CN105502768B - 一种马铃薯淀粉废水无害化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种马铃薯淀粉废水无害化处理方法，步骤如下：（1）在马铃薯淀粉废水中加入大分子有机物分离处理专用絮凝剂，搅拌使之混合均匀，静置澄清，去除沉淀，得到废水澄清液；（2）将步骤（1）的废水澄清液用硫酸调节pH至4‑5，加入双氧水和硫酸亚铁，同时用紫外线照射1‑2小时；（3）之后加入小分子有机物分离处理专用絮凝剂，搅拌使之混合均匀，之后静置澄清，去除沉淀，得到净化处理后的马铃薯淀粉废水。应用本发明的方法能够使马铃薯淀粉废水中COD浓度达到300mg/L以下，处理后的废水达到GB 25461‑2010《淀粉工业水污染物排放标准》的排放标准，可以直接排放至市政污水处理系统，或者用于农田浇灌。
Description
技术领域
本发明涉及一种马铃薯淀粉废水无害化处理方法。
背景技术
我国是马铃薯生产和消费大国，马铃薯淀粉加工过程中产生大量废水，由于马铃薯淀粉废水中COD含量极高，直接排放会影响鱼类和其它水生动物的生存，同时水中的厌氧微生物分解其中的有机物释放出硫化氢，氨气和硫醇一类的有害气体，恶化水质、严重污染河流、水库及周边大气环境，并且马铃薯淀粉废水的处理难度大，主流的处理方法有生物法、絮凝沉淀法、膜分离沉淀法、自然沉降法、土地浇灌法，但都存在一定问题，处理后的废水无法达到国家排放标准，目前国内并没有行之有效的解决办法。随着国家对水污染防治的法律法规和监察力度的加大，许多马铃薯淀粉生产厂家面临被限制生产或者停止生产的局面，严重制约了马铃薯产业的发展。
发明内容
本发明提供了一种马铃薯淀粉废水无害化处理方法，处理后的废水符合国家标准，能够直接排放至市政污水处理系统，或者用于农田浇灌。
本发明提供一种马铃薯淀粉废水无害化处理方法，步骤如下：
（1）在马铃薯淀粉废水中加入废水重量0.1-0.5%的大分子有机物分离处理专用絮凝剂，搅拌使之混合均匀，之后静置澄清，去除沉淀，得到废水澄清液；所述大分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分数的各组分组成：超细凹凸棒20～30%、聚丙烯酰胺18～22%、氯化铁5～10%、尿素8～12%、聚合氯化铝15～19%、聚合硫酸铁17～21%和天然阳离子多糖壳聚糖1-2%，各组分的质量百分数之和为100%；
（2）将步骤（1）的废水澄清液用硫酸调节pH至4-5，加入双氧水和硫酸亚铁，同时用紫外线照射1-2小时；
（3）之后加入废水澄清液重量0.05-0.1%的小分子有机物分离处理专用絮凝剂，搅拌使之混合均匀，之后静置澄清，去除沉淀，得到净化处理后的马铃薯淀粉废水；其中，所述小分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分数的各组分组成：壳聚糖25～30%、硫酸铝10～15%、氯化铁10～15%、聚丙烯酰胺18～22%、醋酸8～12%、聚合氯化铝8～12%、明矾8～12%，各组分的质量百分数之和为100%。
作为优选，步骤（2）中所述双氧水占废水质量的百分比为0.2%。
作为优选，步骤（2）中所述亚硫酸铁占废水质量的百分比为0.1%。
作为优选，步骤（2）中所述用紫外线照射的具体条件为：废水澄清液的流速为0.6m/min，水流层厚度为8-10cm，水力停留时间为10min，紫外线波长为185nm。
作为优选，所述大分子有机物分离处理专用絮凝剂的制备方法为：将配方量的各组分混合均匀即得。
作为优选，所述小分子有机物分离处理专用絮凝剂的制备方法为：将配方量的各组分混合均匀，得到小分子有机物分离处理专用絮凝剂。
作为优选，步骤（1）和（3）中所述搅拌是先快速搅拌2-4min，然后再降低搅拌速度搅拌6-8min。
作为优选，所述快速搅拌的搅拌速度为：260-270r/min。
作为优选，降低搅拌速度后的搅拌速度为70-90r/min。
作为优选，当马铃薯淀粉废水的COD值小于10000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为0.1-0.2%；当马铃薯淀粉废水的COD值为10000-20000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为0.2-0.3%；当马铃薯淀粉废水的COD值为20000-30000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为0.3-0.4%；当马铃薯淀粉废水的COD值大于30000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为0.4-0.5%。
作为优选，小分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水质量的0.05-0.1%。
本发明的有益效果为：
（1）采用复合性絮凝剂，不同于单一的絮凝剂，采用有机物和无机物复合，各种组分之间起到协同作用，絮凝效果明显提高，COD去除率提高到95%以上；
