专利名称：黄姜皂素废水生化处理出水的电混凝深度处理系统及方法
技术领域：
本发明属于工业废水深度处理技术领域，尤其是涉及一种黄姜皂素废水生化处理出水的电混凝深度处理系统及方法。
背景技术：
黄姜，学名盾叶薯蓣，是合成留体激素药物和留体避孕药的重要医药化工原料，有“药中黄金”的美誉，黄姜天然分布主要集中于我国和墨西哥等少数几个国家。在我国，黄姜种植加工业主要集中于鄂西北等山区，这些地区是我国南水北调中线工程的核心水源区，在黄姜加工生产皂素的过程中，会产生大量高浓度有机废水，严重威胁到南水北调中线工程水源地的水质安全。黄姜皂素废水是利用黄姜生产皂素水解物的过程中由酸水解、水洗、过滤等过程产生的废水，其混合废水具有酸性强(通常PH < 2)、有机物浓度高、色度大、可生化性差的特点。对于黄姜皂素废水的处理，国内普遍采用先中和调节，然后进行厌氧生物处理，最后进行好氧生物处理的工艺方法，但各黄姜皂素加工企业基本未能对其废水进行有效治理，尤其对有机物含量和色度的处理效果不稳定，经该工艺处理后的出水COD(通常20(T500mg/L)和色度(通常100 200倍)往往难以达到《皂素工业水污染物排放标准》(GB20425-2006)中控制限值的规定(COD :300mg/L，色度80倍)。目前国内针对黄姜皂素废水生化处理出水所存在的有机物浓度高和色度大的问题，采用的主要解决方法有氧化法(氧化剂主要为H202、NaCIO)、活性炭吸附法和膜法等。但这些方法仍存在如下问题H202、NaClO氧化法虽然对色度有一定去除率，但不能稳定去除有机物，且单纯投加药剂成本较高；活性炭吸附法和膜法运行成本高，操作复杂。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种黄姜皂素废水生化处理出水的电混凝深度处理系统及方法，尤其适合用于处理黄姜皂素废水生化处理出水，使其COD和色度稳定达标。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种黄姜皂素废水生化处理出水的电混凝深度处理系统，包括电混凝池、斜板沉淀池和煤砂滤池；所述电混凝池内部设有进水穿孔管，所述进水穿孔管的进水端与进水泵相连，所述电混凝池出水采用第一溢流堰，所述第一溢流堰前设有第一浮渣挡板，所述电混凝池与所述斜板沉淀池通过第一连接管相连，所述第一连接管的一端与设置于所述第一溢流堰出水侧的第一集水槽相连，另一端与所述斜板沉淀池的进水口相连，所述第一连接管的管体上具有分支管，所述分支管的进口连有加药计量泵，所述斜板沉淀池出水采用第二溢流堰，所述第二溢流堰前设有第二浮渣挡板，所述斜板沉淀池与所述煤砂滤池通过第二连接管相连，所述第二连接管的一端与设置于所述第二溢流堰出水侧的第二集水槽相连，另一端与所述煤砂滤池的进水口相连。所述黄姜皂素废水生化处理出水的电混凝深度处理系统还可以采用以下技术措施所述进水穿孔管位于所述电混凝池内的极板与泥斗之间，且其管体上设有出水孔。所述电混凝池内的极板采用复极联接，且与电源直接相连的两端极板均为不锈钢板，其余极板均为铁板。所述电混凝池内的极板数量为25块，每两个所述极板之间的距离均为40毫米，且 所述极板的长度均为700毫米，宽度均为500毫米，厚度均为2毫米。所述第一溢流堰为溢流三角堰，所述电混凝池的水力停留时间为O. 5小时；所述第二溢流堰为溢流三角堰，所述斜板沉淀池的水力停留时间为大于或等于I小时。所述斜板沉淀池内包括进水区、泥区和斜板沉淀区，所述斜板沉淀区位于所述泥区上方，所述斜板沉淀池的进水口位于所述进水区的上部分，所述进水区的下部分设有进水穿孔墙，所述进水穿孔墙上均匀分布有进水孔，所述进水孔与所述斜板沉淀区相通。所述煤砂滤池的内径为35厘米，其顶部设有反冲洗出水口，其底部设有出水口与反冲洗进水泵，所述煤砂滤池内部由下往上依次为厚度为10厘米、卵石粒径为2-20毫米的卵石垫层；厚度为40厘米，石英砂粒径为O. 