CN105923857A - 一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法 - Google Patents

一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，属于生产废水处理技术领域，包括以下步骤：1)取碳酸钡，加水配制成质量浓度为5％～10％的悬浊液，在搅拌条件下，将悬浊液加入头道剑麻/黄姜皂素废水中，并实时监测废水的pH值，使废水的终pH值为3～4；2)按铝渣：活性炭＝(2～3)：1的质量比，将铝渣和活性炭混匀后装柱，然后将经步骤1)处理的剑麻/黄姜皂素废水过柱处理，得到经过预处理剑麻/黄姜皂素废水。该预处理方法操作简单，能够有效去除废水中的有机物，降低废水的COD值，便于后续的生化处理。

Description

一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法
技术领域
本发明属于生产废水处理技术领域，具体涉及一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法。
背景技术
剑麻/黄姜中含有剑麻/薯蓣皂苷，剑麻/薯蓣皂苷在酸的作用下被水解为剑麻/薯蓣皂素，剑麻/薯蓣皂素是合成甾体激素的中间体，具有极重要的医药价值。在维持生命、调节性功能，对机体发育、免疫调节、皮肤疾病治疗及生育控制方面有明确的作用。
在目前技术条件下，硫酸是剑麻/薯蓣皂苷的最佳水解剂，由于剑麻/薯蓣皂苷在剑麻/黄姜中的含量较低，水解时需要大量硫酸，生成大量的高酸度有机废水。
对高酸度有机废水在进入生化(厌氧、好氧)处理前，必须对其进行预处理，中和过量的无机酸，使得废水适应生化(厌氧、好氧)处理的条件，其做法有二：①、采用金属氧化物(如氢氧化钠)或氨水进行中和，这一做法虽然调节了废水的pH值，但废水进入生化处理池后，微生物很难适应高盐环境，生化处理的时间较长，特别以硫酸为水解剂时，生化处理时，产生了恶臭的硫化氢气体，造成大气污染，这一处理只是将液体污染转化为气体污染。②、采用金属氧化物(氧化钙)进行中和处理，这种方法主要应用于以硫酸为水解剂的废水处理中，硫酸与氧化钙反应生成硫酸钙，硫酸钙微溶于水，大部分硫酸根离子可别除掉，但这一做法会产生大量的硫酸钙，硫酸钙中的杂质很难去除，影响其用途，且由于硫酸钙溶度积大，废水中的硫酸钙极易沉积于管道内壁，造成管道堵塞。如果硫酸钙不能合理利用，那只是完成了污染的转换，即将液体污染转化为固体污染。
近年来，微电解、电解技术在废水预处理中得到了广泛应用，并取得了一些成就。由于铁的熔点温度较高，制备铁/碳填料较其它金属(Al)/碳容易，故铁/碳填料广泛地应用于废水预处理中，如果废水的酸度高(未中和的硫酸水解液)，发生的是：Fe+H2SO4＝FeSO4+H2的反应，此时的氧化反应主要靠的是Fe变成Fe2+/H+变成H2的氧化还原反应，如果废水酸度适中(pH值为3～4)，在铁/碳填料上才发生电极反应，其中的有机物在电子转移的过程中被氧化变成小分子物质或彻底氧化为二氧化碳和水。无论发生那种反应，因反应时间长，溶液中残存大量的Fe2+/Fe3+，为了除去Fe2+/Fe3+，势必要给其中加入金属的氢氧化物(NaOH/Ca(OH)2)或氨水，形成Fe(OH)2/Fe(OH)3沉淀，由于Fe(OH)3在碱性(pH8.5～9)条件下才能完全除去，一方面废水的pH值在8.5～9时，不适合下一步的生化处理或能直接排放，再用酸调节pH值，浪费酸，生成的盐本身就是一种污染，另一方面，由于Fe(OH)2/Fe(OH)3絮体吸附能力较强，其中包含大量水分，达不到废水处理的目的。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，该预处理方法操作简单，能够有效去除废水中的有机物，降低废水的COD值，便于后续的生化处理。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，包括以下步骤：
1)取碳酸钡，加水配制成质量浓度为5％～10％的悬浊液，在搅拌条件下，将悬浊液加入头道剑麻/黄姜皂素废水中，并实时监测废水的pH值，使废水的终pH值为3～4；
2)按铝渣：活性炭＝(2～3)：1的质量比，将铝渣和活性炭混匀后装柱，然后将经步骤1)处理的剑麻/黄姜皂素废水过柱处理，得到经过预处理剑麻/黄姜皂素废水。
所用铝渣的粒度为4～6mm，活性炭的粒度为5～7mm。
步骤1)操作中，当监测废水的pH值接近3时，悬浊液要缓慢加入废水中。
步骤2)所述的过柱处理，具体操作为：
将经步骤1)处理的剑麻/黄姜皂素废水从柱子顶端缓慢加入，加好废水后，打开柱子底部的活塞，用鼓气装置从柱子底端鼓气，气流稳定后，反应2～3h，然后关闭活塞，撤去鼓气装置，然后打开活塞，得到经过预处理的剑麻/黄姜皂素废水。
加入的经步骤1)处理的剑麻/黄姜皂素废水的体积与铝渣/活性炭总体积之比为100：(30～40)。
用鼓气装置从柱子底端鼓气时，开始操作缓慢，待气流稳定后，调节空气流量为10～20mL/min。
头道剑麻/黄姜皂素废水的pH值为0.1，COD值为90000～100000mg/L，硫酸根离子浓度约为600～800mg/L；经过预处理的剑麻/黄姜皂素废水的pH值为4～5，COD值约为800～1000mg/L，硫酸根离子浓度40～70mg/L。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，以剑麻/黄姜皂素生产废水为原料，采用碳酸钡中和法，去除废水中部分硫酸根离子、降低废水的酸度，再以处理后的废水为原料，采用铝/碳微电解法，去除废水中的有机物，降低废水的COD值，再在搅拌的情况下，徐徐加入低浓度的碳酸钠溶液，调节体系的pH值为偏酸性，未经预处理的头道剑麻/黄姜皂素废水的pH值为0.1，COD值为90000～100000mg/L，硫酸根离子浓度约为600～800mg/L；经过预处理的剑麻/黄姜皂素废水的pH值为4～5，COD值约为800～1000mg/L，硫酸根离子浓度40～70mg/L，可以看出，该废水经过简单调节后，即可进入生化处理系统，减轻了生化处理的难度，节约了废水处理的时间和成本。
