專利名稱：黃姜酸解廢水處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從黃姜提取水解物和淀粉的方法或無發(fā)酵硫酸水解工藝中產(chǎn)生的廢水通過綜合利用進(jìn)行廢水處理的工藝。
背景技術(shù)：
黃姜，學(xué)名盾葉薯蕷，是薯蕷科薯蕷屬植物。黃姜的根莖中含有薯蕷皂素，是合成甾體激素藥物的基礎(chǔ)原料和中間體。黃姜皂素可以合成生產(chǎn)腎上皮質(zhì)激素、性激素、蛋白同化激素等200多種激素類藥物。因此，黃姜有“藥用黃金”之稱。與其它含薯蕷皂素的植物相比，黃姜不僅皂素含量高，而且有良好的栽培性狀。隨著野生資源的桔竭，黃姜基本轉(zhuǎn)向了人工種植，在秦巴山區(qū)已發(fā)展成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。
黃姜提取水解物生產(chǎn)工藝誕生50多年來，一直是先將黃姜粉碎發(fā)酵進(jìn)行酸解，在2當(dāng)量的酸度、120℃的溫度和0.15mpa壓力的條件下反應(yīng)2-4小時，然后將過濾的固體進(jìn)行清洗，收得水解物。該生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)酸廢水的污染問題成為世界性的難題，給環(huán)境造成巨大的威脅。秦巴山區(qū)漢水流域，既是全國黃姜適生區(qū)，黃姜已發(fā)展成為當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)產(chǎn)業(yè)，又是國家南水北調(diào)中線工程的水源地。從技術(shù)工藝上解決好黃姜皂素加工行業(yè)廢水污染問題，對于促進(jìn)貧困山區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，確保南水北調(diào)工程水源不受污染具有重要的戰(zhàn)略意義。已引起了黨中央國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。溫家寶總理親自批示“要及早改進(jìn)黃姜加工工藝，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，保護(hù)南水北調(diào)水源地不受污染?！睅资陙韲鴥?nèi)外圍繞提高黃姜皂素收率、進(jìn)行資源綜合利用和解決廢水污染問題進(jìn)行了多方面的技術(shù)研究和工藝改進(jìn)。特別是近年來國家開始重視污染治理以后，對黃姜加工廢水的利用提出了很多的方法和處理路途，但大多是沿著末端整理的方向，對產(chǎn)生廢水進(jìn)行中和、除酸、瀑氣等生物處理技術(shù)，沉淀處理治污技術(shù)，廢渣廢液再利用技術(shù)等，缺乏系統(tǒng)性和互適性。一方面經(jīng)酸化后的黃姜有機(jī)物已被破壞，無法進(jìn)行實際應(yīng)用；另一方面由于黃姜初加工業(yè)企業(yè)規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)集中度低、產(chǎn)生廢水量大，治污投資大，處理成本高，很難達(dá)到理想的生產(chǎn)應(yīng)用效果。企業(yè)“偷排”和環(huán)境污染壓力日益嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種黃姜廢水處理工藝，達(dá)到黃姜綜合利用、清潔生產(chǎn)要求，實現(xiàn)黃姜皂素加工行業(yè)的資源化利用、清潔化生產(chǎn)的目標(biāo)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下黃姜酸解廢水處理工藝，從“黃姜提取水解物和淀粉的生產(chǎn)方法”或“無發(fā)酵硫酸水解工藝”中產(chǎn)生的廢水按以下步驟進(jìn)行處理(1)攪拌中和將上述工藝中廢水收集流入集中池，集中池中廢水通過閥門流入攪拌中和池，攪拌中和池中設(shè)有攪拌機(jī)，邊攪拌邊向中和池投入石灰，石灰投放量按每立方米廢水加入36～40千克，檢測PH值到7為止，再按每立方米廢水加入聚合氯化鋁50～60克，攪拌2～3分鐘，邊攪拌邊將廢液排入一沉池沉淀；(2)一沉提取二水石膏上述廢液按順序排入2～4個一沉池中沉淀5～6小時，一沉池出水口用