一种用于精制棉黑液处理的组合工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于处理精制棉黑液的组合工艺，主要针对精制棉生产过程中产生的精制棉黑液开发了一种处理工艺。组合工艺包括：精制棉生产过程中产生的精制棉黑液通入预处理池，进行酸析处理；将酸析处理的上清液通入电吸附装置进行处理以提高该废水的可生化性；将电吸附出水进入装有厌氧颗粒污泥的厌氧反应器对废水进行厌氧降解；厌氧出水进入好氧反应器，进一步去除废水中的有机物；然后废水进入超滤膜组件，使其出水COD达到排放标准等步骤。该组合工艺是针对精制棉生产过程中产生黑液开发，即棉短绒经碱法蒸煮产生的蒸煮黑液和浆料洗涤产生的大量黑褐色废水而设计的。该组合工艺将酸析-电吸附-厌氧、好氧生化-超滤工艺组合起来，对精制棉黑液进行处理，解决了精制棉黑液难处理的问题，且较简单易行。
【专利说明】—种用于精制棉黑液处理的组合工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理【技术领域】，尤其涉及一种用于精制棉黑液处理的组合工艺。
【背景技术】
[0002]精制棉，又称为棉浆或棉浆柏，是以棉短绒为原料经碱法蒸煮精制而成的一种纤维素。其主要化学成分是纤维素、木质素和半纤维素。它是由碳、氢、氧3种元素组成，其组成的质量比:碳44.4%、氢6.17%、氧49.39%，其密度一般为50_56g/cm3，比热容30_40kJ/(kg *°C),可溶于铜氨溶液中，具有很好的亲水性和良好的吸附性。精制棉的通式:(C6Hltltl5)n，其中n为纤维素的聚合度，表示组成纤维素大分子中重复的基本链节——葡萄糖残基，棉纤维的聚合度一般为10000-15000。精制棉无毒、无味、易吸水,是制造醚类纤维素(如CMC、HEC、HPMC、MC等)、硝化纤维素(硝化棉)和醋酸纤维素的主要材料，广泛用于食品、医药、日化、塑料、电子、造纸、冶金、航空航天等众多领域，被誉为“特种工业味精”。
[0003]精制棉原料为天然植物纤维素纤维，符合人们日益崇尚的绿色、健康、环保的消费观念，特别是其增稠赋型的功能，使得精制棉产品市场前景广阔，其不可或缺、不可替代的作用日益凸现。
[0004]但精制棉生产因其传统的高温高碱蒸煮和含氯漂白工艺存在的一些问题:一是污染非常严重，废水主要来自蒸煮黑液和漂白白液。黑液有机物浓度大，COD可达5X 104mg/L以上，蒸煮黑液中有机物含量占总有机物排放量的90%，是精制棉生产的主要污染源；漂白白液中含有三氯甲烷、氯代酚类化合物、二恶英和吠喃等有毒性、致畸、致突变和难降解的有机氯化物。二是制浆得率低，色泽深，降解严重，不易制得高白度高聚合度产品。这些问题严重制约了精制棉的发展。
[0005]精制棉加碱蒸煮过程中约有20%的棉短绒会溶于水中，部分有机物质被氧化，产生的废水中主要污染物为溶解的棉短绒、纤维素在碱法蒸煮后生成的低分子的糖类等物质皂化反应的产物、水溶性碳水化合物和碱木素等。精制棉黑液专指蒸煮黑液，即棉短绒经碱法蒸煮产生的蒸煮黑液和浆料洗涤产生的大量黑褐色废水。
[0006]精制棉黑液呈强碱性，颜色呈深褐色，成分复杂，含盐量和COD均较高，可生化性差，给处理带来很大困难，属于难处理高浓度有机废水，是精制棉生产的主要污染源。因此，精制棉黑液若不经过任何处理就排放，势必造成环境污染。
[0007]由于精制棉废水的处理技术在国内外研究较少，加上精制棉废水与印染废水水质极为类似，故有些处理方法借鉴了印染废水的处理方法。主要的处理工艺有黑液燃烧苛化法、凝聚气浮法、湿法氧化碱回收法、膜分离法等。其中黑液燃烧苛化法、凝聚气浮法、湿法氧化碱回收法、膜分离法投资规模大，工艺难控制，处理运行费用相对较高。
[0008]为了解决以上问题，本发明提供了一种用于精制棉黑液处理的组合工艺，以酸析法对精制棉黑液进行预处理，以去除木素、降低色度；然后通过电吸附去除黑液中的溶解盐类、胶体颗粒及其他带电物质，以提高废水的可生化性；接着通过厌氧-好氧生物处理法，首先厌氧处理降解黑液中的大分子有机物，然后通过好氧处理进一步分解去除废水中的有机物，将COD降到350mg/L ;最后利用超滤膜组件将处理后的废水达到了排放标准。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于，提供一种将酸析-电吸附-厌氧-好氧生化-超滤工艺组合起来对精制棉黑液进行处理。该工艺首先调节精制棉黑液的PH，进行酸析预处理，然后通过电吸附去除黑液中的溶解盐类、胶体颗粒及其他带电物质，提高废水的可生化性；接着通过厌氧-好氧生化法降解废水中的有机物；最后通过超滤膜组件进行处理，进一步降低精制棉黑液中的C0D，使其达到排放标准。