附图说明
图1为本发明过柱处理所用自填柱的结构示意图。
图中，1为玻璃隔档；2为穿孔管；3为活塞；4为流量计；5为铝/碳填料。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明实施例过柱分离采用图1所示的自填柱，图1中，1为玻璃隔档；2为穿孔管；3为活塞；4为流量计；5为铝/碳填料。
实施例1
一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，包括以下步骤：
1)取适量碳酸钡加水配制成浓度为5％的悬浊液，在不断搅拌下，缓缓加入剑麻/黄姜皂素水解废水(头道废水的pH值约为0.1，COD值约为9～10万mg/L，硫酸根离子浓度约为600～800mg/L)中，并不断测定废水的pH值，当废水的pH值接近3时，减慢碳酸钡滴加速度，以便硫酸与碳酸钡彻底反应，调节废水的pH值为3～4；
2)制备铝碳填料，取适量经处理的铝渣(粒度约为4～6mm)及活性炭(粒度约为5～7mm)，按照铝渣：活性碳质量比为2:1的比例混合均匀并装柱，柱的底部带孔径1～1.5mm的玻璃隔档，铝/碳装柱的顶部也加同样的玻璃隔档，准备完毕后，从柱子的顶端缓缓加入步骤1)处理过的废水，废水的体积与铝渣/活性炭总体积之比为100：30，废水的加入量以工作时废水不被冲出柱子为宜；
3)加好废水后，打开柱子活塞，从柱的底端鼓气，开始时要慢，等空气稳定后，调节空气流量为10ml/min，反应2～3h，关闭活塞，撤离鼓气装置，打开活塞，放出废水，此时废水的pH值约为4～5，废水的COD值约为800～900mg/L，硫酸根离子浓度40～60mg/L。
可以看出，该废水经过简单调节后，即可进入生化处理系统，减轻了生化处理的难度，节约了废水处理的时间和成本。
实施例2
一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，包括以下步骤：
1)取适量碳酸钡加水配制成浓度为8％的悬浊液，在不断搅拌下，缓缓加入剑麻/黄姜皂素水解废水(头道废水的pH值约为0.1，COD值约为9～10万mg/L，硫酸根离子浓度约为600～800mg/L)中，并不断测定废水的pH值，当废水的pH值接近3时，减慢碳酸钡滴加速度，以便硫酸与碳酸钡彻底反应，调节废水的pH值为3～4；
2)取适量经处理的铝渣(粒度约为4～6mm)及活性炭(粒度约为5～7mm)，按照铝渣：活性碳质量比为3:1的比例混合均匀并装柱，柱的底部带孔径1～1.5mm的玻璃隔档，铝/碳装柱的顶部也加同样的玻璃隔档，准备完毕后，从柱子的顶端缓缓加入步骤1)处理过的废水，废水的体积与铝渣/活性炭总体积之比为100：40，废水的加入量以工作时废水不被冲出柱子为宜；
3)加好废水后，打开柱子活塞，从柱的底端鼓气，开始时要慢，等空气稳定后，调节空气流量为10ml/min，反应2～3h，关闭活塞，撤离鼓气装置，打开活塞，放出废水，此时废水的pH值约为4～5，废水的COD值约为850～950mg/L，硫酸根离子浓度50～65mg/L。
可以看出，该废水经过简单调节后，即可进入生化处理系统，减轻了生化处理的难度，节约了废水处理的时间和成本。
实施例3
一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，包括以下步骤：
1)取适量碳酸钡加水配制成浓度为10％的悬浊液，在不断搅拌下，缓缓加入剑麻/黄姜皂素水解废水(头道废水的pH值约为0.1，COD值约为9～10万mg/L，硫酸根离子浓度约为600～800mg/L)中，并不断测定废水的pH值，当废水的pH值接近3时，减慢碳酸钡滴加速度，以便硫酸与碳酸钡彻底反应，调节废水的pH值为3～4；
2)取适量经处理的铝渣(粒度约为4～6mm)及活性炭(粒度约为5～7mm)，按照铝渣：活性碳质量比为2.5:1的比例混合均匀并装柱，柱的底部带孔径1～1.5mm的玻璃隔档，铝/碳装柱的顶部也加同样的玻璃隔档，准备完毕后，从柱子的顶端缓缓加入步骤1)处理过的废水，废水的体积与铝渣/活性炭总体积之比为100：35，废水的加入量以工作时废水不被冲出柱子为宜；
3)加好废水后，打开柱子活塞，从柱的底端鼓气，开始时要慢，等空气稳定后，调节空气流量为10ml/min，反应2～3h，关闭活塞，撤离鼓气装置，打开活塞，放出废水，此时废水的pH值约为4～5，废水的COD值约为900～1000mg/L，硫酸根离子浓度55～70mg/L。
可以看出，该废水经过简单调节后，即可进入生化处理系统，减轻了生化处理的难度，节约了废水处理的时间和成本。
综上所述，本发明的优势体现在：
1、采用碳酸钡中和法，有效地去除了废水中的硫酸根离子，降低了废水的酸度，便于微电解反应的发生。其反应方程式：
H2SO4+BaCO3＝BaSO4↓+H2O+CO2↑
尽管碳酸钡、硫酸钡均不溶于水，但硫酸钡的溶度积(Ksp＝10-10)比碳酸钡的溶度积(Ksp＝2.58×10-9)更小，故采用碳酸钡能够除去硫酸根，且能够调节pH值。
在中和过程中，碳酸钡要以混浊液的形式缓缓加入废水中，并不断搅拌。当废水的pH值接近3时，一定要慢慢加入，等反应完全进行。调节废水的pH值为3～4，以便微电解反应的进行。
2、采用铝/碳微电解法，铝/碳填料与铁/碳填料相比有无法比拟的优点，Al/Al3+的电极电位(1.66)远远大于Fe/Fe2+的电极电位(0.44)，说明铝/碳填料的氧化还原能力比铁/碳的氧化还原能力强，在pH值为3.5～4.0时，Al3+与体系中的OH-结合形成Al(OH)3絮凝体，该絮凝体吸附能力较强，不仅能吸附废水中的有机物，而且能吸附废水中的SO4 2-，进一步降低废水中的硫酸根离子浓度。避免生化处理过程中产生恶臭味的硫化氢气体。