5-1. O毫米的石英砂滤料；厚度为60厘米，无烟煤粒径为O. 8-1. 8毫米的无烟煤滤料。一种利用上述电混凝深度处理系统深度处理黄姜皂素废水生化处理出水的方法，包括以下四个步骤(I)通过所述进水泵将黄姜皂素废水生化处理出水输入至所述电混凝池，通过电混凝产生的新生态铁氧化物的絮凝作用，降低所述黄姜皂素废水生化处理出水的色度和有机物含量；(2)所述加药计量泵向所述第一连接管投加次氯酸盐溶液，从所述第一溢流堰排出的电混凝出水与所述次氯酸盐溶液在所述第一连接管中混合，且反应脱色，使所述电混凝出水中的亚铁离子及有机物与所述次氯酸盐溶液发生氧化还原反应；(3)经过步骤(2)所述的反应的所述电混凝出水进入所述斜板沉淀池，通过所述斜板沉淀区的斜板的升流式异向流固液分离作用，进一步去除所述电混凝出水中的絮体；(4)从所述第二溢流堰排出的斜板沉淀池出水通过所述第二连接管进入所述煤砂滤池，经过重力流式过滤，从所述煤砂滤池的出水口流出。步骤(I)中所述黄姜皂素废水生化处理出水的pH值为6-9。步骤(2)中所述次氯酸盐溶液为NaClO溶液、KClO溶液或Ca (ClO) 2溶液，根据步骤(I)中所述黄姜皂素废水生化处理出水的色度和有机物含量，通过调节所述加药计量泵来调节所述次氯酸盐的投加量。所述煤砂滤池的过滤速度为5-10米/小时。本发明具有的优点和积极效果是本发明将电混凝和次氯酸盐氧化有效结合，对黄姜皂素废水生化处理出水中的色度和有机物的处理效果稳定，工艺操作简单，能耗低，且整个系统易于实现自动运行，处理后水的COD和色度等指标达到《皂素工业水污染物排放标准》。一方面，便于现有废水处理工艺的改造，使黄姜皂素废水稳定达标排放；另一方面，由于黄姜生产皂素用水水质要求不高，为黄姜皂素废水回用提供了可能。
图I是现有技术中黄姜皂素废水生化处理的一个工艺流程2是黄姜皂素废水生化处理出水的电混凝深度处理系统的结构示意中I、电混凝池2、斜板沉淀池3、煤砂滤池4、进水穿孔管5、进水泵6、第一溢流堰
7、第一连接管8、第一集水槽9、加药计量泵10、第二连接管11、极板12、泥斗13、进水区14、泥区15、斜板沉淀区16、进水穿孔墙17、反冲洗出水口18、出水口19、反冲洗进水泵20、第二溢流堰21、第二集水槽22、电源
具体实施例方式图I为现有技术中黄姜皂素废水生化处理的一个典型的工艺流程图，本发明用于处理该工艺中絮凝沉淀池出水，即黄姜皂素废水生化处理出水。实施例I :如图2所示，一种黄姜皂素废水生化处理出水的电混凝深度处理系统，包括电混凝池I、斜板沉淀池2和煤砂滤池3 ；电混凝池I内部设有进水穿孔管4，进水穿孔管4的进水端与进水泵5相连，电混凝池I出水采用第一溢流堰6，所述第一溢流堰6前设有第一浮渣挡板，电混凝池I与斜板沉淀池2通过第一连接管7相连，第一连接管7的一端与设置于第一溢流堰6出水侧的第一集水槽8相连，另一端与斜板沉淀池2的进水口相连，第一连接管7的管体上具有分支管，分支管的进口连有加药计量泵9，斜板沉淀池2出水采用第二溢流堰20，第二溢流堰20前设有第二浮渣挡板，斜板沉淀池2与煤砂滤池3通过第二连接管10相连，第二连接管10的一端与设置于第二溢流堰20出水侧的第二集水槽21相连，另一端与煤砂滤池3的进水口相连。进水穿孔管4位于电混凝池I内的极板11与泥斗12之间，且其管体上设有出水孔。电混凝池I内的极板11采用复极联接，且与电源22直接相连的两端极板均为不锈钢板，其余极板均为铁板。电混凝池I内的极板11的数量为25块，每两个极板之间的距离均为40毫米，且极板11的长度均为700毫米，宽度均为500毫米，厚度均为2毫米。第一溢流堰6为溢流三角堰，电混凝池I的水力停留时间为O. 5小时；第二溢流堰20为溢流三角堰，斜板沉淀池2的水力停留时间为大于或等于I小时。斜板沉淀池2内包括进水区13、泥区14和斜板沉淀区15，斜板沉淀区15位于泥区14上方，斜板沉淀池2的进水口位于进水区13的上部分，进水区13的下部分设有进水穿孔墙16，进水穿孔墙16上均匀分布有进水孔，进水孔与斜板沉淀区15相通。