濾布包裹的木板作截欄，上清水自流入二沉池進(jìn)行處理，下層沉淀物取出放進(jìn)離心機(jī)中脫水曬干，挑出粗石，粉碎后計量裝袋，得二水石膏；(3)二沉進(jìn)行廢水預(yù)處理二沉池底一次性放入40～50厘米厚活性炭，將一沉池排入的上清液入池集中后，按每立方米清液量加入聚丙烯酰胺5～6克，助凝沉淀脫色，沉淀2～3小時，再加入膜分離專用阻垢劑；(4)膜分離將二沉池預(yù)處理后的上清液直接送入膜分離裝置進(jìn)行膜分離，其中濃排管廢液返回二沉池反復(fù)循環(huán)濃縮分離，直至二沉池中廢液固含量為8～10％，關(guān)閉循環(huán)閥，通過膜分離裝置濃排管排入濃縮糖液存放池，淡排管清水可直接循環(huán)使用。
本發(fā)明在黃姜皂素加工污水處理技術(shù)上實現(xiàn)了兩大創(chuàng)新一是通過選用大眾化材料一石灰，中和加工廢水中殘留的廢硫酸，回收二水石膏，用于水泥廠作水泥緩凝劑，處理后的排放水循環(huán)利用，濃縮后混合糖液作能量飼料再利用。體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綜合利用的技術(shù)思路。二是首次將先進(jìn)的膜分離技術(shù)應(yīng)用于黃姜廢水處理工藝，提高了廢水處理的質(zhì)量效果，達(dá)到了優(yōu)于達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明具有以下特點1、本發(fā)明為解決黃姜皂素初加工行業(yè)廢水污染難題找到了一條投資少，操作簡便，處理質(zhì)量可靠的廢水處理工藝新路徑。本發(fā)明的黃姜廢水處理工藝環(huán)節(jié)少(一機(jī)四池)，占地面積小(約50m2)。日處理50噸廢水總投資30萬元左右，僅相當(dāng)于傳統(tǒng)工藝投資量15-20％，工藝操作簡便，廢水處理質(zhì)量效果好。
2、實現(xiàn)了黃姜廢水處理技術(shù)的資源化利用，變廢為寶，增加了企業(yè)效益。經(jīng)本發(fā)明工藝處理后的廢水沉淀物(二水石膏)，排放水和濃縮糖液全部實現(xiàn)資源化再利用。每噸廢水經(jīng)本發(fā)明工藝處理后可回收利用二水石膏0.095噸(100元/T)、清水0.80噸(1元/T)、混合糖液80公斤(10元/T)，能直接為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益11.1元。既解決了企業(yè)的廢水污染難題，又增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
3、降低了企業(yè)生產(chǎn)中治污的成本費用。該工藝每處理1噸廢水，需用電3KW(0.6元/KW)，需用生石灰30公斤(260元/T)，藥劑0.6元，人工費0.8元，共計生產(chǎn)費用11元，資源利用增加效益11.1元。處理費用與資源利用增加效益相抵基本持平，從根本上徹底改變了企業(yè)被動投資治污，造成“偷排”的環(huán)保壓力。
4、實現(xiàn)了黃姜皂素初加工行業(yè)污水處理的最低排放。該發(fā)明工藝從廢水處理產(chǎn)生物的綜合循環(huán)利用入手，實現(xiàn)了處理后產(chǎn)生物的循環(huán)利用和綜合再利用，達(dá)到了生產(chǎn)企業(yè)不向廠外發(fā)生排放物，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和環(huán)保達(dá)標(biāo)。
本發(fā)明作為“黃姜綜合利用，清潔生產(chǎn)新工藝”的廢水處理配套技術(shù)，符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綜合利用、清潔生產(chǎn)科學(xué)發(fā)展觀的宏觀政策方向。本發(fā)明工藝具有投資少、占地小、污水處理效果好、資源綜合利用高、設(shè)備操作簡便、經(jīng)濟(jì)效益好的特點。


