專利名稱：黃姜皂素廢水生化處理出水的電混凝深度處理系統及方法
技術領域：
本發明屬于工業廢水深度處理技術領域，尤其是涉及一種黃姜皂素廢水生化處理出水的電混凝深度處理系統及方法。
背景技術：
黃姜，學名盾葉薯蕷，是合成留體激素藥物和留體避孕藥的重要醫藥化工原料，有“藥中黃金”的美譽，黃姜天然分布主要集中于我國和墨西哥等少數幾個國家。在我國，黃姜種植加工業主要集中于鄂西北等山區，這些地區是我國南水北調中線工程的核心水源區，在黃姜加工生產皂素的過程中，會產生大量高濃度有機廢水，嚴重威脅到南水北調中線工程水源地的水質安全。黃姜皂素廢水是利用黃姜生產皂素水解物的過程中由酸水解、水洗、過濾等過程產生的廢水，其混合廢水具有酸性強(通常PH < 2)、有機物濃度高、色度大、可生化性差的特點。對于黃姜皂素廢水的處理，國內普遍采用先中和調節，然后進行厭氧生物處理，最后進行好氧生物處理的工藝方法，但各黃姜皂素加工企業基本未能對其廢水進行有效治理，尤其對有機物含量和色度的處理效果不穩定，經該工藝處理后的出水COD(通常20(T500mg/L)和色度(通常100 200倍)往往難以達到《皂素工業水污染物排放標準》(GB20425-2006)中控制限值的規定(COD :300mg/L，色度80倍)。目前國內針對黃姜皂素廢水生化處理出水所存在的有機物濃度高和色度大的問題，采用的主要解決方法有氧化法(氧化劑主要為H202、NaCIO)、活性炭吸附法和膜法等。但這些方法仍存在如下問題H202、NaClO氧化法雖然對色度有一定去除率，但不能穩定去除有機物，且單純投加藥劑成本較高；活性炭吸附法和膜法運行成本高，操作復雜。
發明內容
本發明要解決的問題是提供一種黃姜皂素廢水生化處理出水的電混凝深度處理系統及方法，尤其適合用于處理黃姜皂素廢水生化處理出水，使其COD和色度穩定達標。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種黃姜皂素廢水生化處理出水的電混凝深度處理系統，包括電混凝池、斜板沉淀池和煤砂濾池；所述電混凝池內部設有進水穿孔管，所述進水穿孔管的進水端與進水泵相連，所述電混凝池出水采用第一溢流堰，所述第一溢流堰前設有第一浮渣擋板，所述電混凝池與所述斜板沉淀池通過第一連接管相連，所述第一連接管的一端與設置于所述第一溢流堰出水側的第一集水槽相連，另一端與所述斜板沉淀池的進水口相連，所述第一連接管的管體上具有分支管，所述分支管的進口連有加藥計量泵，所述斜板沉淀池出水采用第二溢流堰，所述第二溢流堰前設有第二浮渣擋板，所述斜板沉淀池與所述煤砂濾池通過第二連接管相連，所述第二連接管的一端與設置于所述第二溢流堰出水側的第二集水槽相連，另一端與所述煤砂濾池的進水口相連。所述黃姜皂素廢水生化處理出水的電混凝深度處理系統還可以采用以下技術措施所述進水穿孔管位于所述電混凝池內的極板與泥斗之間，且其管體上設有出水孔。所述電混凝池內的極板采用復極聯接，且與電源直接相連的兩端極板均為不銹鋼板，其余極板均為鐵板。所述電混凝池內的極板數量為25塊，每兩個所述極板之間的距離均為40毫米，且 所述極板的長度均為700毫米，寬度均為500毫米，厚度均為2毫米。所述第一溢流堰為溢流三角堰，所述電混凝池的水力停留時間為O. 5小時；所述第二溢流堰為溢流三角堰，所述斜板沉淀池的水力停留時間為大于或等于I小時。所述斜板沉淀池內包括進水區、泥區和斜板沉淀區，所述斜板沉淀區位于所述泥區上方，所述斜板沉淀池的進水口位于所述進水區的上部分，所述進水區的下部分設有進水穿孔墻，所述進水穿孔墻上均勻分布有進水孔，所述進水孔與所述斜板沉淀區相通。所述煤砂濾池的內徑為35厘米，其頂部設有反沖洗出水口，其底部設有出水口與反沖洗進水泵，所述煤砂濾池內部由下往上依次為厚度為10厘米、卵石粒徑為2-20毫米的卵石墊層；厚度為40厘米，石英砂粒徑為O. 5-1. O毫米的石英砂濾料；厚度為60厘米，無煙煤粒徑為O. 