CN104211234B - 超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，属于处理食品工业废水技术领域。本发明是将食品工业废水过滤后，先采用超临界水氧化技术将废水中的有机物氧化分解，然后再采用膜技术中的电渗析除去水中的阴阳离子，最后进入反渗透装置，除去溶解于水中的分子。通过温度、压力等关键工艺参数的优化和控制，COD去除率可达99.99％，处理后的水质符合饮用水的标准，可再次回收利用，节约了水资源，并解决了水污染问题。反应产生的副产物均能得到有效的回收利用，处理成本低，生产效率高，可实现全程连续处理自动控制，为食品工业废水处理提供一种技术依据。
Description
技术领域
本发明属于食品工业废水处理技术领域，特别涉及利用超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法。
背景技术
食品工业废水包括肉类加工废水、啤酒废水、谷类加工废水及味精工业废水等。食品生产废水成分复杂，除含有大量易被生物降解的碳水化合物、蛋白质、脂肪和氨基酸等有机污染物外，还含有大量的危害人类身体健康的有害微生物，其具有悬浮物、油脂含量高，COD和BOD值大，水质和水量变化幅度大，氮、磷化合物含量高等特点。若不经过处理直接排放，必将会对生态环境以及人类健康产生严重的危害。
目前国内外食品工业废水的处理以生物处理为主，较成熟的有厌氧接触法、厌氧污泥床法、酵母菌生物处理法等利用生物技术治理食品工业废水的方法，这些方法虽经济有效，但是会产生剩余污泥，最终处理所得的水质并非符合饮用水标准。膜技术处理食品工业废水具有操作、控制和维修简单，占地面积小，高效、节能等优点。膜分离技术在食品发酵废水以及大豆、果蔬、肉类及乳品加工中的废水处理中都得到了很好的应用。但目前膜技术的发展与应用受到了膜污染与膜孔的堵塞、膜产品的高价格、膜分离设备一次性投资高以及浓缩液和截留物的后处理技术等问题的制约。所以单独应用膜分离技术并不能满足需求。而超临界水氧化技术(SCWO)是一种新兴的有机废水处理技术。超临界水是指温度和压力均高于其临界点的稠密流体，与标准状态水相比具有一些特殊性质，水中的氢键几乎不存在。因此，超临界水具有极低的介电常数和良好的扩散、传递性能，从而具有很好的溶剂化特征。但超临界水氧化技术处理食品工业废水后，所得的水质中还含有部分的离子和分子，不能满足饮用水需求，所以将超临界水氧化技术与膜分离技术相结合，协同处理食品工业废水，既能克服膜分离技术使用过程中所产生的膜污染与膜孔阻塞等问题，又能使最终处理所得的水质达到饮用水标准。故有必要提出该技术以供参考。
发明内容
目前食品工业耗水量大，而这些耗用的水仅少部分用于食品生产本身，大部分是用于食品生产过程洗涤和清洁的，因此完全可以将这些废水加以回收利用。本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法。该方法采用过滤前处理食品工业废水，通过超临界水氧化和膜分离相结合的技术去除废水中的有机物以及各种离子、分子等物质，最终实现达到饮用水的标准。
本发明的技术方案是：
超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，步骤是：
(1)食品工业废水先经格栅井去除大型颗粒物及悬浮物后，进入调节沉滤池，在调节沉滤池中沉淀去除碎小肉末等大颗粒固体悬浮物，同时在出口设置过滤装置，去除悬浮在废水中的固体。
(2)从调节沉滤池出口出来的废水，由高压泵加压输入换热器进行预热，同时与氧气混合后进入反应器发生超临界水氧化反应，控制反应温度400～500℃，反应压力31～35MPa，废水中的有机物降解为CO2、N2和H2O等无毒害物质，反应后流体经冷却器冷却，再经减压阀减压至0MPa后进入气液分离器，液相水和气相产物分别从分离器底部和顶部排出。
(3)从气液分离器排出的液体进入电渗析器、压力表和流量计分离出浓水和淡水，除去水中的离子。
(4)将电渗析装置分离出的淡水调节pH后，经过加压泵进入反渗透装置，除去水中所溶解的小分子物质。
其进一步的技术方案为：
步骤(1)中调节沉滤池出水口设置过滤装置，去除悬浮在废水中的悬浮固体。
步骤(2)中所述的高压泵压力为31～35MPa，经换热器预热后的温度为240～300℃。
步骤(3)中电渗析器内温度控制在5～40℃的温度范围内。
步骤(4)中所采用的的反渗透膜材质为芳香聚酰胺，其能适应的pH范围比较广泛(pH＝2～11)。
与现有技术相比，本发明的有益效果和优点是：
1.废水经过格栅直接进入超临界水氧化装置进行处理，无需进行其他预处理。