（2）采用紫外照射、硫酸亚铁和氧化剂结合的处理方式用于马铃薯淀粉废水处理，将小分子有机物氧化成为较易处理的有机物，然后通过使用小分子有机物分离处理专用絮凝剂对其絮凝沉淀；
（3）本发明首先使用大分子有机物分离处理专用絮凝剂，能够有效分离废水中的大分子有机物，使用后COD值由10000-30000mg/L降低至1000-2000mg/L，COD去除率高达90%以上；之后采用紫外灯照射与氧化剂氧化处理相结合的方法，将其中的有机小分子通过氧化处理降低COD值至500- 1000mg/L左右，最后使用小分子有机物分离处理专用絮凝剂将氧化剂以及氧化后的有机物分离沉淀，达到无害化处理的目的，最终使马铃薯淀粉废水中COD浓度达到300mg/L以下，处理后的废水达到GB 25461-2010《淀粉工业水污染物排放标准》的排放标准，可以直接排放至市政污水处理系统，或者用于农田浇灌。此外，在废水处理过程中产生的废渣经过晾晒后可作为农田肥料进行利用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的马铃薯淀粉废水无害化处理方法流程图。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售或应用现有技术中常用的方法制备而成。
实施例1
本发明的一种马铃薯淀粉废水无害化处理方法步骤如下：
（1）将占废水重量0.1-0.5%的大分子有机物絮凝剂在溶解池中进行充分溶解后，经过计量泵加入沉淀池中，在初始阶段进行快速搅拌3min，保证絮凝剂与废水充分接触作用，为了防止快速搅拌破坏废水中已经形成的絮凝体，之后减小搅拌速度，继续搅拌6min；然后将废水静置澄清30min，此时COD值由10000-30000mg/L降低至1000-2000mg/L，处理后废水排入深度处理池中，排放沉淀渣，沉淀渣排放完毕后关闭阀门，完成第一步絮凝沉淀的废水COD值由10000-30000mg/L降至1000-2000mg/L。
（2）将在步骤（1）中完成处理的废水用硫酸调节至pH至4-5，并添加质量百分比为0.2%的双氧水和0.1%的亚硫酸铁，开启搅拌机搅拌均匀，添加的同时紫外灯照射，照射时间为1-2h，此时废水的COD值由1000-2000mg/L降低至500-1000mg/L，将处理后的废水排入二次沉淀池中。
（3）将占废水量0.05%-0.1%的小分子有机物絮凝剂在溶解池中进行充分溶解后，经过计量泵加入二次沉淀池中，重复步骤（1），处理后废水COD值由500-1000mg/L降低至300mg/L以下，处理后废水经过集水槽收集后可用于农田灌溉或直接排放进入市政污水管网。
（4）将沉淀渣经沉淀浓缩后由池底部阀门放出，通过皮带输送渣堆场堆放、晾晒，作为土壤农肥外售。
其中，
A、大分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分比的各组分组成：超细凹凸棒30%、聚丙烯酰胺22%、氯化铁6%、尿素8%、聚合氯化铝15%、聚合硫酸铁17%和天然阳离子多糖壳聚糖2%。
将上述配方量的各组分混合，得到大分子有机物分离处理专用絮凝剂。
B、小分子有机物分离处理专用絮凝剂的配方为：壳聚糖26%、硫酸铝12%、氯化铁12%、聚丙烯酰胺20%、醋酸10%、聚合氯化铝10%、明矾10%。
小分子有机物分离处理专用絮凝剂的制备方法为：将上述配方量的各组分混合，得到大分子有机物分离处理专用絮凝剂。
上述絮凝剂作用的机理主要与协同作用相关：
无机高分子成分（聚合氯化铝、聚合硫酸铁）吸附杂质和悬浮微粒，使形成颗粒并逐渐增大；而有机高分子成分（聚丙烯酰胺、天然阳离子多糖壳聚物、超细凹凸棒）通过自身的桥联作用，利用吸附在有机高分子上的活性基团产生网捕作用，网捕其它杂质颗粒一同下沉。同时，无机盐（氯化铁、明矾）的存在使污染物表面电荷中和，尿素对于蛋白质具有改性作用，促进有机高分子的絮凝作用，大大提高絮凝效果。
壳聚糖分子结构上含有大量氨基，通过配位键结合可形成极好的高分子螯合剂，壳聚糖与硫酸铝、氯化铁组合使用可以使污水中COD去除率从单独使用时的22-28%提高至54-58.3%，处理后废水中残留的Fe3+、Al3+含量极低，约为0.015-0.05mg/L。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：
大分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分比的各组分组成：超细凹凸棒26%、聚丙烯酰胺18%、氯化铁8%、尿素10%、聚合氯化铝16%、聚合硫酸铁21%和天然阳离子多糖壳聚糖1%。
小分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分数的各组分组成：壳聚糖30%、硫酸铝10%、氯化铁10%、聚丙烯酰胺22%、醋酸8%、聚合氯化铝12%、明矾8%。
其余部分均与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：