8-1. 8毫米的無煙煤濾料。一種利用上述電混凝深度處理系統深度處理黃姜皂素廢水生化處理出水的方法，包括以下四個步驟(I)通過所述進水泵將黃姜皂素廢水生化處理出水輸入至所述電混凝池，通過電混凝產生的新生態鐵氧化物的絮凝作用，降低所述黃姜皂素廢水生化處理出水的色度和有機物含量；(2)所述加藥計量泵向所述第一連接管投加次氯酸鹽溶液，從所述第一溢流堰排出的電混凝出水與所述次氯酸鹽溶液在所述第一連接管中混合，且反應脫色，使所述電混凝出水中的亞鐵離子及有機物與所述次氯酸鹽溶液發生氧化還原反應；(3)經過步驟(2)所述的反應的所述電混凝出水進入所述斜板沉淀池，通過所述斜板沉淀區的斜板的升流式異向流固液分離作用，進一步去除所述電混凝出水中的絮體；(4)從所述第二溢流堰排出的斜板沉淀池出水通過所述第二連接管進入所述煤砂濾池，經過重力流式過濾，從所述煤砂濾池的出水口流出。步驟(I)中所述黃姜皂素廢水生化處理出水的pH值為6-9。步驟(2)中所述次氯酸鹽溶液為NaClO溶液、KClO溶液或Ca (ClO) 2溶液，根據步驟(I)中所述黃姜皂素廢水生化處理出水的色度和有機物含量，通過調節所述加藥計量泵來調節所述次氯酸鹽的投加量。所述煤砂濾池的過濾速度為5-10米/小時。本發明具有的優點和積極效果是本發明將電混凝和次氯酸鹽氧化有效結合，對黃姜皂素廢水生化處理出水中的色度和有機物的處理效果穩定，工藝操作簡單，能耗低，且整個系統易于實現自動運行，處理后水的COD和色度等指標達到《皂素工業水污染物排放標準》。一方面，便于現有廢水處理工藝的改造，使黃姜皂素廢水穩定達標排放；另一方面，由于黃姜生產皂素用水水質要求不高，為黃姜皂素廢水回用提供了可能。
圖I是現有技術中黃姜皂素廢水生化處理的一個工藝流程2是黃姜皂素廢水生化處理出水的電混凝深度處理系統的結構示意中I、電混凝池2、斜板沉淀池3、煤砂濾池4、進水穿孔管5、進水泵6、第一溢流堰
7、第一連接管8、第一集水槽9、加藥計量泵10、第二連接管11、極板12、泥斗13、進水區14、泥區15、斜板沉淀區16、進水穿孔墻17、反沖洗出水口18、出水口19、反沖洗進水泵20、第二溢流堰21、第二集水槽22、電源
具體實施例方式圖I為現有技術中黃姜皂素廢水生化處理的一個典型的工藝流程圖，本發明用于處理該工藝中絮凝沉淀池出水，即黃姜皂素廢水生化處理出水。實施例I :如圖2所示，一種黃姜皂素廢水生化處理出水的電混凝深度處理系統，包括電混凝池I、斜板沉淀池2和煤砂濾池3 ；電混凝池I內部設有進水穿孔管4，進水穿孔管4的進水端與進水泵5相連，電混凝池I出水采用第一溢流堰6，所述第一溢流堰6前設有第一浮渣擋板，電混凝池I與斜板沉淀池2通過第一連接管7相連，第一連接管7的一端與設置于第一溢流堰6出水側的第一集水槽8相連，另一端與斜板沉淀池2的進水口相連，第一連接管7的管體上具有分支管，分支管的進口連有加藥計量泵9，斜板沉淀池2出水采用第二溢流堰20，第二溢流堰20前設有第二浮渣擋板，斜板沉淀池2與煤砂濾池3通過第二連接管10相連，第二連接管10的一端與設置于第二溢流堰20出水側的第二集水槽21相連，另一端與煤砂濾池3的進水口相連。進水穿孔管4位于電混凝池I內的極板11與泥斗12之間，且其管體上設有出水孔。電混凝池I內的極板11采用復極聯接，且與電源22直接相連的兩端極板均為不銹鋼板，其余極板均為鐵板。電混凝池I內的極板11的數量為25塊，每兩個極板之間的距離均為40毫米，且極板11的長度均為700毫米，寬度均為500毫米，厚度均為2毫米。第一溢流堰6為溢流三角堰，電混凝池I的水力停留時間為O. 5小時；第二溢流堰20為溢流三角堰，斜板沉淀池2的水力停留時間為大于或等于I小時。斜板沉淀池2內包括進水區13、泥區14和斜板沉淀區15，斜板沉淀區15位于泥區14上方，斜板沉淀池2的進水口位于進水區13的上部分，進水區13的下部分設有進水穿孔墻16，進水穿孔墻16上均勻分布有進水孔，進水孔與斜板沉淀區15相通。