CN113277607B - 一种植物废弃物基脱硫废水处理试剂及其制备工艺与应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于植物废弃物再利用领域，具体涉及一种植物废弃物基脱硫废水处理试剂及其制备工艺与应用。该制备工艺包括：将植物废弃秸秆、植物废弃叶片或植物废弃果壳进行清洗、干燥和粉碎，通过化学改性得到脱硫废水处理试剂；所述化学改性在硫酸、硫酸钠、硫酸铁混合而成的制备液中以加压加热条件进行。通过以硫酸、硫酸钠、硫酸铁混合而成的制备液在加压加热条件进行化学改性，得到的脱硫废水处理试剂具有优异的废水处理能力，能高效降低脱硫废水内各类重金属离子。同时，本发明通过对多种部位的植物废弃物进行分别改性处理，能够大大提高植物废弃物的利用率，进一步辅助化学改性过程来获得高性能的脱硫废水处理试剂。

Description

一种植物废弃物基脱硫废水处理试剂及其制备工艺与应用

技术领域

本发明属于植物废弃物再利用领域，具体涉及一种植物废弃物基脱硫废水处理试剂及其制备工艺与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

中国是农业生产大国，每年会有大量的植物废弃物产生，植物废弃物主要包括植物纤维性废弃物，如秸秆、杂草、果实外壳等，而当前处理植物废弃物的方式主要为燃烧，较少的能转化为附加值高的衍生产品，而燃烧不仅没有充分挖掘植物废弃物应用价值，更会造成环境污染，污染大气和水源等。因此，研究附加值高的植物废弃物再生产品，是对植物废弃物再利用的最佳手段，是解决当前植物废弃物再利用的最佳途径。

在当前社会，火力发电仍承担着社会最主要的发电任务，是电能的主要来源。而在发电厂在燃煤发电的过程中必须设置有脱硫脱硝除尘等工艺，就不可避免的会产生脱硫废水。而脱硫废水的处理过程中最重要的去除指标就是悬浮物含量和各类重金属离子含量，采用合适的处理试剂，不仅可以降低脱硫废水悬浮物和重金属的含量，而且可以避免额外添加试剂对水体造成的二次污染。将植物废弃物进行再利用，转化为脱硫废水处理的试剂，一方面为植物废弃物的再利用提供合适的途径，另一方面可替代化学试剂添加容易引起的水体二次污染的问题。

合适的处理工艺是植物废弃物转化为脱硫废水处理试剂的关键手段。现有技术中，公开了多种以植物废弃物为原料制备废水吸附剂方法，如利用棉秆皮、棉铃壳等含有酚式羟基化学成分的废弃物经过简单的化学处理后，可制成聚合阳离子交换树脂，对重金属有明显的吸收作，能用于废水中重金属的吸附；以秸秆壳为原料能够制备一种工业废水处理剂等，但发明人发现，这些现有的方法均存在废弃物利用率低，废水处理效率低的问题，难以进行大范围的应用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种植物废弃物基脱硫废水处理试剂及其制备工艺与应用，通过以硫酸、硫酸钠、硫酸铁混合而成的制备液在加压加热条件进行化学改性，得到的脱硫废水处理试剂具有优异的废水处理能力，能高效降低脱硫废水内各类重金属离子，提升脱硫废水水质，促进脱硫废水达到排放标准，有效替代化学试剂的加入。同时，本发明通过对多种部位的植物废弃物进行分别改性处理，能够大大提高植物废弃物的利用率，进一步辅助化学改性过程来获得高性能的脱硫废水处理试剂。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种植物废弃物基脱硫废水处理试剂的制备工艺，具体为：将植物废弃秸秆、植物废弃叶片或植物废弃果壳进行清洗、干燥和粉碎，通过化学改性得到脱硫废水处理试剂；