大分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分比的各组分组成：超细凹凸棒25%、聚丙烯酰胺18%、氯化铁8%、尿素12%、聚合氯化铝19%、聚合硫酸铁17%和天然阳离子多糖壳聚糖1%。
小分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分数的各组分组成：壳聚糖25%、硫酸铝14%、氯化铁15%、聚丙烯酰胺18%、醋酸8%、聚合氯化铝8%、明矾12%。
其余部分均与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于：
大分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分比的各组分组成：超细凹凸棒21%、聚丙烯酰胺20%、氯化铁10%、尿素11%、聚合氯化铝17%、聚合硫酸铁19%和天然阳离子多糖壳聚糖2%。
小分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分数的各组分组成：壳聚糖28%、硫酸铝15%、氯化铁10%、聚丙烯酰胺18%、醋酸12%、聚合氯化铝8%、明矾9%。
其余部分均与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于：
大分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分比的各组分组成：超细凹凸棒28%、聚丙烯酰胺22%、氯化铁5%、尿素9%、聚合氯化铝15%、聚合硫酸铁19%和天然阳离子多糖壳聚糖2%。
小分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分数的各组分组成：壳聚糖27%、硫酸铝11%、氯化铁13%、聚丙烯酰胺19%、醋酸9%、聚合氯化铝11%、明矾10%。
其余部分均与实施例1相同。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于：
大分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分比的各组分组成：超细凹凸棒20%、聚丙烯酰胺22%、氯化铁10%、尿素12%、聚合氯化铝15%、聚合硫酸铁20%和天然阳离子多糖壳聚糖1%。
小分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分数的各组分组成：壳聚糖29%、硫酸铝13%、氯化铁11%、聚丙烯酰胺21%、醋酸9%、聚合氯化铝9%、明矾8%。
其余部分均与实施例1相同。
实施例7 应用本发明的方法处理马铃薯淀粉污水的具体应用例
絮凝沉淀池中马铃薯淀粉废水为40t。
(1)将本发明的大分子有机物分离处理专用絮凝剂在溶解池中充分溶解后经过计量泵投加至絮凝沉淀池，同时开启搅拌桨，调节搅拌速度为265r/min，搅拌3min，之后降低搅拌速度至80r/min，继续搅拌6min，经过30min絮凝沉淀后上层清液溢流进入集水槽收集，此时废水澄清透明、无异味，测定此时COD值并记录，收集后的废水进入深度处理池进行处理。
(2)在深度处理池入口处投加硫酸用于调节pH，将废水pH调节至4-5，再加入占废水质量的0.2%双氧水和0.1%的亚硫酸铁，废水以0.6m/min的速度流过深度处理池（20m×35m×0.3m），深度处理池四周安装波长185nm紫外灯，控制水流层厚度为8-10cm，水力停留时间为10min，检测深度处理池出口处COD值，并做记录。
(3)将本发明的小分子有机物分离处理专用絮凝剂在溶解池中充分溶解后经过计量泵投加至二次絮凝沉淀池，重复步骤（1），检测处理后的废水COD值，并做记录。废水处理后澄清透明、无异味，各项指标均达到GB 25461-2010《淀粉工业水污染物排放标准》中的间接排放标准，可直接排放进入市政污水处理管网或用于灌溉农田。
（4）絮凝沉淀池的沉淀物通过真空泵抽吸排出后，在晾晒场进行晾晒脱水作为农田肥料利用。表1为应用本发明的方法对马铃薯淀粉废水处理前后的效果数据。
表1 应用本发明的方法对马铃薯淀粉废水处理前后的效果数据
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种马铃薯淀粉废水无害化处理方法，其特征在于：步骤如下：
（1）在马铃薯淀粉废水中加入废水重量0.1-0.5%的大分子有机物分离处理专用絮凝剂，搅拌使之混合均匀，之后静置澄清，去除沉淀，得到废水澄清液；所述大分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分数的各组分组成：超细凹凸棒20～30%、聚丙烯酰胺18～22%、氯化铁5～10%、尿素8～12%、聚合氯化铝15～19%、聚合硫酸铁17～21%和天然阳离子多糖壳聚糖1-2%，各组分的质量百分数之和为100%；
（2）将步骤（1）的废水澄清液用硫酸调节pH至4-5，加入双氧水和硫酸亚铁，同时用紫外线照射1-2小时；