煤砂濾池3的內徑為35厘米，其頂部設有反沖洗出水口 17，其底部設有出水口 18與反沖洗進水泵19，煤砂濾池3內部由下往上依次為厚度為10厘米、卵石粒徑為2-20毫米的卵石墊層；厚度為40厘米，石英砂粒徑為O. 5-1. O毫米的石英砂濾料；厚度為60厘米，無煙煤粒徑為O. 8-1. 8毫米的無煙煤濾料。一種利用上述電混凝深度處理系統深度處理黃姜皂素廢水生化處理出水的方法，包括以下四個步驟(I)通過進水泵5將黃姜皂素廢水生化處理出水輸入至電混凝池1，通過電混凝產生的新生態鐵氧化物的絮凝作用，降低所述黃姜皂素廢水生化處理出水的色度和有機物含量;
(2)加藥計量泵9向第一連接管7投加次氯酸鹽溶液，從第一溢流堰6排出的電混凝出水與所述次氯酸鹽溶液在第一連接管7中混合，且反應脫色，使所述電混凝出水中的亞鐵離子及有機物與所述次氯酸鹽溶液發生氧化還原反應；(3)經過步驟(2)所述的反應的所述電混凝出水進入斜板沉淀池2，通過斜板沉淀區15的斜板的升流式異向流固液分離作用，進一步去除所述電混凝出水中的絮體；(4)從第二溢流堰20排出的斜板沉淀池出水通過第二連接管10進入煤砂濾池3，經過重力流式過濾，從煤砂濾池3的出水口 18流出。所述煤砂濾池的過濾速度為5-10米/小時。步驟(I)中所述黃姜皂素廢水生化處理出水的流量為O. 73m3/h，pH值為6. 8^7. 1，COD為246 486mg/L，色度為200倍，步驟(2)中所述的次氯酸鹽溶液為質量濃度為30%的NaClO溶液，其投加量為每升黃姜皂素廢水生化處理出水中加入2毫升的所述NaClO溶液，連續運行8h，進行動態監測，系統出水水質為pH值為6. 8 7. 0,C0D為128 247mg/L，色度為100倍，COD和色度均穩定達標。實施例2 本實施例與實施例I的區別僅在于步驟(I)中所述黃姜皂素廢水生化處理出水的流量為O. 73m3/h，pH值為6. 9 7. I, COD % 223 310mg/L，色度為100倍，步驟(2)中所述的次氯酸鹽溶液為質量濃度為30%的KClO溶液，其投加量為每升黃姜皂素廢水生化處理出水中加入2毫升的所述KClO溶液,連續運行8h,進行動態監測，系統出水水質為pH值為6. 9 7. O, COD為ll(T220mg/L，色度為50倍，COD和色度均穩定達標。實施例3 本實施例與實施例I的區別僅在于步驟(I)中所述黃姜皂素廢水生化處理出水的流量為O. 73m3/h, pH值為6. 9 7. O, COD為318 432mg/L，色度為100倍，步驟(2)中所述的次氯酸鹽溶液為質量濃度為10%的Ca(ClO)2溶液，其投加量為每升黃姜皂素廢水生化處理出水中加入8毫升的所述Ca(ClO)2溶液，連續運行8h，進行動態監測，系統出水水質為pH值為6. 9 7. O, COD為12(T240mg/L，色度為50倍，COD和色度均穩定達標。以上對本發明的三個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明的實施范圍。凡依本發明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發明的專利涵蓋范圍之內。
權利要求
1.一種黃姜皂素廢水生化處理出水的電混凝深度處理系統，包括電混凝池、斜板沉淀池和煤砂濾池； 所述電混凝池內部設有進水穿孔管，所述進水穿孔管的進水端與進水泵相連，所述電混凝池出水采用第一溢流堰，所述第一溢流堰前設有第一浮渣擋板，所述電混凝池與所述斜板沉淀池通過第一連接管相連，所述第一連接管的一端與設置于所述第一溢流堰出水側的第一集水槽相連，另一端與所述斜板沉淀池的進水口相連，所述第一連接管的管體上具有分支管，所述分支管的進口連有加藥計量泵，所述斜板沉淀池出水采用第二溢流堰，所述斜板沉淀池的第二溢流堰前設有第二浮渣擋板，所述斜板沉淀池與所述煤砂濾池通過第二連接管相連，所述第二連接管的一端與設置于所述第二溢流堰出水側的第二集水槽相連，另一端與所述煤砂濾池的進水口相連。
