CN104609525A

CN104609525A - 高浓度果胶废水的处理方法

Info

Publication number: CN104609525A
Application number: CN201510050653.5A
Authority: CN
Inventors: 余关龙; 陈宏�; 杜春艳; 胡世雄; 禹丽娥; 余志�; 罗松柏
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: CN104609525B

Abstract

本发明公开了一种高浓度果胶废水的处理方法，该处理方法包括将柑桔罐头生产过程中产生的酸浸水引出，在酸浸水中加入复合絮凝剂，经搅拌后，以离心方式进行固液分离，完成处理过程；复合絮凝剂是由无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂组成，无机絮凝剂为聚合氯化铝和/或Al₂(SO₄)₃，有机高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和阳离子双氰胺–甲醛缩聚物中的一种或多种。本发明的处理方法处理效果好，运行成本低，且处理工艺稳定。

Description

高浓度果胶废水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种果胶废水的处理方法，具体涉及一种柑桔罐头加工中高浓度果胶废水的处理方法。

背景技术

经多地深入调研，柑桔罐头加工企业因自身生产工艺的特点，在一些生产工序中会排放出不同水质的污水，其中果胶浓度较高的废水主要来自于酸浸水、碱处理水、碱泡后第一次漂洗水、COD浓度较高的剥皮车间地面冲洗水、烫果水、碱泡后第二次清洗水、洗锅水等工序，果胶浓度可达到5000mg/L。由于果胶的存在会造成废水黏稠，使化学混凝效果大大降低，因此给废水的后续生化处理带来很大困难。试验及工程运行经验表明：果胶密度较小，大量的果胶絮体悬浮或漂浮在水面上，出水大量带泥，使果胶等物质进入后续生化***，生物处理***中的微生物会因果胶的包裹作用而失去活性；另外，果胶的存在会使废水中溶解氧不足，影响生化池中好氧微生物的生长，同时还会造成污泥过滤脱水困难。现有果胶废水处理技术中对于果胶的分离一般采用气浮法、沉淀法和压滤法。气浮法存在动力消耗高、果胶含水率高，并且分离效果差。而沉淀法不仅沉淀时间长、处理效果差，而且因为果胶密度较轻，经常漂浮于水面而结壳，严重影响后续处理效果。而压滤法处理果胶废水时，由于果胶废水的粘度高，导致压滤效果极不理想。因此，急需寻求一种高浓度果胶废水的处理方法，以期解决柑桔罐头加工废水处理中的关键性问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种处理效果好、运行成本低、处理工艺稳定的高浓度果胶废水的处理方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高浓度果胶废水的处理方法，包括以下步骤：将柑桔罐头生产过程中产生的酸浸水引出，在酸浸水中加入复合絮凝剂，经搅拌后，以离心方式进行固液分离，完成处理过程；所述复合絮凝剂是由无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂组成，所述无机絮凝剂为聚合氯化铝(即PAC)和/或Al₂(SO₄)₃，所述有机高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺(即CPAM)、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物(即PDA)和阳离子双氰胺–甲醛缩聚物中的一种或多种。

上述的处理方法中，优选的，所述酸浸水∶无机絮凝剂∶有机高分子絮凝剂＝10mL～300mL∶5mg～160mg∶0.5mg～8mg。

上述的处理方法中，更优选的，所述酸浸水∶无机絮凝剂∶有机高分子絮凝剂＝30mL～150mL∶10mg～96mg∶0.5mg～4mg。

上述的处理方法中，优选的，所述复合絮凝剂由聚合氯化铝与阳离子聚丙烯酰胺组成，聚合氯化铝与阳离子聚丙烯酰胺分别以水溶液的形式加入酸浸水中，聚合氯化铝溶液的浓度为2g/L，阳离子聚丙烯酰胺溶液的浓度为1g/L，酸浸水∶聚合氯化铝溶液∶阳离子聚丙烯酰胺溶液＝30mL～150mL∶5mL～48mL∶0.5mL～4mL。