（3）之后加入马铃薯淀粉废水质量0.05-0.1%的小分子有机物分离处理专用絮凝剂，搅拌使之混合均匀，之后静置澄清，去除沉淀，得到净化处理后的马铃薯淀粉废水；其中，所述小分子有机物分离处理专用絮凝剂由以下质量百分数的各组分组成：壳聚糖25～30%、硫酸铝10～15%、氯化铁10～15%、聚丙烯酰胺18～22%、醋酸8～12%、聚合氯化铝8～12%、明矾8～12%，各组分的质量百分数之和为100%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中所述双氧水占废水质量的百分比为0.2%。
3.根据权利要求2所述的方法，步骤（2）中，所述硫酸亚铁占废水质量的百分比为0.1%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：步骤（2）中所述用紫外线照射的具体条件为：废水澄清液的流速为0.6m/min，水流层厚度为8-10cm，水力停留时间为10min，紫外线波长为185nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述大分子有机物分离处理专用絮凝剂的制备方法为：将配方量的各组分混合均匀即得。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述小分子有机物分离处理专用絮凝剂的制备方法为：将配方量的各组分混合均匀，得到小分子有机物分离处理专用絮凝剂。
7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的方法，其特征在于：步骤（1）和（3）中所述搅拌是先快速搅拌2-4min，然后再降低搅拌速度搅拌6-8min。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤（1）和（3）中所述搅拌是先快速搅拌2-4min，然后再降低搅拌速度搅拌6-8min。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述快速搅拌的搅拌速度为：260-270r/min。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述快速搅拌的搅拌速度为：260-270r/min。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：降低搅拌速度后的搅拌速度为70-90r/min。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：降低搅拌速度后的搅拌速度为70-90r/min。
13.根据权利要求1、2、3、5、6、8、9、10、11或12的方法，其特征在于：当马铃薯淀粉废水的COD值小于10000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.1-0.2%；当马铃薯淀粉废水的COD值为10000-20000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.2-0.3%；当马铃薯淀粉废水的COD值为20000-30000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.3-0.4%；当马铃薯淀粉废水的COD值大于30000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.4-0.5%。
14.根据权利要求4的方法，其特征在于：当马铃薯淀粉废水的COD值小于10000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.1-0.2%；当马铃薯淀粉废水的COD值为10000-20000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.2-0.3%；当马铃薯淀粉废水的COD值为20000-30000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.3-0.4%；当马铃薯淀粉废水的COD值大于30000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.4-0.5%。
15.根据权利要求7的方法，其特征在于：当马铃薯淀粉废水的COD值小于10000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.1-0.2%；当马铃薯淀粉废水的COD值为10000-20000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.2-0.3%；当马铃薯淀粉废水的COD值为20000-30000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.3-0.4%；当马铃薯淀粉废水的COD值大于30000mg/L时，大分子有机物分离处理专用絮凝剂的加入量为马铃薯淀粉废水重量的0.4-0.5%。
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