CN112844345B - 一种活性炭吸附淀粉类废水后固废的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活性炭吸附淀粉类废水后固废的处理方法，属于医药行业活性炭资源再生技术领域。本发明将吸附过淀粉类废水的活性炭进行水溶、酶解、抽滤后可得到可用作污水处理池营养液的葡萄糖净化液和固体混合物，固体混合物干法焚烧后可实现活性炭再生。本发明提供的处理方法能够解决吸附淀粉类有机物后的活性炭在焚烧炉中的自燃问题，操作简单，加入试剂量少，处置成本低且无三废产生。

Description

一种活性炭吸附淀粉类废水后固废的处理方法
技术领域
本发明涉及一种活性炭吸附淀粉类废水后固废的处理方法，属于医药行业活性炭资源再生技术领域。
背景技术
随着医药行业的迅速发展，我国大量医药企业产生的废活性炭越来越多，市场也越来越大。在市场上有很大一部分制药厂活性炭再生处于空白阶段，大部分制药企业的废活性炭只能暂存企业。其中小部分废活性炭只能做简易处理，不仅处理工艺落后、设备简单、处理规模小，还缺少污染防范意识。
在活性炭再生方面分为热处理法、湿法再生法等。其中热处理法又称为干法，主要是通过焚烧炉技术，将活性炭吸附的有机废物加热氧化处理为无机废物，同时提高废活性炭中的固定碳含量。医药行业的废活性炭吸附的有机物多为淀粉类有机物，不仅使粉状活性炭结块、发粘、表面还有白色附着物。并且淀粉的燃点较低为300℃，故而在干法中常常因为淀粉自燃后使得活性炭自燃，最后影响再生后的活性炭的含量。
湿法再生法分为微生物再生法、化学药剂再生法。化学药剂再生法是指利用活性炭、药剂、被吸附物质三者之间的平衡关系，通过改变温度、溶剂的pH值之间的关系，打破吸附平衡，将吸附质从活性炭上脱附下来。
淀粉类废水是以玉米、马铃薯、小麦、大米等农产品为原料生产淀粉或淀粉深加工产品(淀粉糖、葡萄糖、淀粉衍生物等)产生的废水，一般都属于高浓度有机废水，是造成环境污染的主要污染源之一。常规方法中，处理吸附淀粉类废水后的活性炭一般先采用碱洗、酸洗或有机溶剂洗预处理后再热处理法再生，这类方法并不能完全将淀粉类有机物洗到液体中，且后续处理还产生了大量废水。本发明中提出的淀粉酶再生活性炭的办法，不仅将淀粉类有机物转化为葡萄糖浓缩液进入污水池进行利用，且改善了活性炭因为淀粉类有机物的熔点较低导致在焚烧炉内自燃的问题。
CN1218835A中提供了一种微生物再生活性炭的方法，其中将脱色糖化液后的活性炭泥加水混合后在空气中暴晒4-5个月加入营养液预处理后，再热碱处理和脱水剂酸浸泡的化学手段使粉末活性炭再生。但是该方法再生时间过长，且加入碱液等溶液进行碱洗会有废水产生。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种活性炭吸附淀粉类废水后固废的处理方法。本发明提供的处理方法能够解决吸附淀粉类有机物后的活性炭在焚烧炉中的自燃问题，操作简单，加入试剂量少，处置成本低且无三废产生。
本发明的技术方案如下：
一种活性炭吸附淀粉类废水后固废的处理方法，包括以下步骤：
(1)将吸附过淀粉类废水的活性炭用水溶解，得到固液混合物；
(2)将步骤(1)中的固液混合物升温至58-62℃，调节pH至5.4-5.8；加入淀粉酶，升温至88-94℃，酶解1-2h；降温至60-65℃后，调节pH至4.5-4.8；加入葡萄糖酶与普鲁兰酶，60-65℃保温，糖化25-48h；
(3)将步骤(2)得到的混合液与再生后的活性炭进行过滤，得到无色葡萄糖净化液及吸附过的活性炭与滤饼混合物；
(4)将步骤(3)中的葡萄糖净化液作为污水处理池的营养液使用；
(5)将步骤(3)中吸附过的活性炭与滤饼混合物一起进行干法处理，置于焚烧炉中采用钝性气体保护后，焚烧得到再生后的活性炭。
进一步地，步骤(1)中所述活性炭与水按质量比为1:1-1:4的比例溶解。