所述化学改性在硫酸、硫酸钠、硫酸铁混合而成的制备液中以加压加热条件进行。

其中，所述制备液中，硫酸、硫酸钠、硫酸铁的浓度比依据植物废弃物的种类来确定，不同的植物废弃物种类对应不同的浓度比；

所述加压加热过程的反应条件也是根据植物废弃物的种类来确定。

本发明第二方面提供一种基于上述制备工艺得到的植物废弃物基脱硫废水处理试剂。

本发明第三方面提供上述脱硫废水处理试剂在脱硫废水处理领域中的应用。

本发明的一个或多个实施方式至少具有以下有益效果：

(1)本发明所提供的植物废弃物基脱硫废水处理试剂，对水体进行处理时，能高效降低脱硫废水内各类重金属离子，提升脱硫废水水质，促进脱硫废水达到排放标准，且形成絮凝体尺寸和密度较大，极易从水体中分离，有效替代化学试剂的加入。本方法在对多种植物废弃物进行改造再利用的同时，有效降低了脱硫废水对环境的污染。

(2)本发明将不同部位的植物废弃物进行区分，针对不同部位的植物废弃物进行了不同的处理方案，有效提高了植物废弃物的利用率，赋予了植物基废弃物更高的附加值，进一步辅助化学改性过程来获得高性能的脱硫废水处理试剂。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1-3中植物废弃物基水处理试剂制备及使用的流程说明图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在植物废弃物利用率低，废水处理效率低的问题，为了解决如上的技术问题，本发明第一方面提供一种植物废弃物基脱硫废水处理试剂的制备工艺，具体为：将植物废弃秸秆、植物废弃叶片或植物废弃果壳进行清洗、干燥和粉碎，通过化学改性得到脱硫废水处理试剂；

所述化学改性在硫酸、硫酸钠、硫酸铁混合而成的制备液中以加压加热条件进行。

其中，该制备工艺中，以硫酸、硫酸钠、硫酸铁混合而成的制备液作为化学改性液，并辅助以加压加热的条件，能够有效将植物废弃物转化为促进废水达到排放标准的试剂，其可在处理脱硫废水的过程中，产生絮凝作用，一方面可以充分降低脱硫废水中的悬浮物含量，且絮凝体稳定，不易在分离过程中再度解体，另一方面形成的絮凝体可以深度吸附脱硫废水中的多种重金属离子，进一步提升水质。同时，该试剂在处理脱硫废水后，在脱硫废水内无残留，可以避免添加传统化学试剂由于加入过量的问题而造成水体的二次污染，本发明将属于将废弃物转化为环保产品，满足了废弃物转化的需求。

改性液的主要作用是溶解破坏植物中非纤维素组分，并将纤维素组分部分分解，展现其高分子物质的絮凝作用，同时铁离子可吸附在处理后的植物废弃物分子链中，也具有一定的絮凝作用。其它改性方法基本无法实现一锅出的效果，本专利所述改性剂改性效果明显，直接赋予植物废弃物絮凝效果。

加热的作用是强化化学改性效果，在室温下，改性液改性效果有限。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述植物废弃秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆中的一种或多种。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述植物废弃叶片包括玉米叶片、林木落叶、果树落叶中的一种或多种。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述植物废弃果壳包括废弃的花生壳、核桃壳、葵花籽壳、椰壳中的一种或多种。

其中，对于植物废弃秸秆、植物废弃叶片以及植物废弃果壳的具体组成不做具体限定，可根据需要进行设定和调整。

在本发明的一个或多个实施方式中，植物废弃秸秆在用粉碎机进行粉碎后还要在100-120℃下烘烤10-12h，抛去秸秆中混杂的沙子和碎石。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述化学改性过程具体为：配制由硫酸、硫酸钠、硫酸铁混合而成的制备液，将预处理后的植物废弃物加入到制备液中，以加压反应釜为反应容器，对混合液进行加压加热，冷却得到脱硫废水处理试剂。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述制备液中，硫酸、硫酸钠、硫酸铁的浓度比依据植物废弃物的种类来确定；当处理对象为植物废弃秸秆时，硫酸、硫酸钠、硫酸铁的浓度比为2：1：2；当处理对象为植物废弃叶片时，硫酸、硫酸钠、硫酸铁的浓度比为3：2：2；当处理对象为植物废弃果壳时，硫酸、硫酸钠、硫酸铁的浓度比为1：1：2。

在本发明的一个或多个实施方式中，加压加热过程的反应条件根据植物废弃物的种类来确定；当处理对象为植物废弃秸秆时，加压压力为0.2-0.5MPa，加热温度为100-120℃；优选的，加压压力为0.3MPa，加热温度为110℃；

