CN105502596B - 一种处理卡拉胶生产工艺中废水的方法 - Google Patents

一种处理卡拉胶生产工艺中废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种处理卡拉胶生产工艺中废水的方法，其特征在于，包括：步骤1：将卡拉胶生产工艺中废水的原水进行预处理；步骤2：然后进入离子电驱动膜区，分别得到富盐碱的混合溶液和去盐碱的有机废液；步骤3：所述富盐碱的混合溶液用于后续利用，所述去盐碱的有机废液进入厌氧、好氧生化处理工艺。所述方法不仅克服了本领域卡拉胶工艺废水在首次应用离子电驱动膜处理设备处理废水时出现的各种问题，而且此离子电驱动膜处理方法获得的去盐碱的有机废水可应用现有技术处理，无需额外添置新设备，可并入其中最终实现连续一体式卡拉胶工艺废水的处理程序，除此以外，回收的盐碱可进一步加工用于工业、农业生产中，有利于可持续发展。

Description

一种处理卡拉胶生产工艺中废水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理工艺废水的方法，尤其涉及一种处理卡拉胶生产工艺中废水的方法。
背景技术
卡拉胶，又称鹿角菜胶、角叉菜胶、爱尔兰苔菜胶，是一种从海洋红藻(包括角叉菜属、麒麟菜属、杉藻属及沙菜属等)中提取的天然多糖亲水胶，其色泽一般为白色至淡黄色粉末，且无臭无味。由于卡拉胶具有水溶性好(水温在70℃就可以完全溶解)、热可逆性高(即加热凝胶融化成溶液，溶液冷却又能重新形成凝胶)、稳定性强(中性和碱性状态下即使加热也不会发生分解)、与其它胶体共同使用凝胶特性更优等特点，因此，广泛地应用于食品、医药、日用化工、生物化学、建筑涂料、织物印花以及农业等诸多行业和领域。
随着经济的发展和人类生活水平的提高，各行各业对于卡拉胶的需求量不断增大，甚至一些新兴行业也正趋向于引入卡拉胶的使用。相应地，卡拉胶的生产规模也就不断扩大，随之而来的是卡拉胶工艺废水的处理问题。
目前来看，由于江蓠、沙菜、麒麟菜等海藻原料本身就含有较高含量的氯化物，而进行加工生产卡拉胶的过程中，尤其是碱处理时，使用了氢氧化钠、氢氧化钾、盐酸，由此卡拉胶工艺废水中就含有较多的盐、碱、氨氮和其它有机物。现有技术中，对于卡拉胶工艺废水的处理主要以图1所示的传统厌氧、好氧生化工艺方法进行，尽管这种方法可以对有机物进行分解，达到排放标准，但无法回收氯化钾等稀缺资源，排出造成了资源的浪费。
因此，一种可以实现盐碱回收并同时去除有机物等的卡拉胶工艺废水的处理方法，是本领域迫切需要的。
发明内容
针对上述情况，本发明提供了一种卡拉胶生产工艺中废水的方法，在研发过程中，本申请发明人大胆将离子电驱动膜引入卡拉胶工艺废水处理工艺中，不仅克服了本领域卡拉胶工艺废水在首次通过离子电驱动膜处理设备时出现的各种问题，包括带电子微粒堵塞通道或膜、色素夹带流出、盐处理不彻底、效率低下等，而且此离子电驱动膜处理方法可应用于现有技术中，无需额外添置新设备，可并入其中最终实现连续一体式卡拉胶工艺废水的处理程序，除此以外，回收的盐碱可进一步用于工业、农业生产中，有利于可持续发展。
本发明的目的是实现回收盐碱目的，提高资源利用率；
本发明的目的还包括得到更好的卡拉胶生产工艺中废水的处理结果；
本发明的目的还有充分利用卡拉胶生产工艺中废水。
为实现上述目的，本发明的主题是一种处理卡拉胶生产工艺中废水的方法，包括：
步骤1：将卡拉胶生产工艺中废水的原水进行预处理；
步骤2：然后进入离子电驱动膜区，分别得到富盐碱的混合溶液和去盐碱的有机废液；
步骤3：所述富盐碱的混合溶液用于后续利用，所述去盐碱的有机废液进入厌氧、好氧生化处理工艺；
所述预处理包括稀释操作，以符合进入离子电驱动膜区的质量技术要求。