上述的处理方法中，优选的，所述复合絮凝剂由Al₂(SO₄)₃与阳离子聚丙烯酰胺组成，Al₂(SO₄)₃与阳离子聚丙烯酰胺分别以水溶液的形式加入酸浸水中，Al₂(SO₄)₃溶液的浓度为2g/L，阳离子聚丙烯酰胺溶液的浓度为1g/L，酸浸水∶Al₂(SO₄)₃溶液∶阳离子聚丙烯酰胺溶液＝30mL～150mL∶5mL～48mL∶0.5mL～4mL。

上述的处理方法中，优选的，所述酸浸水的pH值为0.4～4。

上述的处理方法中，优选的，所述离心的速度为2500rpm～6000rpm，所述离心的时间为8min～40min。

上述的处理方法中，优选的，所述搅拌的速度为20rpm～60rpm，所述搅拌的时间为5min～15min。

上述的处理方法中，优选的，所述复合絮凝剂加入酸浸水中之前，先对酸浸水进行过滤。该步骤可去除酸浸水中粗大杂质。

本发明中，复合絮凝剂是由无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂组成，无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂可分别加入酸浸水中，也可混合后加入酸浸水中。

本发明中，酸浸水主要是指在柑桔罐头加工过程中，采用酸浸泡柑桔工序时排出的果胶含量很高的酸性废水。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的处理方法是以柑桔罐头加工企业酸浸工序排放的果胶浓度高的酸浸水为研究对象，将酸浸水进行单独收集和单独处理，实现污污分流，并采用由无机絮凝剂和有机高分子絮凝剂组成的复合絮凝剂对酸浸水进行处理的工艺研究。本发明的处理方法可有效提高酸浸水的处理效果，降低运行成本，实现果胶回收并资源化，同时也解决了柑桔罐头加工废水处理中因果胶的存在导致处理工艺效果差的难题，提高整体工艺安全性和稳定性，实现废水达标排放，为实现果胶废水处理工艺优化提供技术支持。

2、本发明采用离心方式进行固液分离，达到了很好的废水处理效果。由于现有技术中，高浓度果胶废水粘性较大，果胶呈悬浮状，高浓度果胶废水固液分离是柑桔罐头处理过程中的一大难题，普通的脱水方式很难有效实现固液分离，例如现有工程中普遍采用的板框压滤机脱水效果很差，基本处于停运状态。本发明采用复合絮凝剂处理过的水样，以滤纸进行过滤时，很容易在滤纸上形成一层粘性膜，阻碍过滤，因此，本发明采用复合絮凝剂处理酸浸水后，再采用离心的方式进行固液分离，可实现非常好的废水处理效果。

附图说明

图1为本发明实施例2和实施例3中复合絮凝剂不同配比与酸浸水中果胶去除率的关系曲线图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下各实施例和对比例中，采用的实验设备、实验药剂、测定项目和测定方法等如下：

实验设备主要包括六联搅拌机、高速离心机、pH计、COD测定仪及分光光度计等，均为市售。

测定项目涉及pH、COD以及果胶浓度测定等，根据标准的测定方法，需要使用到的药剂主要有：分析纯化学药剂：Al₂(SO₄)₃、FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、FeSO₄、H₂O₂、CaO、CaCl₂。工业用药剂：CPAM(阳离子聚丙烯酰胺)、PAC(聚合氯化铝)、硅藻土。以上药剂为实验方便，均配制成相应浓度的水溶液，浓度列于各名称后，各药剂均为市售。

测定项目中，pH测定采用玻璃电极法，COD测定采用重铬酸盐法，果胶测定采用比色法，相应的分析步骤均按国家标准分析方法执行。

研究对象为柑桔罐头加工企业酸浸工序排放的高浓度果胶废水(即酸浸水)，具体的水质情况如下表1所示。

表1酸浸水水质检测表

实施例1

一种高浓度果胶废水的处理方法，包括以下步骤：将柑桔罐头生产过程中产生的酸浸水引出，先将酸浸水采用多层(通常为3～5层)纱布进行过滤，即水样预处理，然后在过滤后的酸浸水中加入复合絮凝剂，为比较不同复合絮凝剂对酸浸水处理效果的影响，进行了四组实验(由于仅为定性实验，观察絮凝效果，故不采取离心分离的操作)，各取经过滤后的水样30mL，向四组水样中分别加入以下絮凝剂水溶液：