当处理对象为植物废弃叶片时，加压压力为0.2-0.5MPa，加热温度为90-110℃；优选的，加压压力为0.3MPa，加热温度为100℃；

当处理对象为植物废弃果壳时，加压压力为0.4-0.8MPa，加热温度为120-140℃；优选的，加压压力为0.6MPa，加热温度为130℃。

本发明所提供的植物废弃物基脱硫废水处理试剂的制备工艺，是分别将植物废弃根茎、植物废弃叶片和植物废弃果壳等通过一定的技术手段转化为脱硫废水处理试剂，当采用不同部位的植物废弃物作为原料时，对其进行专门的特异性处理，处理方法更具有针对性，对废弃物利用率高，且不会产生新的固体废弃物。由于植物废弃物每一部位的结构特征以及内部成分均存在差异，若是将壳类、茎类和叶片类的植物废弃物均采用通用的一种方法来进行制备脱硫废水处理试剂，则难免会导致其中至少一中的植物废弃物得不到充分利用，降低植物废弃物的资源化转换价值。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述化学改性后还存在将植物废弃物颗粒过滤与水体分离，再用清水冲洗三次，晾干的步骤。

本发明第二方面提供一种基于上述制备工艺得到的植物废弃物基脱硫废水处理试剂。

本发明第三方面提供上述脱硫废水处理试剂在脱硫废水处理领域中的应用；

优选的，脱硫废水处理试剂的应用方式为，将脱硫废水通入废水反应罐中，反应罐入口设置有金属过滤网，防止大颗粒进入反应器内，反应器底部有搅拌装置，确保试剂投加进入反应罐后，能与废水充分接触，经过处理后的废水通入沉降池中进行沉降，沉降后的污泥进入板框式压滤机进行压饼处理，可进行焚烧处理或外运处理。

进一步优选的，处理试剂通过均匀投加的方式加入到反应罐中，保证脱硫废水与处理试剂的充分接触，处理试剂的投加量一般在0.5％～2％之间，处理试剂在投加前要确保废水的pH范围在4.5～7.5之间。沉降池采用静置沉降的方式将絮凝体和水体分离，絮凝体主要成分仍为植物废弃物，采用焚烧处理。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

1.取晒干后的花生秸秆、核桃秸秆和葵花秸秆进行清洗去除泥土后，混合干燥，用粉碎机进行粉碎。而后配制硫酸浓度为1％、硫酸钠浓度为1％、硫酸铁浓度为2％的制备液，将粉碎后的混合果壳颗粒加入到制备液中，以加压反应釜为反应容器，对混合液进行加压加热，加压压力为0.3MPa，加热温度为110℃，冷却后，将秸秆颗粒过滤与水体分离，再用清水冲洗三次，晾干后得到脱硫废水处理试剂。

2.分别以华能嘉祥、运河、济宁电厂的脱硫废水为处理对象，使用制备的试剂对脱硫废水进行处理。

3.在处理过程结束后，对处理后的脱硫废水进行分析，分析数据见表1

表1

实施例2

1.取晒干后的玉米叶片、林木落叶和果树落叶进行清洗去除泥土后，混合干燥，用粉碎机进行粉碎，配制硫酸浓度为3％、硫酸钠浓度为2％、硫酸铁浓度为2％的制备液，将粉碎后的叶片颗粒加入到制备液中，以加压反应釜为反应容器，对混合液进行加压加热，加压压力为0.3MPa，加热温度为100℃冷却后，将秸秆颗粒过滤与水体分离，再用清水冲洗三次，晾干后得到脱硫废水处理试剂。

2.分别以华能嘉祥、运河、济宁电厂的脱硫废水为处理对象，使用制备的试剂对脱硫废水进行处理。

3.在处理过程结束后，对处理后的脱硫废水进行分析，分析数据见表2。

表2

实施例3

1.取晒干后的花生壳、核桃壳和葵花籽壳进行清洗去除泥土后，混合干燥，用粉碎机进行粉碎，配制硫酸浓度为1％、硫酸钠浓度为1％、硫酸铁浓度为2％的制备液，将粉碎后的果壳颗粒加入到制备液中，以加压反应釜为反应容器，对混合液进行加压加热，加压压力为0.6MPa，加热温度为130℃，冷却后，将秸秆颗粒过滤与水体分离，再用清水冲洗三次，晾干后得到脱硫废水处理试剂。

