專利名稱：黃姜酸解廢水處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及從黃姜提取水解物和淀粉的方法或無發酵硫酸水解工藝中產生的廢水通過綜合利用進行廢水處理的工藝。
背景技術：
黃姜，學名盾葉薯蕷，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原料和中間體。黃姜皂素可以合成生產腎上皮質激素、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，黃姜基本轉向了人工種植，在秦巴山區已發展成為區域經濟的主導產業。
黃姜提取水解物生產工藝誕生50多年來，一直是先將黃姜粉碎發酵進行酸解，在2當量的酸度、120℃的溫度和0.15mpa壓力的條件下反應2-4小時，然后將過濾的固體進行清洗，收得水解物。該生產過程中產生的高濃度有機酸廢水的污染問題成為世界性的難題，給環境造成巨大的威脅。秦巴山區漢水流域，既是全國黃姜適生區，黃姜已發展成為當地的主導產業，又是國家南水北調中線工程的水源地。從技術工藝上解決好黃姜皂素加工行業廢水污染問題，對于促進貧困山區產業發展，確保南水北調工程水源不受污染具有重要的戰略意義。已引起了黨中央國務院領導的高度重視。溫家寶總理親自批示“要及早改進黃姜加工工藝，實現清潔生產，保護南水北調水源地不受污染。”幾十年來國內外圍繞提高黃姜皂素收率、進行資源綜合利用和解決廢水污染問題進行了多方面的技術研究和工藝改進。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，對產生廢水進行中和、除酸、瀑氣等生物處理技術，沉淀處理治污技術，廢渣廢液再利用技術等，缺乏系統性和互適性。一方面經酸化后的黃姜有機物已被破壞，無法進行實際應用；另一方面由于黃姜初加工業企業規模小，產業集中度低、產生廢水量大，治污投資大，處理成本高，很難達到理想的生產應用效果。企業“偷排”和環境污染壓力日益嚴重。
發明內容
本發明的目的在于提供一種黃姜廢水處理工藝，達到黃姜綜合利用、清潔生產要求，實現黃姜皂素加工行業的資源化利用、清潔化生產的目標。
本發明的技術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方法”或“無發酵硫酸水解工藝”中產生的廢水按以下步驟進行處理(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，攪拌中和池中設有攪拌機，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行處理，下層沉淀物取出放進離心機中脫水曬干，挑出粗石，粉碎后計量裝袋，得二水石膏；(3)二沉進行廢水預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)膜分離將二沉池預處理后的上清液直接送入膜分離裝置進行膜分離，其中濃排管廢液返回二沉池反復循環濃縮分離，直至二沉池中廢液固含量為8～10％，關閉循環閥，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使用。
本發明在黃姜皂素加工污水處理技術上實現了兩大創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利用，濃縮后混合糖液作能量飼料再利用。體現了循環經濟、綜合利用的技術思路。二是首次將先進的膜分離技術應用于黃姜廢水處理工藝，提高了廢水處理的質量效果，達到了優于達標排放標準。本發明具有以下特點1、本發明為解決黃姜皂素初加工行業廢水污染難題找到了一條投資少，操作簡便，處理質量可靠的廢水處理工藝新路徑。本發明的黃姜廢水處理工藝環節少(一機四池)，占地面積小(約50m2)。日處理50噸廢水總投資30萬元左右，僅相當于傳統工藝投資量15-20％，工藝操作簡便，廢水處理質量效果好。
2、實現了黃姜廢水處理技術的資源化利用，變廢為寶，增加了企業效益。經本發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資源化再利用。每噸廢水經本發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)，能直接為企業創造經濟效益11.1元。既解決了企業的廢水污染難題，又增加企業經濟效益。
3、降低了企業生產中治污的成本費用。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被動投資治污，造成“偷排”的環保壓力。
4、實現了黃姜皂素初加工行業污水處理的最低排放。該發明工藝從廢水處理產生物的綜合循環利用入手，實現了處理后產生物的循環利用和綜合再利用，達到了生產企業不向廠外發生排放物，實現了清潔生產和環保達標。
本發明作為“黃姜綜合利用，清潔生產新工藝”的廢水處理配套技術，符合國家循環經濟、綜合利用、清潔生產科學發展觀的宏觀政策方向。本發明工藝具有投資少、占地小、污水處理效果好、資源綜合利用高、設備操作簡便、經濟效益好的特點。
附圖為本發明工藝路線示意圖。
具體實施例方式
