CN104671376B

CN104671376B - 一种高浓度果胶废水的处理工艺

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Publication number: CN104671376B
Application number: CN201510050673.2A
Authority: CN
Inventors: 余关龙; 张波; 陈宏�; 杜春艳; 罗松柏; 胡世雄; 孙士权; 聂小宝
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: CN104671376A

Abstract

本发明公开了一种高浓度果胶废水的处理工艺，该处理工艺包括将柑桔罐头生产过程中产生的碱浸水引出，在碱浸水中加入复合絮凝剂，经搅拌后，以离心方式进行固液分离，完成处理过程；复合絮凝剂是由无机助剂与有机高分子絮凝剂组成，无机助剂为CaCl₂和/或CaO，有机高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵‑丙烯酰胺共聚物和阳离子双氰胺–甲醛缩聚物中的一种或多种。本发明的处理工艺处理效果好，运行成本低，且处理工艺稳定。

Description

一种高浓度果胶废水的处理工艺

技术领域

本发明涉及一种果胶废水的处理工艺，具体涉及一种柑桔罐头加工中高浓度果胶废水的处理工艺。

背景技术

经多地深入调研，柑桔罐头加工企业因自身生产工艺的特点，在各个生产工序中都会排放出不同水质的污水，其中果胶浓度较高的废水主要来自于酸浸水、碱处理水、碱泡后第一次漂洗水、COD浓度较高的剥皮车间地面冲洗水、烫果水、碱泡后第二次清洗水、洗锅水等工序，果胶浓度可达到5000mg/L。由于果胶的存在会造成废水黏稠，使化学混凝效果大大降低，因此给废水的后续生化处理带来很大困难。试验及工程运行经验表明：果胶密度较小，大量的果胶絮体悬浮或漂浮在水面上，出水大量带泥，使果胶等物质进入后续生化系统，生物处理系统中的微生物会因果胶的包裹作用而失去活性；另外，果胶的存在会使废水中溶解氧不足，影响生化池中好氧微生物的生长，同时还会造成污泥过滤脱水困难。现有果胶废水处理技术中对于果胶的分离一般采用气浮法、沉淀法和压滤法。气浮法存在动力消耗高、果胶含水率高，并且分离效果差。而沉淀法不仅沉淀时间长、处理效果差，而且因为果胶密度较轻，经常漂浮于水面而结壳，严重影响后续处理效果。而压滤法处理果胶废水时，由于果胶废水的粘度高，导致压滤效果极不理想。因此，急需寻求一种高浓度果胶废水的处理工艺，以期解决柑桔罐头加工废水处理中的关键性问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种处理效果好、运行成本低、处理工艺稳定的高浓度果胶废水的处理工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高浓度果胶废水的处理工艺，包括以下步骤：将柑桔罐头生产过程中产生的碱浸水引出，在碱浸水中加入复合絮凝剂，经搅拌后，以离心方式进行固液分离，完成处理过程；所述复合絮凝剂是由无机助剂与有机高分子絮凝剂组成，所述无机助剂为CaCl₂和/或CaO，所述有机高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺(即CPAM)、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(即PDA)和阳离子双氰胺–甲醛缩聚物中的一种或多种。

上述的处理工艺中，优选的，所述碱浸水∶无机助剂∶有机高分子絮凝剂＝10mL～300mL∶5mg～160mg∶1mg～8mg。

上述的处理工艺中，优选的，所述碱浸水∶无机助剂∶有机高分子絮凝剂＝30mL～150mL∶5mg～40mg∶1mg～4mg。

上述的处理工艺中，优选的，所述复合絮凝剂由CaCl₂与阳离子聚丙烯酰胺组成，CaCl₂与阳离子聚丙烯酰胺分别以水溶液的形式加入碱浸水中，CaCl₂溶液的浓度为5g/L，阳离子聚丙烯酰胺溶液的浓度为1g/L，碱浸水∶CaCl₂溶液∶阳离子聚丙烯酰胺溶液＝30mL～150mL∶1mL～8mL∶1mL。

上述的处理工艺中，优选的，所述复合絮凝剂由CaO与阳离子聚丙烯酰胺组成，CaO与阳离子聚丙烯酰胺分别以水溶液的形式加入碱浸水中，CaO溶液的浓度为5g/L，阳离子聚丙烯酰胺溶液的浓度为1g/L，碱浸水∶CaO溶液∶阳离子聚丙烯酰胺溶液＝30mL～150mL∶1mL～8mL∶1mL。