优选地，所述原水进入离子电驱动膜区的水质要求为：
在本发明的一个实施例中，所述离子电驱动膜区为一种电渗析器，其电流密度为200-700A/m2，以能够对废水中的无机盐离子进行富集回收。
所述电渗析器包括膜堆、电极、机架夹紧装置三大部件。进一步地，所述膜堆包括多个阴膜、阳膜和隔板。
所述阴膜和阳膜，优选为只迁移盐碱、不迁移有机物、不迁移或者少迁移色素的膜，以减少膜污染，并控制其孔隙大小，优选地采用均相膜。进一步地，本申请发明人通过试制比较确定采用适应性的均相膜，所述适应性的均相膜为适应于本发明技术方案及要求的均相膜，其性能相对稳定，并可以在本发明的技术方案要求下得到相应有益的效果。
所述隔板的流进均为无回路短流形式，其边框采用0.5-1.5毫米聚丙烯板冲压成型，优选为0.9毫米，内烫二聚丙烯丝编织网构成水流通道。有时根据用户需要选用0.5或1.2毫米聚丙烯板加工成型，一般说隔板愈薄脱盐效果越好，但对进水水质要求也愈高。
所述电极使用优质钛为基材、表面涂履包括镣、铱的稀土金属，这相对于一般的电极所采用的石墨、铅、不锈钢等材料，具有电化学性能好，耐腐蚀、寿命长的优点。
机架夹紧装置一般有铸铁和钢板二种。本发明所述机架夹紧装置采用钢板焊型钢结构。因钢板有弹性能局部变形，即使隔板，膜厚度不均，也不会泄漏。拉杆螺栓包括炭钢、不锈钢二种。
所述原水经过预处理后以0.1-1.1t/min的速度进入离子电驱动膜区。
在所述离子电驱动膜区，在直流电场作用下，阴阳离子分别向阳极和阴极移动，由于阴膜只能让阴离子透过，阻挡阳离子通过，阳膜只能让阳离子透过，阻挡阴离子透过，便可最终实现电解质在相邻隔室中分别实现富盐碱和去盐碱。
本领域技术人员都知道，在实际工作中，常用极和段来区分电渗析器的不同组装形式。二对电极之间的膜堆称为一极；水流方向一致的一个膜堆称为一段。对某一种规格电渗析器来说，增加段数，就等与加长脱盐流程，也就能提高脱盐效率，但同时降低一些淡水产量，增加膜对数，可提高淡水产量，增加极数可降低额定电压，便于整流器选型。因此，选用什么类型的电渗析器，应视原水水质要求、淡水产量、水温、安装场地、投资情况等进行综合考虑。
上述要求的取得是根据卡拉胶工艺废水的组分及处理要求，针对其内含有的污染成分对电渗析器性能的影响，通过以下方面考虑的：
(1)在设备的水流通道和空隙中产生堵塞现象，水流阻力的不均匀改变也会使浓水室和淡水室中的水压不相等，严重时会使膜面破裂，水中夹带的砂粒也会使膜产生机械性破损；
(2)水流通过电渗析隔板时，水中悬浮粘附在膜面上，成为离子迁移的一障碍，促使膜电阻增加和水质恶化，而且电渗析膜是细菌的有机养料，水中所含细菌转移到膜面上繁殖，也会产生上述后果；
(3)水中带极性有机物被膜吸附后，会改变膜的极性，并使膜的选择透过性降低，膜电阻增加；
(4)高价金属离子(如铁、锰)会使离子交换膜中毒，游离氯气使阳膜产生氧化，进水硬度高时会导致极化的沉淀结垢。
本发明所述利用离子电驱动膜处理卡拉胶工艺废水的方法，与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、本发明使得离子电驱动膜技术进入卡拉胶工艺废水处理过程，成为可能，并将其设置于厌氧、好氧生化处理工艺之前，不仅实现了原水中盐碱回收的目的，并且不会影响到后期的废水再处理步骤，即在原有设备的基础上进行改进，大大降低了改造成本，并实现了现有技术没能解决的难题；
2、事实上，直接将离子电驱动膜技术引入是困难的，这是由于其原水本身是粘稠且导电效果不佳的，而本申请发明人发现，通过前期的所述预处理步骤，必须包括稀释操作，最终可以很好地解决这一问题，甚至对好氧生化处理工艺也有利，因此，可见所述预处理步骤是本方法的关键所在，可以使各原始或新增步骤更好的作用；