进一步地，步骤(2)中所述淀粉酶的添加量为步骤(1)中所述活性炭质量的1％-4％。
进一步地，步骤(2)中所述葡萄糖酶的添加量为步骤(1)中所述活性炭质量的1％-4％；普鲁兰酶的添加量为步骤(1)中所述活性炭质量的3％-10％。
进一步地，步骤(3)中所述过滤过程中，使用的滤布孔径为1200目。
进一步地，步骤(5)中所述焚烧为800-1000℃焚烧6-8h。
本发明有益的技术效果在于：
(1)在淀粉酶酶解淀粉的过程中可实现活性炭的一次再生效果。并且活性炭具有多种性质，其中活性炭的表面官能团化学性质主要包括羧基、酯基、酚羟基、醛基、酮基、醌基、氢酮基等，通过活性炭作为载体，使淀粉酶的活性分子与活性炭高分子材料结合后，通过扩散、渗透等方式释放出来进而影响淀粉酶的活性因子，增加淀粉酶的酶解速率，从而将淀粉类有机物转化为葡萄糖溶液溶解在水中，实现活性炭的再生。
(2)在糖化葡萄糖溶液的过程中，再生后的活性炭与有颜色葡萄糖溶液再次吸附反应，得到净化后的葡萄糖溶液和吸附过的活性炭。
(3)在焚烧炉二次再生的同时不仅将活性炭中的有机废物变成无机废物，还能将吸附的葡萄糖碳化增加活性炭的固有碳含量。因为葡萄糖在高温下失去氢离子和氧离子，变成了碳固体。
(4)本发明得到的葡萄糖净化液可以直接作为常规污水处理菌种的营养液使用，或者应用于食品和医药等不同行业。整个流程中，无次废产生。
附图说明
图1：本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明的工艺流程图如图1所示。
下面结合实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
取自某制药公司产生的废活性炭，外观为黑色块状，含水率高、表面有白色附着物。
预实验1：直接将100g大颗粒活性炭机械粉碎后，置于马弗炉中高温800℃煅烧8h后，由于吸附的淀粉类有机物质的燃点较低，为300℃，导致活性炭在炉内自燃，剩余活性炭1g全部烧成了灰分。
预实验2：将100g大颗粒活性炭团破碎后，溶解于两倍质量水中，用磁力搅拌器搅匀，过滤后得到活性炭和溶解水。活性炭进行120℃烘箱烘干24小时，发现活性炭减量50％(由100g降至50g)，在马弗炉中800℃时煅烧8h后，活性炭残余量灰分量约1g，即减量99％。
预实验3：直接将100g大颗粒活性炭机械粉碎后，通入氮气保护，高温800℃煅烧8h后，剩余25g活性炭，检测亚甲蓝值含量在40mg/g以上，表明残余碳剩余基本为活性炭。
综上，可大致猜测该制药公司产生的活性炭成分为活性炭含量约25％、含水率与可挥发性有机物含量共约50％、不易挥发性有机物含量约25-30％，不易挥发性有机物为淀粉有机物。用惰性气氛围内再生可以直接获得25g活性炭产品。
取吸附过淀粉类废水的活性炭100g(湿重含淀粉)加入400mL水溶解，浓度为250g/L。升温至60℃，硫酸调节pH为5.6。添加1mL耐高温α-淀粉酶，升温至92℃，酶解1.5h。降温至61℃，调节pH为4.5，添加2mL葡糖淀粉酶，3mL普鲁兰酶保温糖化，保温糖化温度59℃，保温糖化时间35h。过滤收集活性炭，余28g干重活性炭、180mL葡萄糖溶液。得到的活性炭进行800℃煅烧6h后得到再生后的粉末活性炭30g。葡萄糖溶液作为污水处理池中营养液使用。
由表1可知，原废碳通过热处理再生后得到25g再生后的活性炭，但是比表面积、碘吸附值都没有淀粉酶酶解后的高，而且由于是湿法处理，所以得到的活性炭的质量也比单纯热处理再生后的碳的质量多。由于第二次吸附的是葡萄糖溶液中的杂质，所以热处理二次再生后的碳再高温下将葡萄糖碳化，得到30g活性炭，增加了固体碳的质量。
表1实施例1不同过程中碳的亚甲蓝值、比表面积和碘吸附质
实施例2
取自某制药公司产生的废活性炭，外观为黑色块状，含水率高、表面有白色附着物。