本發明是“黃姜提取水解物和淀粉的生產方法”和“無發酵硫酸水解工藝”產生廢水處理的配套技術。黃姜加工生產的具體步驟是黃姜→清洗→粉碎→磨細→漿渣分離→提取淀粉→混合液膜濃縮→無發酵酸解→降壓→初沉→中和→終沉→離心脫水→烘干生產水解物，上述工藝流程中的初沉、終沉、離心脫水三個環節中產生的廢水按以下步驟進行處理①攪拌中和。首先對上述工藝環節中初沉、終沉和離心脫水產生的廢水進行集中，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，關閉閥門。攪拌中和池的修建容積根據日產量和酸解釜大小而定。本發明按照年產100T水解物皂素，日加工鮮黃姜50噸，日處理廢水50噸設計需建中和池一個φ2m×2m容積約占6m3。中和池三方分別建廢水進口、石灰進口和廢水出口，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1.5千瓦攪拌機一臺。廢水進入攪拌中和池后進行攪拌中和，中和操作方法如下a、根據廢水中硫酸含量計算中和所需的石灰用量(無發酵硫酸酸解工藝溶液與硫酸重量比為10∶1。由此產生的廢水中硫酸含量約為49公斤/m3)。一般理論常數中和每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，邊攪拌邊向中和池投入石灰，檢測PH變化情況。在PH達到6后，應暫停投入石灰，繼續攪拌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行預處理。將下層沉淀物人工用架子車推入三足離心機中脫水后曬干，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。
③二沉進行廢水預處理。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垢的形成影響膜分離效果和壽命。
④膜分離。將預處理后的上清液直接送入膜分離裝置進行膜分離，其中濃排管返回二沉池反復循環濃縮分離，直至二沉池中廢液固含量為8～10％，關閉循環閥，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再使用。有關操作按膜分離裝置說明書的要求使用、清洗和保養。
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果用量筒量取1000mL酸解廢水各3份裝入燒杯中；從大生產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值穩定7，繼續自然沉淀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量。
上述試驗中發生以下反應過程①②③運用NaOH點滴法測得酸解廢水溶液中硫酸含量為1當量。由于硫酸的物質量濃度是當量濃度的二分之一，形成以下反應物與生成物的數量關系
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，生成86g二水石膏。
試驗結果重復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備有限公司生產的12T/h膜分離機，中和攪拌池(5m3)、沉淀池(5m3)、生石灰、泥漿泵1.1千瓦1臺。
試驗方法和檢測結果從黃姜無發酵工藝生產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行膜分離42分鐘完成，記錄膜分離機主要工作技術參數如下保安過濾器壓力(mpa)0.12濃排導電率(μS/cm) 5800淡排導電率(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參數均在膜分離機使用說明書要求的正常工作允許值范圍內。
膜分離后的淡排清水(處理后的排放水)取樣5公斤，經安康市環境保護監測站檢測排出清水符合國家污水綜合排放標準(GB8978-1996)，排放水所含一二類污染物小于國家最高容許排放標準。
膜處理后排放水質檢測對照表 單位mg/L
上述試驗中沉淀曬干后的二水石膏經旬陽縣水泥廠檢測CaSO4·2H2O含量達到80％以上，其中SO3含量37％左右，優于地產石膏品質，可代替石膏使用。
權利要求
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方法”或“無發酵硫酸水解工藝”中產生的廢水按以下步驟進行處理(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，攪拌中和池中設有攪拌機，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行處理，下層沉淀物取出放進離心機中脫水曬干，挑出粗石，粉碎后計量裝袋，得二水石膏；(3)二沉進行廢水預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)膜分離將二沉池預處理后的上清液直接送入膜分離裝置進行膜分離，其中濃排管廢液返回二沉池反復循環濃縮分離，直至二沉池中廢液固含量為8～10％，關閉循環閥，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使用。
全文摘要
本發明涉及從黃姜水解工藝中產生的廢水通過綜合利用進行廢水處理的工藝。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離心機中脫水曬干，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行膜分離，其中濃排管廢液返回二沉池反復循環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使用。本發明具有投資少、占地小、污水處理效果好、資源綜合利用高、設備操作簡便、經濟效益好的特點。
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 優先權日2005年12月29日
發明者鄧幫財, 王定育 申請人:鄧幫財