[0010]本发明提供了一种用于处理精制棉黑液的组合工艺，该工艺包括以下步骤:
[0011]步骤1，将精制棉生产过程中产生的精制棉黑液通入预处理池，调节pH，静置一段时间，进行酸析处理，然后离心，初步去除黑液中40%~50%的C0D。
[0012]步骤2，将酸析处理的上清液通入电吸附装置，处理30min，使电导率下降约40%，COD下降至2000~5000mg/L，使废水的可生化性得到明显提高。
[0013]步骤3，电吸附出水进入装有厌氧颗粒污泥的厌氧反应器，经过24h的厌氧处理，降解废水中的大分子有机物，使出水水质COD达到1200~2400mg/L。
[0014]步骤4，厌氧出水进入好氧反应器，进一步去除废水中的有机物，好氧处理时间为12-24h，使出水COD降到500mg/L以下。
[0015]步骤5，然后进入超滤膜组件，使其出水COD为40~50mg/L，达到排放标准。
[0016]进一步，本发明所述的一种用于处理精制棉黑液的组合工艺具有如下特征:
[0017]所述的精制棉黑液为精制棉生产过程中产生的，专指蒸煮黑液，即棉短绒经碱法蒸煮产生的蒸煮黑液和浆料洗涤产生的大量黑褐色废水。
[0018]在步骤2中，电吸附采用的电极材料为活性炭、活性炭纤维、碳纳米管、炭气凝胶中的一种或者几种的复合材料。
[0019]所述的步骤3还可以在厌氧罐或者UASB中进行。
[0020]在步骤3中还可以添加高效厌氧菌种或者普通污泥。
[0021]在步骤4中还包括污泥的驯化。
[0022]所述的超滤膜组件为板框式、管式、螺旋卷式或中空纤维式。
[0023]所述的超滤膜组件采用聚砜膜、聚砜酰胺膜、聚丙烯腈膜至少其一。
[0024]所述的超滤膜组件的微孔孔径为0.05~I m。
[0025]本发明的有益效果:精制棉废水处理过程中最难解决的是色度和难降解有机物的去除，单纯的物理、化学、生物处理工艺很难使废水达到较好的水质进而实现达标排放。本发明采用联用技术，首先用酸析方法对精制棉黑液进行预处理，然后用电吸附装置和厌氧-好氧生物反应器去除废水中的盐和有机物，降低废水的电导率和C0D，最后通过超滤膜组件的处理进一步降低废水的C0D，使其达到排放标准。该工艺将酸析-电吸附-厌氧、好氧生化-超滤工艺组合起来，对精制棉黑液进行处理，解决了精制棉黑液难处理的问题，且较简单易行。
【具体实施方式】
[0026]将精制棉生产过程中产生的精制棉黑液通入预处理池，进行酸析处理，调节pH为3，加热使温度达到30°C，静置60min，使黑液中的木素析出，然后离心分离，初步去除黑液中40%~50%的COD，并能去除一部分色度。
[0027]将酸析处理的上清液通入电吸附装置，在1.5V电压下处理30min，电极具有很强的吸附能力，在通电的条件下能吸附大量带电的离子、胶体颗粒及其他的有机物，使电导率下降约40%，COD下降至2000~5000mg/L，废水的可生化性得到明显提高。
[0028]电吸附出水进入装有厌氧颗粒污泥的厌氧反应器，维持温度为30±5°C，经过24h的厌氧处理，废水中的大分子难降解有机物降解成小分子有机物，出水COD达到1200~2400mg/L。在厌氧过程中，还可以添加添加高效厌氧菌种或者普通污泥，在厌氧罐或者UASB中进行厌氧。
[0029]厌氧出水进入好氧反应器，维持温度为25±5°C，进一步去除废水中的有机物，好氧处理时间为12-24h，使出水COD降到500mg/L以下。好氧出水进入超滤膜组件，使其出水COD降至40~50mg/L，达到排放标准。所采用的超滤膜组件为板框式、管式、螺旋卷式或者中空纤维式，其采用的膜为聚砜膜、聚砜酰胺膜或者聚丙烯腈膜。超滤膜组件的微孔孔径为
0.05~I微米。
[0030]实施实例
[0031]实施例1
[0032]取精制棉黑液1000mL,测得其COD为44580mg/L，电导率2.66X 104iiS/cm。用30%H2S04调节pH为3.05，加热至水温为30± 1°C，静置60min，离心分离，测得上清液的COD为 8040mg/L ；
[0033]经酸析后上清液进入电吸附装置，控制电压为1.5V，电极间距为1.5cm，电极材料选用活性炭纤维，水力停留时间为30min，出水的COD为2780mg/L，电导率降为
1.6 X IO4 u S/cm ；
[0034]电吸附出水进入装有厌氧颗粒污泥的厌氧反应器，温度控制在35土TC，溶解氧0~0.3mg/L，水力停留时间为24h，出水COD为1290mg/L ；
[0035]厌氧出水进入好氧反应器，温度控制在25±1°C，溶解氧2~3mg/L，pH控制在7~9之间，最佳好氧处理时间为12h。出水COD为413mg/L ；
