CN1899983A - 利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法 - Google Patents

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Abstract

利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法，是将啤酒厂的废酵母泥经碱处理后制得啤酒酵母生物吸附剂；向含镉工业废水中加入啤酒酵母生物吸附剂多级循环吸附，再加入稻壳细粉搅拌均匀后压滤，焚烧滤饼得含有镉金属的灰烬从而回收镉金属。本发明制备啤酒酵母生物吸附剂所选用的主要原料是啤酒厂的废酵母，作助滤剂的是广大农村的稻壳，来源广泛，加工成本低，综合利用，变废为宝；本发明的生物吸附剂，对镉离子吸附时间短，吸附能力强；用稻壳作助滤剂使稻壳中91～93％的有机物在焚烧时除去，有利于镉金属回收；本发明方法工艺及设备简单、容易实施、无环境污染、便于推广应用，推广应用后必将产生较大社会效益和经济效益。

Description

利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法
                         技术领域
本发明涉及利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法。
                         背景技术
啤酒废酵母是啤酒生产中主要的副产物，若按2001年我国啤酒总产量2274万吨计算，每年将有45.5～68.3万吨的啤酒废酵母。但目前大部分企业将废酵母直接排掉，成为水体的一大污染源，只有少部分经过简单干燥生产酵母饲料，低价出售。
另外，随着工业的发展，镉单质及其化合物被广泛应用于电镀、化工、染料、纺织、核技术、炼油等工业中。其中电镀工业中废水的含镉量在40～250mg/L；化工生产中以硫酸镉为原料生产塑料稳定剂的废水含镉量达500～700mg/L；一些矿山的酸性废水含镉量高达1000mg/L。镉是具有很大毒性的金属，通过累积作用可引起人体组织器官发生病变。其化合物也属毒性物质，都将对人类健康造成极大的危害。传统的处理含镉工业废水的方法，如化学沉淀法、离子交换法、电解法、凝聚法和氧化还原法等，不但耗资大，而且都易造成二次污染。
                         发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法，为啤酒废酵母的综合利用和含镉工业废水的处理开发一条新途径。
实现本发明目的的技术方案是：
利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法，其步骤如下：
(1)稀释除杂分离：将从啤酒厂得到的废酵母泥加入3～5倍重量5～8℃的水稀释搅拌均匀，然后除杂、分离得含水量75～85％的酵母乳液；
(2)碱处理：向酵母乳液中加NaOH使PH 9～11，保持3～4小时，得碱处理酵母乳液；
(3)制啤酒酵母生物吸附剂：将碱处理酵母乳液去水，得含水量40～45％的湿啤酒酵母生物吸附剂；
(4)处理前准备：将含镉工业废水除杂，并将稻壳粉碎成50目细粉备用；
(5)生物吸附：按每升含镉工业废水中镉离子浓度100毫克加入4～10克湿啤酒酵母生物吸附剂进行多级循环吸附，吸附时间20～60分钟，吸附后的上清液检测达标后排放，得吸附处理后的含镉工业废水浑浊液；
(6)含镉工业废水浑浊液处理：在含镉工业废水浑浊液中加入8～12％重量的稻壳细粉助滤剂，搅拌均匀后压滤得滤饼；
(7)镉金属回收：将(6)所得滤饼干燥后，焚烧得含有镉金属的灰烬回收镉金属。
回收镉金属可送重金属回收部门采用现有技术中的冶炼法或化学法得到金属镉。
为便于啤酒酵母生物吸附剂的运输和储存，可将上述步骤(3)中所得的含水量40～45％的湿啤酒酵母生物吸附剂，经真空干燥、冷却后，得含水量5～8％的干啤酒酵母生物吸附剂。
生物吸附时，按每升含镉工业废水中镉离子浓度100毫克加入2～5克干啤酒酵母生物吸附剂进行多级循环吸附，吸附时间20～60分钟。
本发明制备啤酒酵母生物吸附剂所选用的主要原料是啤酒厂的废酵母，作为助滤剂的是广大农村的稻壳等有机物，来源广泛，加工成本低，综合利用，变废为宝；由废酵母制成的生物吸附剂，对镉离子吸附时间短，吸附能力强；采用稻壳作助滤剂，是使稻壳中91～93％的有机物在焚烧时除去，有利于镉金属回收；利用啤酒废酵母处理含镉工业废水，工艺及设备简单、容易实施、无环境污染、便于推广应用，推广应用后必将产生较大社会效益和经济效益。
                        具体实施方式
下面结合给出的实施例和试验例对本发明作进一步描述。本发明不限于实施例，以本发明技术方案所作的等效改变均属于本发明的保护范围内。
实施例1：用啤酒废酵母处理冶炼含镉工业废水
用啤酒废酵母处理冶炼含镉工业废水，其步骤如下：
(1)稀释除杂分离：将吉林××啤酒厂经酵母离心机离心后，含水量80％的1000mL废酵母泥，送入清洗设备中加入5000mL 5℃的冷水稀释搅拌均匀，然后用80目筛除去80％的杂质，再用100目筛除去全部可见杂质，静止40分钟，使其自动沉淀，倾出上清液后，再用2000转/分钟的离心机分离20分钟，得含水量80％的酵母乳液。
(2)碱处理：向酵母乳液中加NaOH使PH11后，保持3小时，得碱处理酵母乳液。
(3)制啤酒酵母生物吸附剂：将碱处理酵母乳液经压滤机压滤后，真空干燥，得含水量5％的干啤酒酵母生物吸附剂100g。
(4)处理前准备：
将稻壳粉碎成50目细粉备用；
取××冶炼厂含镉工业废水除杂后，经检测水中重金属含量，见表1。
    表1
  成分   Cd2+   Cu2+   Pb2+   Zn2+
  含量mg/L   8.24   0.26   0.20   32.5
(5)生物吸附及含镉工业废水浑浊液处理：
