专利名称：水溶性有机污染物处理方法
技术领域：
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种采用聚合剂和沉淀剂分离废水中可溶性有机污染物的方法，适用于食品、淀粉、纺织、医药、造纸、印染等工业生产废水处理，并能提取回收淀粉、医药等工业废水中可溶性蛋白和糖类等。DDGS水平可达100％。
在废水处理中尤其是对水溶性有机污染物的处理极其困难，至今未见特效的处理方法。可供选择的方法，有物理吸附法，化学沉淀法和生物降解法。单一应用物理吸附法或化学沉淀法处理水溶性有机物废水往往达不到有关环境标准，需要几种方法并用进行综合技术处理。这样带来工艺繁锁、复杂、处理费用高等问题，而且处理效果不尽人意。生物降解法是以有机物为营养载体，利用微生物在适合条件下繁衍、代谢；消化、分解有机污染物，达到除去水中有机污染物的目的。常用的生物降解法有生物厌氧-好氧法，是目前国际上通用的有机污染物处理方法。另外，近几年，美、英、法、德、日等国学者，在生物膜研究已取得较大进展，生物膜工程处理水溶性有机污染物废水也逐渐被试验采用。然而，生物降解作用的主体是微生物的繁殖，必须满足微生物的生存条件。如①补充必须的营养物质，如磷酸盐等；②微生物种群对某种废水的适应性训化；③严格的温度要求，厌氧法最佳温度为35℃-50℃，好氧法最佳温度为不能低于15℃；④需要一定的降解时间，高浓度COD(＞10000mg/l)厌氧处理需要40-70小时，好氧过程需要8-14小时。中国专利公报曾公开一些有关废水处理技术，如“纸厂污水处理工艺”(CN1150128A)，“味精生产废液的处理方法及设备”(CN1151974A)，“高浓度生物难氧化有机废水处理方法”(CN1148032A)等，其中“高浓度生物难氧化有机废水处理方法”利用催化氧化反应过程中产生的羟基自由基进行链式偶合反应，使污染物析出，再辅以混凝、沉淀处理，达到去除有机污染物的目的。但是这些方法没有涉及有关水溶性有机污染物废水处理方法。据文献报道，这些方法涉及几个方法并用综合技术处理，它们需要处理时间长，耗能高，设备投资大，成本高，很多厂家承受不起，至今未得到应用。
本发明使用聚合剂和析出剂对废水进行化学聚合和化学沉淀，目的是提供一种在较低温度(不结冰)下，水溶性有机污染物的处理方法。这种方法处理时间短，聚合沉淀物可以再利用。
本发明采用化学混凝和化学沉淀法进行水溶性有机污染物分离，选择聚合剂铁盐(如硫酸铁)使水溶性有机污染物胶体稳定性受到破坏，同时聚集粘合在一起，形成絮凝物。这种絮凝物具有吸附、网罗或通过其它形式聚集悬浮其它物质的性质，特别是分散很细成为胶体状态的悬浮物质，如可溶性有机物质(胶态蛋白质)。加入析出剂如Ca(OH)2后，使水溶液PH值从酸性转化为弱碱性，此时被聚合的分子团即可析出，结絮、沉降。
本发明中的聚合剂和析出剂无毒无副作用，不增加处理后废水的毒性，不会造成二次污染，析出物提取回收后可再利用，制造高质量蛋白饲料或者利用污泥制成肥料，变废为宝。该聚合剂和析出剂对水溶性有机物聚合和析出具有广泛的适应性。
本发明的聚合剂为铁盐，经试验，硫酸铁为最佳，析出剂为氢氧化钙。析出剂氢氧化钙能使水溶性有机物聚合后在中性-弱碱性条件下析出、沉淀。
本发明主要进行两个过程，首先是聚合剂中铁离子同废水中水溶性有机物聚合产生絮凝物，然后用析出剂Ca(OH)2调节PH值，使凝絮物析出、沉淀。
本发明发生的化学反应过程如下1、硫酸铁盐在低浓度下的水解反应2、在聚合过程中产生凝絮反应①淀粉废水中水溶性蛋白(氨基酸)的絮凝反应 其中R-COOH氨基酸分子式， 氨基酸铁，溶于酸性溶液，在碱性溶液中沉淀，析出。
②淀粉或医药废水中糖类反应 其中R-OH糖代表式， 为糖化铁，不溶于碱性溶液。③造纸废水中碱木素反应 其中Lignin Na碱木素， 木素铁，不溶于碱性溶液3、沉淀、析出反应当上述溶液中加入析出剂Ca(OH)2，溶液由酸性变为碱性溶液。
在聚合反应中产生的凝絮物溶于酸性溶液中，在碱性溶液中这些絮凝物如氨基酸铁、糖化铁、木素铁等铁盐发生凝絮、沉淀，即将水溶性有机污染物如水溶性蛋白、糖类、木素类等从废水中除去。
水溶性有机污染物处理的工艺条件1、原料聚合剂原料。本发明聚合剂可以直接用Fe2(SO3)2为原料，也可用Fe2O3和H2SO4，合成Fe2(SO4)3。用Fe2O3和H2SO4合成Fe2(SO4)2时，原料Fe2O3含Fe98％(来自钢铁厂)，H2SO4含量75-98％(工业纯)。
制备化学反应反应温度 100℃-110℃。
反应时间 30-80分钟析出剂原料。析出剂原料为优质生石灰，其中，活性CaO≥8％，MgO≤5％Fe2O3≤2％。
制备石灰消化后筛分，加水而成Ca(OH)22、工艺过程本发明的工艺过程，如附图