上述的处理工艺中，优选的，所述碱浸水的pH值为10～13。

上述的处理工艺中，优选的，所述离心的速度为2500rpm～6000rpm，所述离心的时间为8min～40min。

上述的处理工艺中，优选的，所述搅拌的速度为20rpm～60rpm，所述搅拌的时间为5min～15min。

上述的处理工艺中，优选的，所述复合絮凝剂加入碱浸水中之前，先对碱浸水进行过滤。该步骤可去除碱浸水中粗大杂质。

本发明中，复合絮凝剂是由无机助剂与有机高分子絮凝剂组成，无机助剂与有机高分子絮凝剂可分别加入碱浸水中，也可混合后加入碱浸水中。

本发明中，碱浸水主要是指柑桔罐头加工过程中采用碱处理柑桔工序时排出的果胶含量很高的碱性废水。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的处理工艺是以柑桔罐头加工企业碱浸工序排放的高浓度果胶废水为研究对象，将果胶浓度高的碱浸水进行单独收集和单独处理，实现污污分流，并采用由无机助剂和有机高分子絮凝剂组成的复合絮凝剂对碱浸水进行处理的工艺研究。本发明的处理工艺可有效提高碱浸水的处理效果，降低运行成本，实现果胶回收并资源化，同时也解决了柑桔罐头加工废水处理中因果胶的存在导致处理工艺效果差的难题，提高整体工艺安全性和稳定性，实现废水达标排放，为实现果胶废水处理工艺优化提供技术支持。

2、本发明中因碱浸水pH值高，采用常规的Fenton法进行强氧化需大量的酸调节所需的pH值，成本较高。本发明在处理工艺中加入了CaO和/或CaCl₂，不仅起到辅助絮凝作用，还起到破乳作用，从而降低了废水粘度，有利于后续的固液分离过程。

3、本发明采用离心方式进行固液分离，可非常有效的去除高浓度果胶废水中的果胶类物质。在现有技术中，高浓度果胶废水固液分离是柑桔罐头处理过程中的一大难题，因为高浓度果胶废水粘性较大，果胶呈悬浮状，普通的脱水方式很难有效实现固液分离，现有工程中普遍采用的板框压滤机脱水效果很差，基本处于停运状态。在本发明中采用复合絮凝剂处理过的水样，以滤纸进行过滤时，很容易在滤纸上形成一层粘性膜，严重阻碍过滤，因此，本发明采用先破乳、降低废水粘度后再离心的方式进行固液分离，实现了非常好的废水处理效果。

附图说明

图1为本发明实施例1和实施例2中助剂不同配比与碱浸水中离心后沉淀物体积的关系柱状图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下各实施例和对比例中，采用的实验设备、实验药剂、测定项目和测定方法等如下：

实验设备主要包括六联搅拌机、高速离心机、pH计、COD测定仪及分光光度计等，均为市售。

测定项目涉及pH、COD以及果胶浓度测定等，根据标准的测定方法，需要使用到的药剂主要有：分析纯化学药剂：Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、CaO、CaCl₂。工业用药剂：CPAM(阳离子聚丙烯酰胺)、PAC(聚合氯化铝)。以上药剂为实验方便，均配制成相应浓度的溶液，浓度列于各名称后，各药剂均为市售。

测定项目中，pH测定采用玻璃电极法，COD测定采用重铬酸盐法，果胶测定采用比色法，相应的分析步骤均按国家标准分析方法执行。

研究对象为柑桔罐头加工企业部分生产工序排放的高浓度果胶废水(即碱浸水)，具体的水质情况如下表1所示。

表1碱浸水水质检测表

实施例1

一种本发明的高浓度果胶废水的处理工艺，包括以下步骤：将柑桔罐头生产过程中产生的碱浸水引出，先将碱浸水采用多层(通常为3～5层)纱布进行过滤，即水样预处理，然后在过滤后的碱浸水中加入复合絮凝剂于30rpm转速下搅拌10min，再以离心方式进行固液分离，离心速度为4000rpm，离心时间为10min，完成处理过程。