2.适于食品生产过程中不同工段废水的处理，尤其是原料清洗工段所产生的含有大量悬浮物的废水和生产工段含有大量有机物的废水。
3.废水处理效率高，废水中的污染物在数十秒内即可接近完全氧化降解。
4.本发明工艺投资成本相对较低，处理效果好，生产效率高，绿色环保。
5.本发明最终所得水质符合饮用水标准，水资源可再回收利用。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
图中：1.废水槽，2.减压阀，3.废水泵，4.格栅，5.废水调节池，6.加压泵，7.废水换热器，8.氧化剂储罐，9.低温氧化剂泵，10.氧化剂换热器，11.氧化剂加热器，12.超临界水氧化反应器，13.冷却器，14.减压阀，15.气液分离器，16.加压泵，17.流量计，18.压力表，19.电渗析器，20.电源，21.淡水收集箱，22.浓缩室，23.浓水收集箱，24.加压泵，25.反渗透膜，26.减压阀，27.合格水收集箱
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
超临界水氧化和膜分离协同处理天津狗不理食品有限公司排放废水的方法，步骤是：
废水先经格栅井去除菜叶及碎小肉块等大型颗粒物，进入调节沉滤池，出来后经高压泵加压至34MPa输入换热器7预热，废水预热至280℃后，流入超临界水氧化反应器；同时，氧化剂由储罐8由高压泵9加压至34MPa输入换热器10进行预热，由加热器11加热340℃的氧化剂与废水分别由超临界水氧化反应器8的两端流入，进行超临界水氧化反应。反应后的流体经换热器7、10换热，分别用于加热由高压泵6输入的废水和高压泵9输入的氧化剂；反应后的流体再经冷却器13冷却，减压阀14减压至0MPa，最后进入气液分离器15，气相气体由分离器顶部排出，液相水由泵16加压后进入电渗析器，控制流量25L/h，电压55V，在直流电场作用下，废液中的阴、阳离子进入迁移浓缩室，而去除离子的淡水经过泵24加压至620kPa进入反渗透膜组件，反应后由减压阀26控制出水压力610kPa，最后流出的水质成为符合饮用水标准的合格水。
实施例2
超临界水氧化和膜分离协同处理饼干加工厂排放废水的方法，步骤是：
废水先经格栅井去除菜叶及碎小肉块等大型颗粒物，进入调节沉滤池，出来后经高压泵加压至32MPa输入换热器7预热，废水预热至250℃后，流入超临界水氧化反应器；同时，氧化剂由储罐8经高压泵9加压至32MPa输入换热器10进行预热，由加热器11加热320℃的氧化剂与废水分别由超临界水氧化反应器8的两端流入，进行超临界水氧化反应。反应后的流体经换热器7、10换热，分别用于加热由高压泵6输入的废水和高压泵9输入的氧化剂；反应后的流体再经冷却器13冷却，减压阀14减压至0MPa，最后进入气液分离器15，气相气体由分离器顶部排出，液相水由泵16加压后进入电渗析器，控制流量25L/h，电压55V，在直流电场作用下，废液中的阴、阳离子进入迁移浓缩室，而去除离子的淡水经过泵24加压至580kPa进入反渗透膜组件，反应后由减压阀26控制出水压力670kPa，最后流出的水质成为符合饮用水标准的合格水。
Claims (2)
1.一种超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
(1)食品工业废水先经格栅井去除大型颗粒物及悬浮物后，进入调节沉滤池，在调节沉滤池中沉淀去除碎小肉末等大颗粒固体悬浮物，同时在出口设置过滤装置，去除悬浮在废水中的固体；
(2)从调节沉滤池出口出来的废水，由高压泵加压输入换热器进行预热，同时与氧气混合后进入反应器发生超临界水氧化反应，控制反应温度400～500℃，反应压力31～35MPa，废水中的有机物降解为CO2、N2和H2O，反应后流体经冷却器冷却，再经减压阀减压至0MPa后进入气液分离器，液相水和气相产物分别从分离器底部和顶部排出；
(3)从气液分离器排出的液体进入电渗析器、压力表和流量计分离出浓水和淡水，除去水中的离子；步骤(3)中电渗析器内温度控制在5～40℃的温度范围内；
(4)将电渗析装置分离出的淡水调节pH后，经过加压泵进入反渗透装置，除去水中所溶解的小分子物质，步骤(4)中所采用的反渗透膜材质为芳香聚酰胺，其能适应的pH范围为pH＝2～11。
2.根据权利要求1所述超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的高压泵压力为31～35MPa，经换热器预热后的温度为240～300℃。
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