[0036]好氧出水进入超滤膜组件，测得出水COD为46mg/L。
[0037]实施例2
[0038]取精制棉黑液1000mL,测得其COD为50650mg/L,电导率3.38X IO4 y S/cm。用30%H2S04调节pH为2.89，加热至水温为30± 1°C，静置60min，离心分离，测得上清液的COD为 9180mg/L ；
[0039]经酸析后上清液进入电吸附装置，控制电压为1.5V，电极间距为1.5cm，电极材料选用活性炭纤维，水力停留时间为30min，出水的COD为3670mg/L，电导率降为
2.0XlO4U S/cm ；
[0040]电吸附出水进入装有厌氧颗粒污泥的厌氧反应器，温度控制在35土 1°C，溶解氧0~0.3mg/L，水力停留时间为24h，出水COD为2140mg/L ；
[0041]厌氧出水进入好氧反应器，温度控制在25±1°C，溶解氧3~4mg/L，pH控制在7~9之间，水力停留时间为18h。出水COD为381mg/L ；
[0042]好氧出水进入超滤膜组件，测得出水COD为48mg/L。[0043]实施例3
[0044]取精制棉黑液1000mL,测得其COD为30650mg/L,电导率2.78X IO4 y S/cm。用30%H2S04调节pH为3.11，加热至水温为30± 1°C，静置60min，离心分离，测得上清液的COD为 7360mg/L ；
[0045]经酸析后上清液进入电吸附装置，控制电压为1.5V,电极间距为1.5cm,电极材料选用活性炭纤维，水力停留时间为30min，出水的COD为1880mg/L，电导率降为
1.6 X IO4 u S/cm ；
[0046]电吸附出水进入装有厌氧颗粒污泥的厌氧反应器，温度控制在35土 1°C，溶解氧0~0.3mg/L，水力停留时间约为24h，出水COD为1360mg/L ；
[0047]厌氧出水进入好氧反应器，温度控制在25±1°C，溶解氧2~3mg/L，pH控制在7~9之间，水力停留时间为18h。出水COD为268mg/L ；
[0048]好氧出水进入超滤膜组件，测得出水COD为41mg/L。
[0049]以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、`等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于处理精制棉黑液的组合工艺，其特征在于:该工艺包括以下步骤。 步骤1，将精制棉生产过程中产生的精制棉黑液通入预处理池，进行酸析处理，调节pH，静置一段时间，然后离心，初步去除黑液中40%~50%的COD。 步骤2，将酸析处理的上清液通入电吸附装置，处理30min，使电导率下降约40%，COD下降至2000~5000mg/L，使废水的可生化性得到明显提高。 步骤3，电吸附出水进入装有厌氧颗粒污泥的厌氧反应器，经过24h的厌氧处理，降解废水中的大分子有机物，使出水水质COD达到1200~2400mg/L。 步骤4，厌氧出水进入好氧反应器，进一步去除废水中的有机物，好氧处理时间为12-24h，使出水COD降到500mg/L以下。 步骤5，然后进入超滤膜组件，使其出水COD为40~50mg/L，达到排放标准。
2.根据权利要求1所述的一种用于精制棉黑液处理的组合工艺，其特征在于:所述的精制棉黑液为精制 棉生产过程中产生的，专指蒸煮黑液，即棉短绒经碱法蒸煮产生的蒸煮黑液和浆料洗涤产生的大量黑褐色废水。
3.在步骤2中，电吸附采用的电极材料为活性炭、活性炭纤维、碳纳米管、炭气凝胶中的一种或者几种的复合材料。
4.根据权利要求1所述的一种用于精制棉黑液处理的组合工艺，其特征在于:所述的步骤3还可以在厌氧罐或者UASB中进行。
5.根据权利要求1所述的一种用于精制棉黑液处理的组合工艺，其特征在于:在步骤3中还可以添加高效厌氧菌种或者普通污泥。
6.根据权利要求1所述的一种用于精制棉黑液处理的组合工艺，其特征在于:在步骤4中还包括污泥的驯化。
7.根据权利要求1所述的一种用于精制棉黑液处理的组合工艺，其特征在于:所述的超滤膜组件为板框式、管式、螺旋卷式或中空纤维式。
8.根据权利要求1所述的一种用于精制棉黑液处理的组合工艺，其特征在于:所述的超滤膜组件采用聚砜膜、聚砜酰胺膜、聚丙烯腈膜至少其一。
9.根据权利要求1所述的一种用于精制棉黑液处理的组合工艺，其特征在于:所述的超滤膜组件的微孔孔径为0.05~I y m。
【文档编号】C02F9/14GK103570192SQ201310553819
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】周贵忠 申请人:青岛科技大学