A组、5mLPAC+0.5mLCPAM(本发明的复合絮凝剂)

B组、5mL Al₂(SO₄)₃+0.5mLCPAM(本发明的复合絮凝剂)

C组、5mL FeCl₃+0.5mLCPAM(对照组)

D组、5mL Fe₂(SO₄)₃+0.5mLCPAM(对照组)

其中，各实验试剂及其浓度为：CPAM(1g/L)、PAC(2g/L)、Al₂(SO₄)₃(2g/L)、FeCl₃(2g/L)、Fe₂(SO₄)₃(2g/L)；

滴加过程中同时进行搅拌，混合均匀后沉淀静置约1h，得到如表2所示的实验结果。

表2酸浸水絮凝沉淀定性实验结果

由表2可知，本实施例中分别以PAC、Al₂(SO₄)₃、FeCl₃和Fe₂(SO₄)₃与CPAM混合组成复合絮凝剂(分别称为A、B、C、D类复合絮凝剂)，在该定性实验研究中，固定CPAM的用量，在相同的配比条件下，铁盐类复合絮凝剂未表现出絮凝效果，但含PAC或Al₂(SO₄)₃的复合絮凝剂效果很好。可见，本发明的复合絮凝剂对柑桔罐头酸浸工序中产生的高浓度果胶废水具有很好的处理效果。

实施例2

一种本发明的高浓度果胶废水的处理方法，包括以下步骤：将柑桔罐头生产过程中产生的酸浸水引出，先将酸浸水采用三层纱布进行过滤，然后在过滤后的酸浸水中加入复合絮凝剂，于30rpm转速下搅拌10min，再以离心方式进行固液分离，离心速度为4000rpm，离心时间为10min，完成处理过程。

本实施例中，复合絮凝剂具体为CPAM(1g/L)和PAC(2g/L)。

本实施例中，取4组经过滤后的酸浸水样各150mL，分别按下列要求加入试剂：

A、6mLPAC+4mLCPAM

B、12mLPAC+4mLCPAM

C、24mLPAC+4mLCPAM

D、48mLPAC+4mLCPAM

滴加过程中同时进行搅拌，混合均匀后再以离心方式进行固液分离，取上清液测量其果胶浓度，同时设置空白对照组，结果如表3所示。

表3复合絮凝剂不同投加量实验结果单位：(mg/L)

由表3可知，本实施例中，考察由CPAM与PAC组成的复合絮凝剂在不同配比条件下对酸浸水中果胶去除率的影响，结果如图1所示，果胶的去除率随PAC用量的增加而增加，在用量为24和48mL时分别达到69.51％和78.70％。

实施例3

本实施例中，复合絮凝剂具体为CPAM(1g/L)和Al₂(SO₄)₃(2g/L)。

本实施例中，取4组经过滤后的水样各150mL，分别按下列要求加入试剂：

A、6mL Al₂(SO₄)₃+4mLCPAM

B、12mL Al₂(SO₄)₃+4mLCPAM

C、24mL Al₂(SO₄)₃+4mLCPAM

D、48mL Al₂(SO₄)₃+4mLCPAM

滴加过程中同时进行搅拌，混合均匀后再以离心方式进行固液分离，取上清液测量其果胶浓度，同时设置空白对照组，结果如表4所示。

表4复合絮凝剂不同投加量实验结果单位：(mg/L)

由表4可知，本实施例中，考察由CPAM与Al₂(SO₄)₃组成的复合絮凝剂在不同配比条件下对酸浸水中果胶去除率的影响，结果如图1所示，果胶的去除率随Al₂(SO₄)₃用量的增加而增加，在Al₂(SO₄)₃用量为48mL时达到最高，为71.77％。另外，将实施例2和实施例3的结果进行比较发现，从经济的角度考虑，复合絮凝剂(PAC+CPAM)更适合酸浸废水中果胶的处理。

