或海泡石。
3.根据权利要求1所述的造纸法烟草薄片废水深度处理方法，其特征在于，S1中无机矿物载体和酸的固液重量比为1:10~1:20。
4.根据权利要求1所述的造纸法烟草薄片废水深度处理方法，其特征在于，S2中所述无机矿物载体的加入量为无机矿物载体与Fe3+和Al3+的混合溶液总质量的2~5%。
5.根据权利要求1所述的造纸法烟草薄片废水深度处理方法，其特征在于，S2中反应温度为30~60℃，搅拌时间为18~24h。
6.根据权利要求1所述的造纸法烟草薄片废水深度处理方法，其特征在于，S1或S3中所述烘干的温度为100~105℃，S3中所述焙烧的温度为300~600℃，焙烧时间为3~6h。
7.根据权利要求1所述的造纸法烟草薄片废水深度处理方法，其特征在于，S4中废水处理的时间为100~150min。
8.根据权利要求1所述的造纸法烟草薄片废水深度处理方法，其特征在于，所述Fe3+和Al3+的混合溶液选自FeCl3、Fe(NO3)3中的一种或两种以及Al2(SO4)3、KAl(SO4)2·12H2O中的一种或两种。
9.根据权利要求1所述的造纸法烟草薄片废水深度处理方法，其特征在于，所述双氧水的用量为废水中COD数值的0.8~0.9倍。
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