3、对于离子电驱动膜区，不同的设置或限定对最终的结果影响是巨大的，尤其是浓缩液的颜色影响，通过本发明所述离子电驱动膜区后，浓缩液的颜色很浅，几乎无色，而其它在本发明限制之外的情况，则浓缩液的颜色很重，最终也会严重影响阴膜和阳膜的使用寿命；
4、最终得到淡化液电导率降到10～30ms/cm，浓缩液的电导率达到190～280ms/cm。
附图说明
图1为现有技术对于卡拉胶工艺废水的处理方法示意图；
图2为本发明对于卡拉胶废水的处理方法的一个优选实施例的示意图；
图3为本发明所述离子电驱动膜区的一个优选实施例示意图。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明的主题是一种处理卡拉胶工艺中废水的方法，包括：
步骤1：将卡拉胶生产工艺中废水的原水进行预处理；
步骤2：然后进入离子电驱动膜区，分别得到富盐碱的混合溶液和去盐碱的有机废液；
步骤3：所述富盐碱的混合溶液用于后续利用，所述去盐碱的有机废液进入厌氧、好氧生化处理工艺；
所述预处理包括稀释操作，以符合进入离子电驱动膜区的质量技术要求。
优选地，所述原水进入离子电驱动膜区的水质要求为：
在本发明的一个实施例中，所述离子电驱动膜区为一种电渗析器，其电流密度为200-700A/m2，以能够对废水中的无机盐离子进行富集回收。
所述电渗析器包括膜堆、电极、机架夹紧装置三大部件。进一步地，所述膜堆包括多个阴膜、阳膜和隔板。
所述阴膜和阳膜，优选为只迁移盐碱、不迁移有机物、不迁移或者少迁移色素的膜，以减少膜污染，并控制其孔隙大小，优选地采用均相膜。进一步地，本申请发明人通过试制比较确定采用适应性的均相膜，所述适应性的均相膜为适应于本发明技术方案及要求的均相膜，其性能相对稳定，并可以在本发明的技术方案要求下得到相应有益的效果。
所述隔板的流进均为无回路短流形式，其边框采用0.5-1.5毫米聚丙烯板冲压成型，优选为0.9毫米，内烫二聚丙烯丝编织网构成水流通道。有时根据用户需要选用0.5或1.2毫米聚丙烯板加工成型，一般说隔板愈薄脱盐效果越好，但对进水水质要求也愈高。
所述电极使用优质钛为基材、表面涂履包括镣、铱的稀土金属，这相对于一般的电极所采用的石墨、铅、不锈钢等材料，具有电化学性能好，耐腐蚀、寿命长的优点。
机架夹紧装置一般有铸铁和钢板二种。本发明所述机架夹紧装置采用钢板焊型钢结构。因钢板有弹性能局部变形，即使隔板，膜厚度不均，也不会泄漏。拉杆螺栓包括炭钢、不锈钢二种。
所述原水经过预处理后以0.1-1.1t/min的速度进入离子电驱动膜区。
在所述离子电驱动膜区，在直流电场作用下，阴阳离子分别向阳极和阴极移动，由于阴膜只能让阴离子透过，阻挡阳离子通过，阳膜只能让阳离子透过，阻挡阴离子透过，便可最终实现电解质在相邻隔室中分别实现富盐碱和去盐碱。
本领域技术人员都知道，在实际工作中，常用极和段来区分电渗析器的不同组装形式。二对电极之间的膜堆称为一极；水流方向一致的一个膜堆称为一段。对某一种规格电渗析器来说，增加段数，就等与加长脱盐流程，也就能提高脱盐效率，但同时降低一些淡水产量，增加膜对数，可提高淡水产量，增加极数可降低额定电压，便于整流器选型。因此，选用什么型的电渗析器，应视原水水质要求、淡水产量、水温、安装场地、投资情况等进行综合考虑。
实施例
一种利用离子电驱动膜处理卡拉胶工艺废水的方法，其中，其设置及采用的装置为在本发明所限制的技术方案范围内，包括：
步骤1：卡拉胶工艺废水的原水，其氢氧化钠浓度为2.5％，氯化物浓度为10％，电导率为250ms/cm，共50吨，进行包括稀释操作在内的预处理；
步骤2：然后以0.1-1.1t/min的速度进入离子电驱动膜区，控制其直流电的电流密度为200-700A/m2，分别得到富盐碱混合溶液和去盐碱有机废液；