取含镉工业废水1000mL，干啤酒酵母生物吸附剂2g，磁力搅拌，两次吸附，每次吸附时间20分钟，温度25℃，吸附处理后的废水经60分钟沉降，上清液经检测(检测结果见表2)达到排放标准即镉离子(Cd2+)浓度＜0.5mg/L后排放，得含镉工业废水浑浊液250mL。
表2
  成分   Cd2+   Cu2+   Pb2+   Zn2+
  一次吸附后浓度mg/L   2.92
  吸附率％   64.56
  二次吸附后浓度mg/L   0.24   ＜0.05   ＜0.2   ＜0.2
  吸附率   97.1
(6)镉金属回收：在含镉工业废水浑浊液中加入25g粉碎后的稻壳，搅拌均匀后用小型压滤机压滤，滤液经检测达到排放标准后排放，所得滤饼干燥后焚烧，得含有镉金属的灰烬3.1g，送重金属回收部门，回收镉金属7.2mg。
实施例2：用啤酒废酵母处理电镀含镉工业废水
用啤酒废酵母处理电镀含镉工业废水，其步骤如下：
(1)稀释除杂分离：将四平××啤酒集团公司经压滤机压滤后含水量90％的1000mL废酵母泥，送入清洗设备中，加入3000mL 6℃的冷水稀释搅拌均匀，然后用80目筛除去80％的杂质，再用100目筛除去全部可见杂质，静止40分钟，使其自动沉淀，倾出上清液后，再用2000转/分钟的离心机分离20分钟，得含水量80％的酵母乳液。
(2)碱处理：向酵母乳液中加入NaOH使PH9，保持4小时，得碱处理酵母乳液。
(3)制啤酒酵母生物吸附剂：将碱处理的酵母乳液经压滤机压滤，得含水量45％的湿啤酒酵母生物吸附剂100g。
(4)处理前准备：
将稻壳粉碎成50目细粉备用；
取××电镀厂含镉工业废水除杂后，经检测水中重金属含量，见表3。
表3
  成分   Cd2+   CN--   Zn2+
  含量mg/L   70.9   24.5   30
(5)生物吸附及含镉工业废水浑浊液处理：
取含镉工业废水1000mL，湿啤酒酵母生物吸附剂10g，磁力搅拌，三次吸附，每次吸附时间60分钟，温度25℃，吸附处理后的废水经60分钟沉降，上清液经检测(检测结果见表4)达到排放标准即镉离子(Cd2+)浓度＜0.5mg/L后排放，得含镉工业废水浑浊液250mL。
表4
  成分   Cd2+   CN--   Zn2+
  三次吸附后浓度mg/L   0.35   ＜0.05   ＜0.2
  吸附率％   99.5
(6)镉金属回收：在含镉工业废水浑浊液中加入30g粉碎后的稻壳，搅拌均匀后用小型压滤机压滤，滤液经检测达到排放标准后排放，所得滤饼干燥后焚烧，得含有镉金属的灰烬3.5g，送重金属回收部门，回收镉金属62.6mg。
实施例3：用啤酒废酵母处理化工含镉工业废水
用啤酒废酵母处理化工含镉工业废水，其步骤如下：
(1)稀释除杂分离：将×××啤酒有限公司锥型发酵罐沉淀后含水量95％的1000mL废酵母泥送入清洗设备中，加入4500mL 8℃的冷水稀释搅拌均匀，然后用80目筛除去80％的杂质，再用100目筛除去全部可见杂质，静止40分钟，使其自动沉淀，倾出上清液后，再用2000转/分钟的离心机分离20分钟，得含水量80％的酵母乳液。
(2)碱处理：向酵母乳液中加入NaOH使PH10后，保持3.5小时，得碱处理酵母乳液。
(3)制啤酒酵母生物吸附剂：将碱处理的酵母乳液经压滤机压滤，干燥得含水量8％的干啤酒酵母生物吸附剂25g。
(4)处理前准备：
将稻壳粉碎成50目细粉备用；
取××化工厂含镉工业废水除杂后，经检测水中重金属含量，见表5。
表5
  成分   Cd2+   CN--   Pb2+   Zn2+
  含量mg/L   150   13   0.20   15
(5)生物吸附及含镉工业废水浑浊液处理：
取含镉工业废水1000mL，干啤酒酵母生物吸附剂5g，磁力搅拌，三次吸附，每次吸附时间40分钟，温度25℃，吸附处理后的废水经60分钟沉降，上清液经检测(检测结果见表6)达到排放标准即镉离子(Cd2+)浓度＜0.5mg/L后排放，得含镉工业废水浑浊液250mL。
表6
  成分   Cd2+   Cu2+   Pb2+   Zn2+
  一次吸附后浓度mg/L   57.3
  吸附率％   61.8
  二次吸附后浓度mg/L   2.85
  吸附率％   98.1
  三次吸附后浓度mg/L   0.45   ＜0.05   ＜0.2   ＜0.2
  吸附率％   99.7
(6)镉金属回收：在含镉废水浑浊液中加入20g粉碎后的稻壳，搅拌均匀后用小型压滤机压滤，滤液经检测达到排放标准后排放，所得滤饼干燥后焚烧，得含有镉金属的灰烬4.6g，送重金属回收部门，回收镉金属134.6mg。
在实际生产中，可将处理低浓度废水后的啤酒酵母生物吸附剂再用于处理高浓度的废水，进行多级循环吸附，既可增加啤酒酵母生物吸附剂的金属积累量，又可以节约啤酒酵母生物吸附剂的用量，有利于降低成本。
试验例：啤酒酵母生物吸附剂吸附镉离子能力静态试验
为考核本发明啤酒酵母生物吸附剂吸附镉离子的能力，分别提取实施例2所得湿啤酒酵母生物吸附剂10g，实施例1、3所得干啤酒酵母生物吸附剂各5g，作啤酒酵母生物吸附剂吸附镉离子能力静态试验。
试验条件：镉离子标准液(GB7871--87)，浓度100mg/L，反应温度25℃，PH5。
主要试验装置：原子吸收分光光谱仪、水浴锅、离心机、磁力搅拌器、PH计、小型过滤机等。
啤酒酵母生物吸附剂吸附镉离子的时间及能力检测结果，见表7：
表7
              实施例1               实施例2                实施例3
  吸附时间(min)   10   15   20   25   10   15   20   25   10   15   20   25
  吸附能力(mg/g)   41.0   46.5   47.2   48.0   42.0   45.8   46.7   47.2   42.3   45.5   47.3   47.5
结论：本发明所得啤酒酵母生物吸附剂对镉离子标准液中镉离子有较好的吸附能力，吸附时间在15～20分钟时，吸附能力可达45.9～47.1mg/g，平均值为46.5mg/g。20分钟后吸附能力增加缓慢，在15分钟时的吸附率接近平衡。