本实施例中，实验试剂及其浓度为：CaO(5g/L)、CPAM(1g/L)。

本实施例中，取4组过滤后的碱浸水样各30mL(含对照组)，分别按表2中的要求加入试剂，实验现象如表2和图1所示。

表2复合絮凝剂不同投加量实验结果

由表2和图1可知，当CPAM用量为1mL时，沉淀物所占溶液的体积随着CaO(5g/L)用量的增大而减小，固液分离效果越好，沉淀物越密实，越有利于其最终处置，体积约占30％的沉淀物含水率约为85％左右。本发明的复合絮凝剂中先加入CaO进行破乳，降低废水粘度，然后加入CPAM进行絮凝，最后以离心方式进行固液分离，可高效去除高浓度果胶废水中的果胶类物质。实验结果如表3所示。

表3复合絮凝剂不同投加量实验结果

实施例2

一种本发明的高浓度果胶废水的处理工艺，包括以下步骤：将柑桔罐头生产过程中产生的碱浸水引出，先将碱浸水采用多层(通常为3～5层)纱布进行过滤，即水样预处理，然后在过滤后的碱浸水中加入复合絮凝剂，于30rpm转速下搅拌10min，再以离心方式进行固液分离，离心速度为4000rpm，离心时间为10min，完成处理过程。

本实施例中，实验试剂及其浓度为：CaCl₂(5g/L)、CPAM(1g/L)。

本实施例中，取4组过滤后的碱浸水样各30mL(含对照组)，分别按表4中的要求加入试剂，实验现象如表4和图1所示。

表4复合絮凝剂不同投加量实验结果

由表4和图1可知，当CPAM用量为1mL时，沉淀物所占溶液的体积随着CaCl₂(5g/L)用量的增大而减小，固液分离效果越好，越有利于沉淀物的最终处置。将实施例1与实施例2的结果进行比较发现，在相同的条件下，CaO的作用更加明显，更加有利于提高离心效果，碱浸水中的果胶被大量去除，能得到澄清的上清液，有利于后续生化处理效果的提高。本实施例的实验结果如表5所示。

表5复合絮凝剂不同投加量实验结果

对比例1

实验步骤与上述实施例1基本相同，区别在于：将引出后的碱浸水采用多层纱布过滤，

取4组经过滤后的水样各30mL，分别加入：

A、5mLPAC+0.5mLCPAM

B、5mL Al₂(SO₄)₃+0.5mLCPAM

C、5mL FeCl₃+0.5mLCPAM

D、5mL Fe₂(SO₄)₃+0.5mLCPAM

其中，各实验试剂及其浓度为：CPAM(1g/L)、PAC(2g/L)、Al₂(SO₄)₃(2g/L)、FeCl₃(2g/L)、Fe₂(SO₄)₃(2g/L)；

滴加过程中同时进行搅拌，水样混合均匀后沉淀静置约1h(由于仅为定性实验，观察絮凝效果，故不采取离心分离的操作)，得到如表6所示的实验结果。

表6碱浸水絮凝沉淀定性实验结果

絮凝剂	实验现象
		A	无絮凝现象
B	无絮凝现象
		C	无絮凝现象
D	无絮凝现象

由表6可知，对于碱浸水，其pH值为12.5，向其中分别投加A、B、C、D类复合絮凝剂，均无絮凝现象产生。

实施例3

一种本发明的高浓度果胶废水的处理工艺，考察固液分离方式对于碱浸水处理的影响。该处理工艺包括以下步骤：将柑桔罐头生产过程中产生的碱浸水引出，先将碱浸水采用三层纱布进行过滤，然后在过滤后的碱浸水中加入复合絮凝剂，于30rpm转速下搅拌10min，再以不同的固液分离方式完成处理过程。