步骤3：所述盐碱混合溶液进入浓缩室浓缩得到浓缩液以用于后续加工，所述去盐碱有机废液成为淡化液以进入厌氧、好氧生化处理工艺。
处理结果：所述浓缩液的电导率为230ms/cm，氯化钾浓度为8.9％，颜色清亮；所述淡化液的电导率为12ms/cm，氯化物浓度为0.1％。
对比实施例1
一种处理卡拉胶工艺中废水的方法，其中，其设置及采用的装置为在本发明所限制的技术方案范围内，包括：
步骤1：卡拉胶工艺废水的原水，其氢氧化钠浓度为2.5％，氯化物浓度为10％，电导率为250/cm，共50吨，不进行预处理；
步骤2：然后以0.1-1.1t/min的速度进入离子电驱动膜区，控制其直流电的电流密度为200-700A/m2，分别得到富盐碱混合溶液和去盐碱有机废液；
步骤3：所述盐碱混合溶液进入浓缩室浓缩得到浓缩液以用于制备肥料，所述去盐碱有机废液成为淡化液以进入好氧生化处理工艺。
处理结果：效率低下，而产出的浓缩液的电导率为240ms/cm，氯化物浓度为6.9％；所述淡化液的电导率为63ms/cm，氯化物浓度为3.7％。
对比实施例2
一种利用离子电驱动膜处理卡拉胶工艺废水的方法，其中，其设置及采用的装置为不在本发明所限制的技术方案范围内，包括离子电驱动膜为半均相膜，包括：
步骤1：卡拉胶工艺废水的原水，其氢氧化钠浓度为2.5％，氯化物浓度为10％，电导率为230ms/cm，共50吨，进行包括稀释操作的预处理，进入能够去除悬浮物、细碎海藻及不溶性杂质的过滤器经过过滤；
步骤2：以0.1-1.1t/min的速度进入离子电驱动膜区，控制其直流电的电流密度为200-700A/m2，分别得到富盐碱混合溶液和去盐碱有机废液；
步骤3：所述盐碱混合溶液进入浓缩室浓缩得到浓缩液以用于制备肥料，所述去盐碱有机废液成为淡化液以进入好氧生化处理工艺。
处理结果：产出的浓缩液的颜色很重，含有大量色素；长时间使用发生了膜堵塞情况。
可见，本发明所述技术方案的内容是相互影响的，要实现离子电驱动膜进入卡拉胶工艺废水处理领域，上述内容均为必不可少的。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种处理卡拉胶生产工艺中废水的方法，其特征在于，包括：
步骤1：将卡拉胶生产工艺中废水的原水进行预处理；
步骤2：然后进入离子电驱动膜区，分别得到富盐碱的混合溶液和去盐碱的有机废液；
所述原水进入离子电驱动膜区的水质要求为：
步骤3：所述富盐碱的混合溶液用于后续利用，所述去盐碱的有机废液进入厌氧、好氧生化处理工艺；
所述预处理包括稀释操作；
所述离子电驱动膜区包括膜堆、电极、机架夹紧装置三大部件；
所述膜堆包括多个阴膜、阳膜和隔板；
所述阴膜和阳膜采用均相膜；
所述隔板的流进均为无回路短流形式，其边框采用0.5-1.5毫米聚丙烯板冲压成型，内烫二聚丙烯丝编织网构成水流通道。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述离子电驱动膜区，为一种电渗析器，其电流密度为200-700A/m2，以能够对废水中的无机盐离子进行富集回收。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述电极使用优质钛为基材、表面涂履包括镣、铱的稀土金属。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述机架夹紧装置采用钢板焊型钢结构。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述原水经过预处理后以0.1-1.1t/min的速度进入离子电驱动膜区。
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