实施例4

一种本发明的高浓度果胶废水的处理方法，考察pH值对于酸浸水处理的影响。

实验试剂：CPAM(1g/L)、PAC(2g/L)、NaOH(1mol/L)溶液。

实验操作步骤与实施例2基本相同，区别在于：取9组经过滤后的水样各30mL，分别将9组水样的pH值调节至0.4、1、2、3、4、5、6、7、8(含对照组)。分别向9组水样中滴加5mLPAC+0.5mLCPAM进行絮凝实验。

表5酸浸水絮凝沉淀定性实验结果

pH值	实验现象
		0.4	絮体成团，效果很好
1	絮体成团，效果好
		2	絮体成团，效果较好
3	絮体成团，效果较好
		4	絮体小，较为分散
5	无絮凝沉淀现象
		6	无絮凝沉淀现象
7	无絮凝沉淀现象
		8	无絮凝沉淀现象

由表5可知，复合絮凝剂对于高浓度果胶废水在pH值小于4时，均能产生絮凝反应，pH值越低，复合絮凝剂的效果越好。在pH为5～8的果胶废水中，采用本发明的复合絮凝剂无絮凝现象，由此说明酸浸高浓度果胶废水在pH较高的条件下，絮凝效果较差。

实施例5

一种本发明的高浓度果胶废水的处理方法，考察固液分离方式对于酸浸水处理的影响。该处理方法包括以下步骤：将柑桔罐头生产过程中产生的酸浸水引出，先将酸浸水采用三层纱布进行过滤，然后在过滤后的酸浸水中加入复合絮凝剂，于30rpm转速下搅拌10min，再以不同的固液分离方式完成处理过程。

本实施例中，复合絮凝剂为5mLPAC+0.5mLCPAM，其中，CPAM(1g/L)、Al₂(SO₄)₃(2g/L)。

本实施例中，为比较不同固液分离方式对酸浸水处理效果的影响，进行了4组实验，各取经混合均匀后的水样30mL，4组水样分别采用以下固液分离方式：

A、离心分离：离心速度为4000rpm，离心时间为10min；

B、抽滤：负压抽滤脱水；

C、气浮：加压溶气气浮；

D、沉淀：沉淀时间1h。

表6不同固液分离方式对酸浸水絮凝的影响结果

固液分离方式	实验现象
		A	上清液澄清，果胶大量去除
B	溶液粘性大，堵住滤纸，抽滤效果极差
		C	液面上层漂浮果胶，大量泡沫产生，溶液混浊
D	底层沉降物很少，表面漂浮一层果胶，溶液混浊

由表6可知，在常用的果胶废水固液分离方法中，抽滤、气浮及沉淀法即使在酸浸水中加入复合絮凝剂后出现絮团的情况下，其固液分离效果仍然很不理想，其主要原因在于果胶废水本身粘度大、密度小的性质，气浮法存在动力消耗高、果胶含水率高，并且分离效果差。而沉淀法不仅沉淀时间长、处理效果差，而且因为果胶密度较轻，经常漂浮于水面而结壳，严重影响后续处理效果。而压滤法处理果胶废水时，由于果胶废水的粘度高，导致压滤效果极不理想，而采用本发明的离心分离法配合复合絮凝剂的使用能避免上述方法的缺陷，很好的实现果胶废水的固液分离。

对比例1

一种高浓度果胶废水的处理方法，采用Fenton法对酸浸水(pH＝0.83)进行强氧化处理，考察强氧化作用对于酸浸水的处理效果。

实验试剂：FeSO₄(20g/L)、H₂O₂(质量分数30％)、NaOH(1mol/L)、CaO(5g/L)、硅藻土(5g/L)。

实验操作步骤与实施例2基本相同，区别在于：取4组经过滤后的水样各150mL，分别加入：

表7 Fenton实验结果

由表7可知，采用Fenton法对酸浸水进行强氧化处理，所生成的矾花呈悬浮状稳定分散在溶液中或随着助凝剂硅藻土、CaO的加入，溶液直接成糊状或产生大量泡沫，难以实现固液分离。此现象也说明了对于酸浸水采用Fenton法处理效果很差。