本实施例中，复合絮凝剂具体为8mL CaO+1mLCPAM，其中CPAM(1g/L)，Al₂(SO₄)₃(2g/L)。

本实施例中，为比较不同固液分离方式对碱浸水处理效果的影响，进行了4组实验，各取经混合均匀后的水样30mL，4组水样分别采用以下固液分离方式：

A、离心分离：离心速度为4000rpm，离心时间为10min；

B、抽滤：负压抽滤脱水；

C、气浮：加压溶气气浮；

D、沉淀：沉淀时间1h。

表7不同固液分离方式对碱浸水絮凝的影响结果

固液分离方式	实验现象
		A	上清液澄清，果胶大量去除

B	溶液粘性大，堵住滤纸，抽滤效果极差
		C	液面上层漂浮果胶，大量泡沫产生，溶液混浊
D	底层沉降物很少，表面漂浮一层果胶，溶液混浊

由表7可知，在常用的果胶废水固液分离方法中，抽滤、气浮及沉淀法即使在碱浸水中加入复合絮凝剂后出现絮团的情况下，其固液分离效果仍然很不理想，其主要原因在于果胶废水本身粘度大、密度小的性质，气浮法存在动力消耗高、果胶含水率高，并且分离效果差。而沉淀法不仅沉淀时间长、处理效果差，而且因为果胶密度较轻，经常漂浮于水面而结壳，严重影响后续处理效果。而压滤法处理果胶废水时，由于果胶废水的粘度高，导致压滤效果极不理想，而采用本发明的离心分离法配合复合絮凝剂的使用能避免上述方法的缺陷，很好的实现果胶废水的固液分离。

实施例4

一种本发明的高浓度果胶废水的处理工艺，包括以下步骤：

将柑桔罐头生产过程中产生的碱浸水引出，在碱浸水中加入复合絮凝剂，经搅拌后，以离心方式进行固液分离，完成处理过程；复合絮凝剂是由无机助剂与有机高分子絮凝剂组成，无机助剂为CaCl₂和/或CaO，有机高分子絮凝剂为CPAM、PDA和阳离子双氰胺–甲醛缩聚物中的一种或多种。

本实施例中，碱浸水∶无机助剂∶有机高分子絮凝剂＝10mL～300mL∶5mg～160mg∶1mg～8mg。

优选的，碱浸水∶无机助剂∶有机高分子絮凝剂＝30mL～150mL∶5mg～40mg∶1mg～4mg。

更优选的，复合絮凝剂由CaCl₂与CPAM组成，CaCl₂与CPAM分别以水溶液的形式加入碱浸水中，CaCl₂溶液的浓度为5g/L，CPAM溶液的浓度为1g/L，碱浸水∶CaCl₂溶液∶CPAM溶液＝30mL～150mL∶1mL～8mL∶1mL。

更优选的，复合絮凝剂由CaO与CPAM组成，CaO与CPAM分别以水溶液的形式加入碱浸水中，CaO溶液的浓度为5g/L，CPAM溶液的浓度为1g/L，碱浸水∶CaO溶液∶CPAM溶液＝30mL～150mL∶1mL～8mL∶1mL。

本实施例中，碱浸水的pH值为10～13。

本实施例中，离心的速度为2500rpm～6000rpm，离心的时间为8min～40min。

本实施例中，搅拌的速度为20rpm～60rpm，搅拌的时间为5min～15min。

本实施例中，复合絮凝剂加入碱浸水中之前，先对碱浸水进行过滤，可去除碱浸水中粗大杂质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高浓度果胶废水的处理工艺，其特征在于，由以下步骤组成：将柑桔罐头生产过程中产生的碱浸水引出，在碱浸水中加入复合絮凝剂，经搅拌后，以离心方式进行固液分离，完成处理过程；所述复合絮凝剂是由无机助剂与有机高分子絮凝剂组成，所述无机助剂为CaCl₂和/或CaO，所述有机高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和阳离子双氰胺–甲醛缩聚物中的一种或多种；

所述碱浸水的pH值为10～13；

所述离心的速度为2500rpm～6000rpm，所述离心的时间为8min～40min；

所述碱浸水∶无机助剂∶有机高分子絮凝剂 = 10mL～300mL∶5mg～160mg∶1mg～8mg；

所述搅拌的速度为20rpm～60rpm，所述搅拌的时间为5min～15min。

2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述碱浸水∶无机助剂∶有机高分子絮凝剂 = 30mL～150mL∶5mg～40mg∶1mg～4mg。

3.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于，所述复合絮凝剂由CaCl₂与阳离子聚丙烯酰胺组成，CaCl₂与阳离子聚丙烯酰胺分别以水溶液的形式加入碱浸水中，CaCl₂溶液的浓度为5g/L，阳离子聚丙烯酰胺溶液的浓度为1g/L，碱浸水∶CaCl₂溶液∶阳离子聚丙烯酰胺溶液 = 30mL～150mL∶1mL～8mL∶1mL。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的处理工艺，其特征在于，所述复合絮凝剂加入碱浸水中之前，先对碱浸水进行过滤。