煤砂滤池3的内径为35厘米，其顶部设有反冲洗出水口 17，其底部设有出水口 18与反冲洗进水泵19，煤砂滤池3内部由下往上依次为厚度为10厘米、卵石粒径为2-20毫米的卵石垫层；厚度为40厘米，石英砂粒径为O. 5-1. O毫米的石英砂滤料；厚度为60厘米，无烟煤粒径为O. 8-1. 8毫米的无烟煤滤料。一种利用上述电混凝深度处理系统深度处理黄姜皂素废水生化处理出水的方法，包括以下四个步骤(I)通过进水泵5将黄姜皂素废水生化处理出水输入至电混凝池1，通过电混凝产生的新生态铁氧化物的絮凝作用，降低所述黄姜皂素废水生化处理出水的色度和有机物含量;
(2)加药计量泵9向第一连接管7投加次氯酸盐溶液，从第一溢流堰6排出的电混凝出水与所述次氯酸盐溶液在第一连接管7中混合，且反应脱色，使所述电混凝出水中的亚铁离子及有机物与所述次氯酸盐溶液发生氧化还原反应；(3)经过步骤(2)所述的反应的所述电混凝出水进入斜板沉淀池2，通过斜板沉淀区15的斜板的升流式异向流固液分离作用，进一步去除所述电混凝出水中的絮体；(4)从第二溢流堰20排出的斜板沉淀池出水通过第二连接管10进入煤砂滤池3，经过重力流式过滤，从煤砂滤池3的出水口 18流出。所述煤砂滤池的过滤速度为5-10米/小时。步骤(I)中所述黄姜皂素废水生化处理出水的流量为O. 73m3/h，pH值为6. 8^7. 1，COD为246 486mg/L，色度为200倍，步骤(2)中所述的次氯酸盐溶液为质量浓度为30%的NaClO溶液，其投加量为每升黄姜皂素废水生化处理出水中加入2毫升的所述NaClO溶液，连续运行8h，进行动态监测，系统出水水质为pH值为6. 8 7. 0,C0D为128 247mg/L，色度为100倍，COD和色度均稳定达标。实施例2 本实施例与实施例I的区别仅在于步骤(I)中所述黄姜皂素废水生化处理出水的流量为O. 73m3/h，pH值为6. 9 7. I, COD % 223 310mg/L，色度为100倍，步骤(2)中所述的次氯酸盐溶液为质量浓度为30%的KClO溶液，其投加量为每升黄姜皂素废水生化处理出水中加入2毫升的所述KClO溶液,连续运行8h,进行动态监测，系统出水水质为pH值为6. 9 7. O, COD为ll(T220mg/L，色度为50倍，COD和色度均稳定达标。实施例3 本实施例与实施例I的区别仅在于步骤(I)中所述黄姜皂素废水生化处理出水的流量为O. 73m3/h, pH值为6. 9 7. O, COD为318 432mg/L，色度为100倍，步骤(2)中所述的次氯酸盐溶液为质量浓度为10%的Ca(ClO)2溶液，其投加量为每升黄姜皂素废水生化处理出水中加入8毫升的所述Ca(ClO)2溶液，连续运行8h，进行动态监测，系统出水水质为pH值为6. 9 7. O, COD为12(T240mg/L，色度为50倍，COD和色度均稳定达标。以上对本发明的三个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
权利要求
1.一种黄姜皂素废水生化处理出水的电混凝深度处理系统，包括电混凝池、斜板沉淀池和煤砂滤池； 所述电混凝池内部设有进水穿孔管，所述进水穿孔管的进水端与进水泵相连，所述电混凝池出水采用第一溢流堰，所述第一溢流堰前设有第一浮渣挡板，所述电混凝池与所述斜板沉淀池通过第一连接管相连，所述第一连接管的一端与设置于所述第一溢流堰出水侧的第一集水槽相连，另一端与所述斜板沉淀池的进水口相连，所述第一连接管的管体上具有分支管，所述分支管的进口连有加药计量泵，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设有第二浮渣挡板，所述斜板沉淀池与所述煤砂滤池通过第二连接管相连，所述第二连接管的一端与设置于所述第二溢流堰出水侧的第二集水槽相连，另一端与所述煤砂滤池的进水口相连。