2.分别以华能嘉祥、运河、济宁电厂的脱硫废水为处理对象，使用制备的试剂对脱硫废水进行处理。

3.在处理过程结束后，对处理后的脱硫废水进行分析，分析数据见表3。

表3

由表1-3中的结果可知，本发明将不同种类的农作物废弃物(包括农作物的壳、根、茎等废弃物)转化为脱硫废水处理试剂，用于处理不同电厂的脱硫废水，可有效克服脱硫废水高含盐量、高污染性的特点，降低脱硫废水中的COD和悬浮物等指标，同时形成的污泥极易与水体分离，实现了对农作物废弃物的高附加值应用，因此该工艺具有广阔的应用前景。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (11)

1.一种植物废弃物基脱硫废水处理试剂的制备工艺，其特征在于：将植物废弃秸秆、植物废弃叶片或植物废弃果壳进行清洗、干燥和粉碎，通过化学改性得到脱硫废水处理试剂；

所述化学改性在硫酸、硫酸钠、硫酸铁混合而成的制备液中以加压加热条件进行；

所述化学改性过程，配制由硫酸、硫酸钠、硫酸铁混合而成的制备液，将粉碎后的植物废弃物加入到制备液中，以加压反应釜为反应容器，对混合液进行加压加热，冷却得到脱硫废水处理试剂；

所述制备液中，硫酸、硫酸钠、硫酸铁的浓度比依据植物废弃物的种类来确定；当处理对象为植物废弃秸秆时，硫酸、硫酸钠、硫酸铁的浓度比为2：1：2；当处理对象为植物废弃叶片时，硫酸、硫酸钠、硫酸铁的浓度比为3：2：2；当处理对象为植物废弃果壳时，硫酸、硫酸钠、硫酸铁的浓度比为1：1：2；

加压加热过程的反应条件根据植物废弃物的种类来确定；当处理对象为植物废弃秸秆时，加压压力为0.2-0.5MPa，加热温度为100-120℃；

当处理对象为植物废弃叶片时，加压压力为0.2-0.5MPa，加热温度为90-110℃；

当处理对象为植物废弃果壳时，加压压力为0.4-0.8MPa，加热温度为120-140℃。

2.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述植物废弃秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述植物废弃叶片包括玉米叶片、林木落叶、果树落叶中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述植物废弃果壳包括废弃的花生壳、核桃壳、葵花籽壳、椰壳中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：植物废弃秸秆在用粉碎机进行粉碎后还要在100-120℃下烘烤10-12h，抛去秸秆中混杂的沙子和碎石。

6.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：加压加热过程的反应条件根据植物废弃物的种类来确定；当处理对象为植物废弃秸秆时，加压压力为0.3MPa，加热温度为110℃；

当处理对象为植物废弃叶片时，加压压力为0.3MPa，加热温度为100℃；

当处理对象为植物废弃果壳时，加压压力为0.6MPa，加热温度为130℃。

7.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于：所述化学改性后还存在将植物废弃物颗粒过滤与水体分离，用清水冲洗三次并晾干的步骤。

8.权利要求1-7任一项所述的制备工艺得到的植物废弃物基脱硫废水处理试剂。

9.权利要求8所述的脱硫废水处理试剂在脱硫废水处理领域中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：脱硫废水处理试剂的应用方式为，将脱硫废水通入废水反应罐中，反应罐入口设置有金属过滤网，防止大颗粒进入反应器内，反应器底部有搅拌装置，确保试剂投加进入反应罐后，能与废水充分接触，经过处理后的废水通入沉降池中进行沉降，沉降后的污泥进入板框式压滤机进行压饼处理、焚烧处理或外运处理。

11.如权利要求10所述的应用，其特征在于：处理试剂通过均匀投加的方式加入到反应罐中，保证脱硫废水与处理试剂的充分接触，处理试剂的投加量在0.5%~2%之间，处理试剂在投加前要确保废水的pH范围在4.5~7.5之间；沉降池采用静置沉降的方式将絮凝体和水体分离，絮凝体主要成分仍为植物废弃物，采用焚烧处理。