所示。待处理的水溶性有机污染物废水通过废水泵，流量计泵入聚合反应室。聚合剂槽中的聚合剂，通过计量泵泵入聚合反应室。析出剂槽中的析出剂，通过计量泵泵入析出室。泵入聚合反应室的水溶性有机污染物废水和聚合剂Fe2(SO4)3，在聚合反应室中发生化学反应，形成凝絮物，然后进入析出室，在析出剂的作用下，凝絮物析出。水溶性有机污染物废水的泵入量由流量计指示。聚合剂和析出剂的泵入量，分别由计量泵控制。
凝絮物析出后进入固液分离澄清器，固液分离澄清器可以采用斜板式固液分离澄清器。在固液分离澄清器中，凝絮析出物进行固液分离，液体进入清水承接槽，由泵排放。沉淀物由抽泥泵泵入污泥槽，再泵入真空过滤机中。经真空过滤机滤出的滤出物，进行再利用，如制成饲料，肥料等。滤液经滤液泵泵入固液分离澄清器，再进行固液分离和真空过滤等过程。
本发明聚合剂Fe2(SO4)3使用数量与废水中CODcr浓度值有关。废水种类不同，废水中CODcr浓度不同，聚合剂Fe2(SO4)3的使用量也不同。另外，聚合反应后产生的凝絮物同溶液的PH值有关，析出剂加入量决定溶液的PH值。因此，在处理前必须测定CODcr浓度，PH值，水溶性有机物成分。当废水CODcr浓度＜1200mg/l时，经本工艺流程一次处理即可达到国家排放标准(＜300mg/l)，当CODcr浓度大于2000mg/l时需经本工艺流程几次处理才能达标。聚合剂用量与CODcr比值，淀粉废水Fe2(SO3)3/CODcr=0.5-0.8％；食品工业废水Fe2(SO4)4/CODcr=0.2-0.4％；造纸废水Fe2(SO4)3/CODcr=0.25-0.45％；城市生活废水Fe2(SO4)3/CODcr=0.3-0.6％等等。
析出剂投入量依反应器出口液体PH值而定，其投入量是使溶液PH值达8-9。从反应器出来的水溶液借助自然位差进入斜板澄清池，使析出物沉淀。如澄清池出口浊度高，可在承接槽内设一过滤器，降低出水的浓度和色度以达到国标。剩余滤出物视有机物种类而定，淀粉工业废水中提取物主要是可溶性蛋白和糖类，干燥后可做蛋白饲料，生活污水提取物可发酵作为农田肥料。
本发明同生物降解法比较有如下不同点1、生物法的有机物降解时间50-80小时，本发明的聚合-析出反应时间为0.5小时；2、生物法的反应温度30°-50°，本发明反应温度为5℃，室温即可；3、本发明比生物法处理工艺简单，成本低，装置规模小，能耗低，易于推广；4、本发明生成污泥可全部利用如制成蛋白饲料和农田肥料，生物法剩余污泥仅有部分利用或不利用。
权利要求
1.一种水溶性有机污染物处理方法，其特征是采用化学混凝法即利用聚合剂对有机污染物进行聚合反应，而后采用化学沉淀法利用析出剂，对聚合产物进行沉淀析出；所用的聚合剂为铁盐，析出剂为Ca(OH)2；在沉淀析出过程中，加入析出剂后溶液由酸性变为碱性。
2.根据权利要求1所述的水溶性有机污染物的处理方法，其特征是聚合剂为Fe2(SO4)3，所加聚合剂Fe2(SO4)3同CODcr值的重量比为0.2％-0.8％；在沉淀析出过程中，加入析出剂Ca(OH)2后，溶液的PH值为8-9。
3.根据权利要求2所述的水溶性有机污染物的处理方法，其特征是在聚合和沉淀过程中，发生如下化学反应1．硫酸铁盐在低浓度下的水解反应2．在聚合过程中，产生凝絮物的反应①淀粉废水中水溶性蛋白的反应 其中R-COOH氨基酸代表式， 氨基酸铁；②废水中糖类反应 其中R-OH糖代表式， 糖化铁；③造纸废水中碱木素反应 其中LigninNa碱木素， 木素铁；3．沉淀、析出反应
4.根据权利要求2所述的水溶性有机污染物处理方法，其特征是淀粉废水的处理，聚合剂Fe2(SO4)3与CODcr的重量比值0.5-0.8％。
5.根据权利要求2所述的水溶性有机污染物处理方法，其特征是食品工业废水的处理，聚合剂Fe2(SO4)3与CODcr的重量比值0.2％-0.4％。
6.根据权利要求2所述的水溶性有机污染物处理方法，其特征是造纸废水的处理，聚合剂Fe2(SO4)3与CODcr的重量比值0.25％-0.45％。
7.根据权利要求2所述的水溶性有机污染物处理方法，其特征是城市生活废水的处理，聚合剂Fe2(SO4)3与CODcr的重量比值0.3％-0.6％。
全文摘要
本发明属于废水处理技术领域,涉及一种分离废水中可溶性有机污染物的处理方法,适用于食品、淀粉、纺织、医药、造纸、印染等工业生产废水的处理等。主要采用化学凝絮法和化学沉淀法,用聚合剂同水溶性有机污染物进行聚合反应,产生凝絮物,然后用析出剂进行沉淀析出,达到分离水溶性有机污染物的目的。所用的聚合剂为铁盐,具体为Fe
文档编号C02F1/52GK1325824SQ0010845
公开日2001年12月12日 申请日期2000年5月26日 优先权日2000年5月26日
发明者陈洪俊, 高齐娥, 赵青海, 金长生, 石文渊, 张学林 申请人:陈洪俊, 高齐娥, 赵青海, 金长生, 石文渊, 张学林