2.根据权利要求I所述的电混凝深度处理系统，其特征在于所述进水穿孔管位于所述电混凝池内的极板与泥斗之间，且其管体上设有出水孔。
3.根据权利要求I所述的电混凝深度处理系统，其特征在于所述电混凝池内的极板采用复极联接，且与电源直接相连的两端极板均为不锈钢板，其余极板均为铁板。
4.根据权利要求I所述的电混凝深度处理系统，其特征在于所述第一溢流堰为溢流三角堰，所述电混凝池的水力停留时间为O. 5小时；所述第二溢流堰为溢流三角堰，所述斜板沉淀池的水力停留时间为大于或等于I小时。
5.根据权利要求I所述的电混凝深度处理系统，其特征在于所述斜板沉淀池内包括进水区、泥区和斜板沉淀区，所述斜板沉淀区位于所述泥区上方，所述斜板沉淀池的进水口位于所述进水区的上部分，所述进水区的下部分设有进水穿孔墙，所述进水穿孔墙上均匀分布有进水孔，所述进水孔与所述斜板沉淀区相通。
6.根据权利要求I所述的电混凝深度处理系统，其特征在于所述煤砂滤池的内径为35厘米，其顶部设有反冲洗出水口，其底部设有出水口与反冲洗进水泵，所述煤砂滤池内部由下往上依次为厚度为10厘米、卵石粒径为2-20毫米的卵石垫层；厚度为40厘米，石英砂粒径为O. 5-1. O毫米的石英砂滤料；厚度为60厘米，无烟煤粒径为O. 8-1. 8毫米的无烟煤滤料。
7.一种利用权利要求I所述的电混凝深度处理系统深度处理黄姜皂素废水生化处理出水的方法，其特征在于包括以下四个步骤 (1)通过所述进水泵将黄姜皂素废水生化处理出水输入至所述电混凝池，通过电混凝产生的新生态铁氧化物的絮凝作用，降低所述黄姜皂素废水生化处理出水的色度和有机物含量; (2)所述加药计量泵向所述第一连接管投加次氯酸盐溶液，从所述第一溢流堰排出的电混凝出水与所述次氯酸盐溶液在所述第一连接管中混合，且反应脱色，使所述电混凝出水中的亚铁离子及有机物与所述次氯酸盐溶液发生氧化还原反应； (3)经过步骤(2)所述的反应的所述电混凝出水进入所述斜板沉淀池，通过所述斜板沉淀区的斜板的升流式异向流固液分离作用，进一步去除所述电混凝出水中的絮体； (4)从所述第二溢流堰排出的斜板沉淀池出水通过所述第二连接管进入所述煤砂滤池，经过重力流式过滤，从所述煤砂滤池的出水口流出。
8.根据权利要求7所述的深度处理黄姜皂素废水生化处理出水的方法，其特征在于步骤(I)中所述黄姜皂素废水生化处理出水的pH值为6-9。
9.根据权利要求7所述的深度处理黄姜皂素废水生化处理出水的方法，其特征在于步骤(2)中所述次氯酸盐溶液为NaClO溶液、KClO溶液或Ca(ClO)2溶液，根据步骤(I)中所述黄姜皂素废水生化处理出水的色度和有机物含量，通过调节所述加药计量泵来调节所述次氯酸盐溶液的投加量。
10.根据权利要求7所述的深度处理黄姜皂素废水生化处理出水的方法，其特征在于所述煤砂滤池的过滤速度为5-10米/小时。
全文摘要
本发明提供一种黄姜皂素废水生化处理出水的电混凝深度处理系统及方法，以廉价铁板作为极板，通过电混凝产生的新生态铁氧化物的絮凝作用，有效去除色度和有机物，电混凝出水中投加次氯酸盐后，亚铁离子和有机物等与次氯酸盐进一步发生氧化还原反应，强化对水中色度和有机物的去除。该发明的处理方法依次包括如下步骤电混凝；次氯酸盐氧化；斜板沉淀池固液分离；砂煤双层滤料过滤。本发明采用电混凝与次氯酸盐氧化相结合的方法，有效解决了传统的黄姜皂素废水生化处理出水中有机物和色度难以达标的难题，操作简单，易于对现有废水处理工艺进行改进，处理后水可以回用于黄姜皂素生产工艺，大大减轻了其对环境造成的污染，加强了水资源的可持续利用。
文档编号C02F9/06GK102964013SQ201210493370
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者吕建波, 刘会娟, 赵旭 申请人:天津城市建设学院