实施例6

一种本发明的高浓度果胶废水的处理方法，包括以下步骤：

将柑桔罐头生产过程中产生的酸浸水引出，在酸浸水中加入复合絮凝剂，经搅拌后，以离心方式进行固液分离，完成处理过程；复合絮凝剂是由无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂组成，无机絮凝剂为PAC和/或Al₂(SO₄)₃，有机高分子絮凝剂为CPAM、PDA和阳离子双氰胺–甲醛缩聚物中的一种或多种。

本实施例中，酸浸水∶无机絮凝剂∶有机高分子絮凝剂＝10mL～300mL∶5mg～160mg∶0.5mg～8mg。

优选的，酸浸水∶无机絮凝剂∶有机高分子絮凝剂＝30mL～150mL∶10mg～96mg∶0.5mg～4mg。

更优选的，复合絮凝剂由PAC与CPAM组成，PAC与CPAM分别以水溶液的形式加入酸浸水中，PAC溶液的浓度为2g/L，CPAM溶液的浓度为1g/L，酸浸水∶PAC溶液∶CPAM溶液＝30mL～150mL∶5mL～48mL∶0.5mL～4mL。

更优选的，复合絮凝剂由Al₂(SO₄)₃与CPAM组成，Al₂(SO₄)₃与CPAM分别以水溶液的形式加入酸浸水中，Al₂(SO₄)₃溶液的浓度为2g/L，CPAM溶液的浓度为1g/L，酸浸水∶Al₂(SO₄)₃溶液∶CPAM溶液＝30mL～150mL∶5mL～48mL∶0.5mL～4mL。

本实施例中，酸浸水的pH值为0.4～4。

本实施例中，离心的速度为2500rpm～6000rpm，离心的时间为8min～40min。

本实施例中，搅拌的速度为20rpm～60rpm，搅拌的时间为5min～15min。

本实施例中，复合絮凝剂加入酸浸水中之前，优选先对酸浸水进行过滤，可去除酸浸水中粗大杂质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高浓度果胶废水的处理方法，包括以下步骤：将柑桔罐头生产过程中产生的酸浸水引出，在酸浸水中加入复合絮凝剂，经搅拌后，以离心方式进行固液分离，完成处理过程；所述复合絮凝剂是由无机絮凝剂与有机高分子絮凝剂组成，所述无机絮凝剂为聚合氯化铝和/或Al₂(SO₄)₃，所述有机高分子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物和阳离子双氰胺–甲醛缩聚物中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述酸浸水∶无机絮凝剂∶有机高分子絮凝剂＝10mL～300mL∶5mg～160mg∶0.5mg～8mg。

3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述酸浸水∶无机絮凝剂∶有机高分子絮凝剂＝30mL～150mL∶10mg～96mg∶0.5mg～4mg。

4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述复合絮凝剂由聚合氯化铝与阳离子聚丙烯酰胺组成，聚合氯化铝与阳离子聚丙烯酰胺分别以水溶液的形式加入酸浸水中，聚合氯化铝溶液的浓度为2g/L，阳离子聚丙烯酰胺溶液的浓度为1g/L，酸浸水∶聚合氯化铝溶液∶阳离子聚丙烯酰胺溶液＝30mL～150mL∶5mL～48mL∶0.5mL～4mL。

5.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述复合絮凝剂由Al₂(SO₄)₃与阳离子聚丙烯酰胺组成，Al₂(SO₄)₃与阳离子聚丙烯酰胺分别以水溶液的形式加入酸浸水中，Al₂(SO₄)₃溶液的浓度为2g/L，阳离子聚丙烯酰胺溶液的浓度为1g/L，酸浸水∶Al₂(SO₄)₃溶液∶阳离子聚丙烯酰胺溶液＝30mL～150mL∶5mL～48mL∶0.5mL～4mL。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述酸浸水的pH值为0.4～4。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述离心的速度为2500rpm～6000rpm，所述离心的时间为8min～40min。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述搅拌的速度为20rpm～60rpm，所述搅拌的时间为5min～15min。

9.根据权利要求1～5中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述复合絮凝剂加入酸浸水中之前，先对酸浸水进行过滤。