附圖為本發(fā)明工藝路線示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是“黃姜提取水解物和淀粉的生產(chǎn)方法”和“無發(fā)酵硫酸水解工藝”產(chǎn)生廢水處理的配套技術(shù)。黃姜加工生產(chǎn)的具體步驟是黃姜→清洗→粉碎→磨細(xì)→漿渣分離→提取淀粉→混合液膜濃縮→無發(fā)酵酸解→降壓→初沉→中和→終沉→離心脫水→烘干生產(chǎn)水解物，上述工藝流程中的初沉、終沉、離心脫水三個環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢水按以下步驟進(jìn)行處理①攪拌中和。首先對上述工藝環(huán)節(jié)中初沉、終沉和離心脫水產(chǎn)生的廢水進(jìn)行集中，集中池容積約1m3(2×1×0.5m)，集中池中廢水通過閥門流入攪拌中和池，攪拌中和池裝至90％后，關(guān)閉閥門。攪拌中和池的修建容積根據(jù)日產(chǎn)量和酸解釜大小而定。本發(fā)明按照年產(chǎn)100T水解物皂素，日加工鮮黃姜50噸，日處理廢水50噸設(shè)計需建中和池一個φ2m×2m容積約占6m3。中和池三方分別建廢水進(jìn)口、石灰進(jìn)口和廢水出口，可利用地勢高差自流或污泥泵抽至一沉池。攪拌中和池中安裝1.5千瓦攪拌機(jī)一臺。廢水進(jìn)入攪拌中和池后進(jìn)行攪拌中和，中和操作方法如下a、根據(jù)廢水中硫酸含量計算中和所需的石灰用量(無發(fā)酵硫酸酸解工藝溶液與硫酸重量比為10∶1。由此產(chǎn)生的廢水中硫酸含量約為49公斤/m3)。一般理論常數(shù)中和每m3廢水需加入生石灰28公廳。實際操作中由于石灰純度低和生石灰易吸水熟化成Ca(OH)2，生產(chǎn)需要加入量為36-40公斤。b、攪拌中和。先將石灰粉碎計量，起動攪拌機(jī)，邊攪拌邊向中和池投入石灰，檢測PH變化情況。在PH達(dá)到6后，應(yīng)暫停投入石灰，繼續(xù)攪拌10分鐘后再測PH，然后少量投入石灰將廢水中和到PH7止。再按中和廢水量50～60g/m3加入聚合氯化鋁攪拌2-3分鐘，邊攪拌邊將廢液排入一沉池沉淀。
②一沉提取二水石膏。為使中和后的廢水能夠充分沉淀分離，需建容積為6m3左右(3×1.5×1.2m)沉淀池4個。出水口用濾布包裹后的木板作截欄(便于上清液自動溢出和底層沉淀物人工排出)，中和廢水在沉淀池中沉淀5-6小時，將上清水自流入二沉池進(jìn)行預(yù)處理。將下層沉淀物人工用架子車推入三足離心機(jī)中脫水后曬干，人工挑出粗石，粉碎后計量裝袋，得二水石膏供水泥廠作水泥緩凝劑使用。
③二沉進(jìn)行廢水預(yù)處理。二沉池容積為50m3左右，池底一次性放入50cm厚活性炭。將一沉后的上清液入池集中后，按清液量5g/m3加入聚丙烯酰胺，助凝沉淀脫色，沉淀2小時，再加入膜分離專用阻垢劑，以防止硅酸鹽、碳酸鹽和硫酸鹽等無機(jī)垢的形成影響膜分離效果和壽命。
④膜分離。將預(yù)處理后的上清液直接送入膜分離裝置進(jìn)行膜分離，其中濃排管返回二沉池反復(fù)循環(huán)濃縮分離，直至二沉池中廢液固含量為8～10％，關(guān)閉循環(huán)閥，通過膜分離裝置濃排管排入濃縮糖液存放池，淡排管清水供漿渣分離工藝循環(huán)再使用。有關(guān)操作按膜分離裝置說明書的要求使用、清洗和保養(yǎng)。
實施例1石灰中和酸解廢水中硫酸回收二水石膏試驗及結(jié)果用量筒量取1000mL酸解廢水各3份裝入燒杯中；從大生產(chǎn)灰堆中取石灰壓粉后稱取50g各三份。邊攪拌邊將石灰加入燒杯，中和酸解廢水，測量溶液PH值，PH值到7時沉淀1h，再測量溶液PH值穩(wěn)定7，繼續(xù)自然沉淀4h，待石膏完全沉淀后倒出上部清液，下部沉淀物倒入真空抽濾器抽干水份后烘干稱重。稱量各份所剩石灰和廢水溶液，計算已使用的石灰量和廢水溶液數(shù)量。
上述試驗中發(fā)生以下反應(yīng)過程①②③運用NaOH點滴法測得酸解廢水溶液中硫酸含量為1當(dāng)量。由于硫酸的物質(zhì)量濃度是當(dāng)量濃度的二分之一，形成以下反應(yīng)物與生成物的數(shù)量關(guān)系
56∶18∶98∶17228∶9∶49∶86以上理論證明，1000ml酸解廢水中含有硫酸49g(經(jīng)檢測廢水中硫酸含量為49.75g/m3)。要使49g硫酸完全中和到pH為7，需要加入純CaO 28g，需要9g的水參與反應(yīng)，生成86g二水石膏。
試驗結(jié)果重復(fù)酸解廢水石灰用量二水石膏剩余溶液I 1000ml 42.9g 89g 832mlII 1000ml 48g 103g852mlIII 1000ml 46.6g 92.5g 834ml平均1000ml 45.8g 94.8g 839ml實施例2膜分離處理污水試驗試驗地點陜西省旬陽縣恒源生化有限公司。