2.根據權利要求I所述的電混凝深度處理系統，其特征在于所述進水穿孔管位于所述電混凝池內的極板與泥斗之間，且其管體上設有出水孔。
3.根據權利要求I所述的電混凝深度處理系統，其特征在于所述電混凝池內的極板采用復極聯接，且與電源直接相連的兩端極板均為不銹鋼板，其余極板均為鐵板。
4.根據權利要求I所述的電混凝深度處理系統，其特征在于所述第一溢流堰為溢流三角堰，所述電混凝池的水力停留時間為O. 5小時；所述第二溢流堰為溢流三角堰，所述斜板沉淀池的水力停留時間為大于或等于I小時。
5.根據權利要求I所述的電混凝深度處理系統，其特征在于所述斜板沉淀池內包括進水區、泥區和斜板沉淀區，所述斜板沉淀區位于所述泥區上方，所述斜板沉淀池的進水口位于所述進水區的上部分，所述進水區的下部分設有進水穿孔墻，所述進水穿孔墻上均勻分布有進水孔，所述進水孔與所述斜板沉淀區相通。
6.根據權利要求I所述的電混凝深度處理系統，其特征在于所述煤砂濾池的內徑為35厘米，其頂部設有反沖洗出水口，其底部設有出水口與反沖洗進水泵，所述煤砂濾池內部由下往上依次為厚度為10厘米、卵石粒徑為2-20毫米的卵石墊層；厚度為40厘米，石英砂粒徑為O. 5-1. O毫米的石英砂濾料；厚度為60厘米，無煙煤粒徑為O. 8-1. 8毫米的無煙煤濾料。
7.一種利用權利要求I所述的電混凝深度處理系統深度處理黃姜皂素廢水生化處理出水的方法，其特征在于包括以下四個步驟 (1)通過所述進水泵將黃姜皂素廢水生化處理出水輸入至所述電混凝池，通過電混凝產生的新生態鐵氧化物的絮凝作用，降低所述黃姜皂素廢水生化處理出水的色度和有機物含量; (2)所述加藥計量泵向所述第一連接管投加次氯酸鹽溶液，從所述第一溢流堰排出的電混凝出水與所述次氯酸鹽溶液在所述第一連接管中混合，且反應脫色，使所述電混凝出水中的亞鐵離子及有機物與所述次氯酸鹽溶液發生氧化還原反應； (3)經過步驟(2)所述的反應的所述電混凝出水進入所述斜板沉淀池，通過所述斜板沉淀區的斜板的升流式異向流固液分離作用，進一步去除所述電混凝出水中的絮體； (4)從所述第二溢流堰排出的斜板沉淀池出水通過所述第二連接管進入所述煤砂濾池，經過重力流式過濾，從所述煤砂濾池的出水口流出。
8.根據權利要求7所述的深度處理黃姜皂素廢水生化處理出水的方法，其特征在于步驟(I)中所述黃姜皂素廢水生化處理出水的pH值為6-9。
9.根據權利要求7所述的深度處理黃姜皂素廢水生化處理出水的方法，其特征在于步驟(2)中所述次氯酸鹽溶液為NaClO溶液、KClO溶液或Ca(ClO)2溶液，根據步驟(I)中所述黃姜皂素廢水生化處理出水的色度和有機物含量，通過調節所述加藥計量泵來調節所述次氯酸鹽溶液的投加量。
10.根據權利要求7所述的深度處理黃姜皂素廢水生化處理出水的方法，其特征在于所述煤砂濾池的過濾速度為5-10米/小時。
全文摘要
本發明提供一種黃姜皂素廢水生化處理出水的電混凝深度處理系統及方法，以廉價鐵板作為極板，通過電混凝產生的新生態鐵氧化物的絮凝作用，有效去除色度和有機物，電混凝出水中投加次氯酸鹽后，亞鐵離子和有機物等與次氯酸鹽進一步發生氧化還原反應，強化對水中色度和有機物的去除。該發明的處理方法依次包括如下步驟電混凝；次氯酸鹽氧化；斜板沉淀池固液分離；砂煤雙層濾料過濾。本發明采用電混凝與次氯酸鹽氧化相結合的方法，有效解決了傳統的黃姜皂素廢水生化處理出水中有機物和色度難以達標的難題，操作簡單，易于對現有廢水處理工藝進行改進，處理后水可以回用于黃姜皂素生產工藝，大大減輕了其對環境造成的污染，加強了水資源的可持續利用。
文檔編號C02F9/06GK102964013SQ201210493370
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者呂建波, 劉會娟, 趙旭 申請人:天津城市建設學院