申请日2014.09.30
公开(公告)日2014.12.17
IPC分类号C02F103/32; C02F9/06
摘要
本发明涉及一种超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，属于处理食品工业废水技术领域。本发明是将食品工业废水过滤后，先采用超临界水氧化技术将废水中的有机物氧化分解，然后再采用膜技术中的电渗析除去水中的阴阳离子，最后进入反渗透装置，除去溶解于水中的分子。通过温度、压力等关键工艺参数的优化和控制，COD去除率可达99.99%，处理后的水质符合饮用水的标准，可再次回收利用，节约了水资源，并解决了水污染问题。反应产生的副产物均能得到有效的回收利用，处理成本低，生产效率高，可实现全程连续处理自动控制，为食品工业废水处理提供一种技术依据。
权利要求书
1.一种超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，其特征在于：先经粗过滤 将废水中的悬浮物去除，再采用超临界水氧化技术降解除去其中的有机物，然后用电渗析法 除去有机物降解所产生的离子，最后经过反渗透除去水中所溶解的分子。
2.根据权利要求1所述的一种超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，其 特征在于具体包括如下步骤：
(1)食品工业废水先经格栅井去除大型颗粒物及悬浮物后，进入调解沉滤池，在沉滤池 中沉淀去除碎小肉末等大颗粒固体悬浮物物，同时在出口设置过滤装置，去除悬浮在废水中 的固体。
(2)从调滤池出口出来的废水，由高压泵加压输入换热器进行预热，同时与氧气混合后 进入反应器发生超临界水氧化反应，控制反应温度400～500℃，反应压力31～35MPa，废水 中的有机物降解为CO2、N2和H2O等无毒害物质，反应后流体经冷却器冷却，再经减压阀 减压至0MPa后进入气液分离器，液相水和气相产物分别从分离器底部和顶部排出。
(3)从气液分离器排出的液体进入电渗析器，调解压力表和流量计分离出浓水和淡水， 除去水中的离子。
(4)将电渗析装置分离出的淡水调节pH后，经过加压泵进入反渗透装置，除去水中所溶 解的小分子物质。
3.根据权利要求2所述超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，其特征在 于：步骤(1)中调解沉滤池出水口设置过滤装置，去除悬浮在废水中的悬浮固体。
4.根据权利要求2所述超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，其特征在 于：步骤(2)中所述的高压泵压力为31～35MPa，经换热器预热后的温度为240～300℃。
5.根据权利要求2所述超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，其特征在 于：步骤(3)中电渗析器内温度控制在5～40℃的温度范围内。
6.根据权利要求2所述的超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，其特征 在于：步骤(4)中所采用的的反渗透膜材质为芳香聚酰胺，其能适应的pH范围比较广泛 (pH=2～11)。
说明书
超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法
技术领域
本发明属于食品工业废水处理技术领域，特别涉及利用超临界水氧化和膜分离协同处理 食品工业废水的方法。
背景技术
食品工业废水包括肉类加工废水、啤酒废水、谷类加工废水及味精工业废水等。食品生 产废水成分复杂，除含有大量易被生物降解的碳水化合物、蛋白质、脂肪和氨基酸等有机污 染物外，还含有大量的危害人类身体健康的有害微生物，其具有悬浮物、油脂含量高，COD 和BOD值大，水质和水量变化幅度大，氮、磷化合物含量高等特点。若不经过处理直接排放， 必将会对生态环境以及人类健康产生严重的危害。
目前国内外食品工业废水的处理以生物处理为主，较成熟的有厌氧接触法、厌氧污泥床 法、酵母菌生物处理法等利用生物技术治理食品工业废水的方法，这些方法虽经济有效，但 是会产生剩余污泥，最终处理所得的水质并非符合饮用水标准。膜技术处理食品工业废水具 有操作、控制和维修简单，占地面积小，高效、节能等优点。膜分离技术在食品发酵废水以 及大豆、果蔬、肉类及乳品加工中的废水处理中都得到了很好的应用。但目前膜技术的发展 与应用受到了膜污染与膜孔的堵塞、膜产品的高价格、膜分离设备一次性投资高以及浓缩液 和截留物的后处理技术等问题的制约。所以单独应用膜分离技术并不能满足需求。而超临界 水氧化技术(SCWO)是一种新兴的有机废水处理技术。超临界水是指温度和压力均高于其 临界点的稠密流体，与标准状态水相比具有一些特殊性质，水中的氢键几乎不存在。因此， 超临界水具有极低的介电常数和良好的扩散、传递性能，从而具有很好的溶剂化特征。但超 临界水氧化技术处理食品工业废水后，所得的水质中还含有部分的离子和分子，不能满足饮 用水需求，所以将超临界水氧化技术与膜分离技术相结合，协同处理食品工业废水，既能克 服膜分离技术使用过程中所产生的膜污染与膜孔阻塞等问题，又能使最终处理所得的水质达 到饮用水标准。故有必要提出该技术以供参考。
发明内容
目前食品工业耗水量大，而这些耗用的水仅少部分用于食品生产本身，大部分是用于食 品生产过程洗涤和清洁的，因此完全可以将这些废水加以回收利用。本发明的目的是针对现 有技术存在的上述缺陷，提供一种超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法。该 方法采用过滤前处理食品工业废水，通过超临界水氧化和膜分离相结合的技术去除废水中的 有机物以及各种离子、分子等物质，最终实现达到饮用水的标准。
本发明的技术方案是：
超临界水氧化和膜分离协同处理食品工业废水的方法，步骤是：
(1)食品工业废水先经格栅井去除大型颗粒物及悬浮物后，进入调解沉滤池，在沉滤池 中沉淀去除碎小肉末等大颗粒固体悬浮物物，同时在出口设置过滤装置，去除悬浮在废水中 的固体。
(2)从调滤池出口出来的废水，由高压泵加压输入换热器进行预热，同时与氧气混合后 进入反应器发生超临界水氧化反应，控制反应温度400～500℃，反应压力31～35MPa，废水 中的有机物降解为CO2、N2和H2O等无毒害物质，反应后流体经冷却器冷却，再经减压阀 减压至0MPa后进入气液分离器，液相水和气相产物分别从分离器底部和顶部排出。
(3)从气液分离器排出的液体进入电渗析器，调解压力表和流量计分离出浓水和淡水， 除去水中的离子。
(4)将电渗析装置分离出的淡水调节pH后，经过加压泵进入反渗透装置，除去水中所溶 解的小分子物质。
其进一步的技术方案为：
步骤(1)中调解沉滤池出水口设置过滤装置，去除悬浮在废水中的悬浮固体。
步骤(2)中所述的高压泵压力为31～35MPa，经换热器预热后的温度为240～300℃。
步骤(3)中电渗析器内温度控制在5～40℃的温度范围内。
步骤(4)中所采用的的反渗透膜材质为芳香聚酰胺，其能适应的pH范围比较广泛 (pH=2～11)。
与现有技术相比，本发明的有益效果和优点是：
1.废水经过格栅直接进入超临界水氧化装置进行处理，无需进行其他预处理。
2.适于食品生产过程中不同工段废水的处理，尤其是原料清洗工段所产生的含有大量悬浮 物的废水和生产工段含有大量有机物的废水。
3.废水处理效率高，废水中的污染物在数十秒内即可接近完全氧化降解。
4.本发明工艺投资成本相对较低，处理效果好，生产效率高，绿色环保。
5.本发明最终所得水质符合饮用水标准，水资源可再回收利用。