Claims (3)

1、利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法，其特征在于步骤如下：
(1)稀释除杂分离：将从啤酒厂得到的废酵母泥加入3～5倍重量5～8℃的水稀释搅拌均匀，然后除杂、分离得含水量75～85％的酵母乳液；
(2)碱处理：向酵母乳液中加NaOH使PH 9～11，保持3～4小时，得碱处理酵母乳液；
(3)制啤酒酵母生物吸附剂：将碱处理酵母乳液去水，得含水量40～45％的湿啤酒酵母生物吸附剂；
(4)处理前准备：将含镉工业废水除杂，并将稻壳粉碎成50目细粉备用；
(5)生物吸附：按每升含镉工业废水中镉离子浓度100毫克加入4～10克湿啤酒酵母生物吸附剂进行多级循环吸附，吸附时间20～60分钟，吸附后的上清液检测达标后排放，得吸附处理后的含镉工业废水浑浊液；
(6)含镉工业废水浑浊液处理：在含镉工业废水浑浊液中加入8～12％重量的稻壳细粉助滤剂，搅拌均匀后压滤得滤饼；
(7)镉金属回收：将(6)所得滤饼干燥后，焚烧得含有镉金属的灰烬回收镉金属。
2、根据权利要求1所述的利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法，其特征在于将步骤(3)中所得的含水量40～45％的湿啤酒酵母生物吸附剂，经真空干燥、冷却后，得含水量5～8％的干啤酒酵母生物吸附剂。
3、根据权利要求1或2所述的利用啤酒废酵母处理含镉工业废水的方法，其特征在于采用干啤酒酵母生物吸附剂生物吸附时，按每升含镉工业废水中镉离子浓度100毫克加入2～5克干啤酒酵母生物吸附剂进行多级循环吸附，吸附时间20～60分钟。
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