预实验1：直接100g将大颗粒活性炭机械粉碎后，置于马弗炉高温800℃煅烧8h后，由于吸附的淀粉类有机物质的燃点较低，为300℃，导致活性炭在炉内自燃，剩余活性炭1g全部烧成了灰分。
预实验2：将100g该大颗粒的活性炭团破碎后融进两倍质量水中，用磁力搅拌器搅匀，过滤后得到活性炭和溶解水。活性炭进行120℃烘箱烘干24小时，发现活性炭减量54％(由100g降至46g)，在马弗炉中800℃时煅烧8h后，活性炭残余量灰分量约1g，即减量99％，
预实验3：直接将100g大颗粒活性炭机械粉碎后，通入氮气保护，高温800℃煅烧8h后，剩余23g活性炭，检测亚甲蓝值含量在40mg/g以上，表明残余碳剩余基本为活性炭。
综上，可大致猜测该制药公司产生的活性炭成分为活性炭含量约23％、含水率与可挥发性有机物含量共约50％、不易挥发性有机物含量约25-30％，不易挥发性有机物为淀粉有机物。用惰性气氛围内再生可以直接获得23g活性炭产品。
取吸附过淀粉类废水的活性炭100g(湿重含淀粉)加入400mL水溶解，浓度为250g/L。升温至60℃，硫酸调节pH为5.7。添加1mL耐高温α-淀粉酶，升温至91℃，酶解1.5h。降温至61℃，调节pH为4.5，添加2mL葡糖淀粉酶，3mL普鲁兰酶保温糖化，保温糖化温度60℃，保温糖化时间38h)，过滤收集活性炭，余39g干重活性炭350mL葡萄糖溶液。得到的活性炭进行800℃煅烧6h得到再生后的粉末活性炭。葡萄糖溶液作为污水处理池营养液使用。
由表2可知，原废碳通过热处理再生后得到23g再生后的活性炭，但是比表面积、碘吸附值都没有淀粉酶酶解后的高，而且由于是湿法处理，所以得到的活性炭的质量也比单纯热处理再生后的碳的质量多。由于第二次吸附的是葡萄糖溶液中的杂质，所以热处理二次再生后的碳再高温下将葡萄糖碳化，得到34g活性炭，增加了原有的固体碳的质量。
表2实施例2不同过程中碳的亚甲蓝值、比表面积和碘吸附质
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (4)

1.一种活性炭吸附淀粉类废水后固废的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将吸附过淀粉类废水的活性炭用水溶解，得到固液混合物；
(2)将步骤(1)中的固液混合物升温至58-62℃，调节pH至5.4-5.8；加入淀粉酶，升温至88-94℃，酶解1-2h；降温至60-65℃后，调节pH至4.5-4.8；加入葡萄糖酶与普鲁兰酶，60-65℃保温，糖化25-48h；
(3)将步骤(2)得到的混合液与再生后的活性炭进行过滤，得到无色葡萄糖净化液及吸附过的活性炭与滤饼混合物；
(4)将步骤(3)中的葡萄糖净化液作为污水处理池的营养液使用；
(5)将步骤(3)中吸附过的活性炭与滤饼混合物一起进行干法处理，置于焚烧炉中采用钝性气体保护后，焚烧得到再生后的活性炭；
步骤(2)中所述淀粉酶的添加量为步骤(1)中所述活性炭质量的1％-4％；
步骤(2)中所述葡萄糖酶的添加量为步骤(1)中所述活性炭质量的1％-4％；普鲁兰酶的添加量为步骤(1)中所述活性炭质量的3％-10％。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述活性炭与水按质量比为1:1-1:4的比例溶解。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述过滤过程中，使用的滤布孔径为1200目。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(5)中所述焚烧为800-1000℃焚烧6-8h。
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