實驗材料江蘇省宜興市瑞盛水處理設(shè)備有限公司生產(chǎn)的12T/h膜分離機(jī)，中和攪拌池(5m3)、沉淀池(5m3)、生石灰、泥漿泵1.1千瓦1臺。
試驗方法和檢測結(jié)果從黃姜無發(fā)酵工藝生產(chǎn)的廢水中取酸解廢水4m3，稱取生石灰150公斤，邊攪拌邊加入石灰，測量溶液pH調(diào)到7時再加入200g聚合氯化鋁沉淀4h，將上清液用泵抽到第二沉淀池加入聚丙烯酰胺再沉淀，測定上清溶液電導(dǎo)率(5800μS/cm)，水溫(22℃)和PH(7)，稱取所剩石灰量(30公斤，實用120公斤)，然后將上清液直接進(jìn)行膜分離42分鐘完成，記錄膜分離機(jī)主要工作技術(shù)參數(shù)如下保安過濾器壓力(mpa)0.12濃排導(dǎo)電率(μS/cm) 5800淡排導(dǎo)電率(μS/cm) 180工作壓力(mpa) 0.17水溫(℃) 20.3濃排通量(T/h) 3.2淡排通量(T/h) 4.2以上膜分離主要工作技術(shù)參數(shù)均在膜分離機(jī)使用說明書要求的正常工作允許值范圍內(nèi)。
膜分離后的淡排清水(處理后的排放水)取樣5公斤，經(jīng)安康市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站檢測排出清水符合國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)，排放水所含一二類污染物小于國家最高容許排放標(biāo)準(zhǔn)。
膜處理后排放水質(zhì)檢測對照表 單位mg/L

上述試驗中沉淀曬干后的二水石膏經(jīng)旬陽縣水泥廠檢測CaSO4·2H2O含量達(dá)到80％以上，其中SO3含量37％左右，優(yōu)于地產(chǎn)石膏品質(zhì)，可代替石膏使用。
權(quán)利要求
1.黃姜酸解廢水處理工藝，從“黃姜提取水解物和淀粉的生產(chǎn)方法”或“無發(fā)酵硫酸水解工藝”中產(chǎn)生的廢水按以下步驟進(jìn)行處理(1)攪拌中和將上述工藝中廢水收集流入集中池，集中池中廢水通過閥門流入攪拌中和池，攪拌中和池中設(shè)有攪拌機(jī)，邊攪拌邊向中和池投入石灰，石灰投放量按每立方米廢水加入36～40千克，檢測PH值到7為止，再按每立方米廢水加入聚合氯化鋁50～60克，攪拌2～3分鐘，邊攪拌邊將廢液排入一沉池沉淀；(2)一沉提取二水石膏上述廢液按順序排入2～4個一沉池中沉淀5～6小時，一沉池出水口用濾布包裹的木板作截欄，上清水自流入二沉池進(jìn)行處理，下層沉淀物取出放進(jìn)離心機(jī)中脫水曬干，挑出粗石，粉碎后計量裝袋，得二水石膏；(3)二沉進(jìn)行廢水預(yù)處理二沉池底一次性放入40～50厘米厚活性炭，將一沉池排入的上清液入池集中后，按每立方米清液量加入聚丙烯酰胺5～6克，助凝沉淀脫色，沉淀2～3小時，再加入膜分離專用阻垢劑；(4)膜分離將二沉池預(yù)處理后的上清液直接送入膜分離裝置進(jìn)行膜分離，其中濃排管廢液返回二沉池反復(fù)循環(huán)濃縮分離，直至二沉池中廢液固含量為8～10％，關(guān)閉循環(huán)閥，通過膜分離裝置濃排管排入濃縮糖液存放池，淡排管清水可直接循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及從黃姜水解工藝中產(chǎn)生的廢水通過綜合利用進(jìn)行廢水處理的工藝。將廢水收集后，邊攪拌邊加入石灰，沉淀5～6小時，下層沉淀物取出放進(jìn)離心機(jī)中脫水曬干，得二水石膏；二沉池底一次性放入40～50厘米厚活性炭，將上清液入池集中后，加入聚丙烯酰胺，助凝沉淀脫色，沉淀2～3小時，再加入膜分離專用阻垢劑；將上述上清液直接送入膜分離裝置進(jìn)行膜分離，其中濃排管廢液返回二沉池反復(fù)循環(huán)濃縮分離然后直排入濃縮糖液存放池，淡排管清水可直接循環(huán)使用。本發(fā)明具有投資少、占地小、污水處理效果好、資源綜合利用高、設(shè)備操作簡便、經(jīng)濟(jì)效益好的特點。
文檔編號C02F1/44GK1792859SQ20051002275
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者鄧幫財, 王定育 申請人:鄧幫財