Claims (7)

1.一种剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)取碳酸钡，加水配制成质量浓度为5％～10％的悬浊液，在搅拌条件下，将悬浊液加入头道剑麻/黄姜皂素废水中，并实时监测废水的pH值，使废水的终pH值为3～4；
2)按铝渣：活性炭＝(2～3)：1的质量比，将铝渣和活性炭混匀后装柱，然后将经步骤1)处理的剑麻/黄姜皂素废水过柱处理，得到经过预处理剑麻/黄姜皂素废水。
2.根据权利要求1所述的剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，其特征在于，所用铝渣的粒度为4～6mm，活性炭的粒度为5～7mm。
3.根据权利要求1所述的剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，其特征在于，步骤1)操作中，当监测废水的pH值接近3时，悬浊液要缓慢加入废水中。
4.根据权利要求1所述的剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，其特征在于，步骤2)所述的过柱处理，具体操作为：
将经步骤1)处理的剑麻/黄姜皂素废水从柱子顶端缓慢加入，加好废水后，打开柱子底部的活塞，用鼓气装置从柱子底端鼓气，气流稳定后，反应2～3h，然后关闭活塞，撤去鼓气装置，然后打开活塞，得到经过预处理的剑麻/黄姜皂素废水。
5.根据权利要求4所述的剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，其特征在于，柱子中，加入的经步骤1)处理的剑麻/黄姜皂素废水的体积与铝渣/活性炭总体积之比为100：(30～40)。
6.根据权利要求4所述的剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，其特征在于，柱子中，用鼓气装置从柱子底端鼓气时，开始操作缓慢，待气流稳定后，调节空气流量为10～20mL/min。
7.根据权利要求1所述的剑麻/黄姜皂素废水的预处理方法，其特征在于，头道剑麻/黄姜皂素废水的pH值为0.1，COD值为90000～100000mg/L，硫酸根离子浓度约为600～800mg/L；经过预处理的剑麻/黄姜皂素废水的pH值为4～5，COD值约为800～1000mg/L，硫酸根离子浓度40～70mg/L。
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