申请日2018.04.27
公开(公告)日2019.02.12
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种高效去除花青素生产废水颜色的方法，该方法包括步骤：(1)将花青素生产废水的pH值调节至8～9;(2)向步骤(1)得到的废水加入絮凝剂;(3)对步骤(2)得到的废水进行沉降处理;(4)对沉降处理后的废水进行超声处理;(5)对步骤(4)得到的废水进行高级氧化处理;(6)将步骤(5)得到的废水的pH值调节至11～12，并升温至35℃～37℃，然后进行厌氧条件下的填料吸附和施加电场的循环处理。本发明的方法在高效去除花青素生产废水中颜色的同时，保证了废水的COD、BOD等指标降到排放指标;而且采用组合的成套设备，降低了系统的运行成本，也为以后的系统技术升级、更新换代提供了便利。
权利要求书
1.一种去除花青素生产废水颜色的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将花青素生产废水的pH值调节至8～9;
(2)向步骤(1)得到的废水加入絮凝剂，进行脱色处理;
(3)对步骤(2)得到的废水进行沉降处理;
(4)对步骤(3)得到的废水进行超声处理;
(5)对步骤(4)得到的废水进行高级氧化处理;
(6)将步骤(5)得到的废水的pH值调节至11～12，并升温至35℃～37℃，然后进行在厌氧条件下的填料吸附和施加电场的循环处理;
优选地，在步骤(1)中，所述花青素生产废水的化学需氧量为5500～5600，生化需氧量为3100～3150，pH=3～5。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述絮凝剂为有机阴离子絮凝剂或无机高分子絮凝剂;
优选地，所述有机阴离子絮凝剂为聚丙烯酰胺;
更优选地，所述絮凝剂以脱色絮凝剂水溶液的形式加入;
再优选地，所述絮凝剂水溶液由脱色絮凝剂原液经水稀释而成，其中所述絮凝剂原液与所述脱色絮凝剂水溶液的体积比(2～5)：100;
进一步优选地，所述絮凝剂水溶液与废水的体积比为(1～1.5)∶10000。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述沉降处理在絮凝/斜管沉降池中进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述超声处理的声强不低于0.3W/m2以上，工作频率不低于20KHz，并且超声处理时废水的液体高度不高于200mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述高级氧化处理选自臭氧氧化、双氧水氧化或光催化氧化法中一种或多种;
更优选地，在臭氧氧化法中，通过布气喷头或文丘里射流器将步骤(4)得到的废水与臭氧混合;
进一步优选地，通过文丘里射流器将步骤(4)得到的废水与臭氧混合;
优选地，在臭氧氧化法中，通过电励场反应器使用窄脉冲在气液混合投加器中将步骤(4)得到的废水与臭氧混合。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，臭氧氧化在高级氧化塔中进行。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将高级氧化后的废水脱氧。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)和(6)中，所述pH值采用氧氧化钠水溶液调节;
优选地，按重量比计，所述氢氧化钠水溶液的浓度为31%-32%。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述厌氧条件下的填料吸附和施加电场循环处理在装有填料的厌氧塔内和外部配置电场场能生物强化反应器的管道内进行;
优选地，所述填料为聚烯烃类和/或聚酰胺立体弹性填料;更优选地，所述填料为填充玻璃纤维的聚丙烯立体弹性填料。
优选地，所述废水每8.1～8.2小时循环一次，或使用4KW功率的水泵进行循环，每小时的循环水量为30吨-35吨;更优选地，所述电场的工作频率为80Hz，且每100吨废水配置的电场功率不低于800W。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：将步骤(6)得到的废水进行好氧处理。
说明书
一种花青素生产废水的净化方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，涉及一种花青素生产废水的净化方法，具体涉及一种高效去除花青素生产废水颜色的方法。
背景技术
花青素是一种水溶性色素，在自然界中是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一，其颜色可以随着所处溶液pH值的改变而改变。
花青素生产已经进行多年，其生产过程中产生的废水具有较深的紫红色，难于处理。具体而言，使用简单的过滤方式，效果不佳;使用吸附的方式处理，由于废水的产生量较大，需要频繁更换吸附材料并需要对吸附材料进行后处理;使用膜材料设备，则运行费用较高。
单独采用絮凝剂处理花青素生产过程中产生废水的颜色具有一定的脱色效果。但是，当絮凝剂的使用达到一定量后，脱色效果的增长开始变得不明显;同时，絮凝后处理后产生更多的废水，会给后面的厌氧塔和好氧池的运行带来较大的负担。
目前，污水处理方面有大量的相关专利，但是还没有专门针对花色素提取后的污水处理的相关专利。其中，中国专利CN205500885U是通过超声波、臭氧处理净化污水;中国专利CN206437986U是通过超声波、臭氧、紫外光耦合处理净化污水;中国专利CN104628195B是通过调节pH值、微电解反应、絮凝剂脱色处理净化污水;中国专利CN100368324C是通过絮凝剂、微生物、催化氧化剂、电化学处理净化污水。本发明的发明人在工作中做了相关的尝试，但是结果发现，由于花色素提取后的污水颜色较深，以上处理方法均无法达到国家排放标准。
因此，需要开发一种花青素生产废水的净化方法，特别是有效去除花青素生产废水颜色的方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种花青素生产废水的净化方法，其能够高效去除花青素生产废水的颜色，从而达到国家排放标准。
本发明提供了一种去除花青素生产废水颜色的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将花青素生产废水的pH值调节至8～9;
(2)向步骤(1)得到的废水加入絮凝剂，进行脱色处理;
(3)对步骤(2)得到的废水进行沉降处理;
(4)对步骤(3)得到的废水进行超声处理;
(5)对步骤(4)得到的废水进行高级氧化处理;
(6)将步骤(5)得到的废水的pH值调节至11～12，并升温至35℃～37℃，然后进行在厌氧条件下的填料吸附和施加电场的循环处理。
优选地，在本发明的方法的步骤(1)中，所述花青素生产废水的化学需氧量(COD)为5500～5600，生化需氧量(BOD)为3100～3150，pH=3～5。
优选地，在本发明的方法的步骤(1)中，所述pH值采用氢氧化钠水溶液调节;更优选地，按重量比计，所述氢氧化钠水溶液的浓度为31%-32%。
优选地，在本发明的方法的步骤(2)中，所述絮凝剂为有机阴离子絮凝剂或无机高分子絮凝剂;更优选地，所述有机阴离子絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)。优选地，在本发明的方法的步骤(2)中，所述絮凝剂以絮凝剂水溶液的形式加入;更优选地，所述絮凝剂水溶液由脱色絮凝剂原液经水稀释而成，其中所述脱色絮凝剂原液与脱色絮凝剂水溶液的体积比为(2～5)：100。
在一个具体的实施方案中，所述絮凝剂原液商购获得，更具体地，所述絮凝剂例如市售的聚丙烯酰胺乳液，其为流动性较强的白色乳液，其本身具有较高的固含量，浓度在30%左右。
优选地，在本发明的方法的步骤(2)中，所述絮凝剂水溶液与废水的体积比为(1～1.5)∶10000。
优选地，在本发明的方法的步骤(3)中，所述沉降处理在絮凝/斜管沉降池中进行。
优选地，在本发明的方法的步骤(4)中，所述超声处理的声强不低于0.3W/m2，工作频率不低于20KHz，并且超声处理时废水的液体高度不高于200mm。
优选地，所述超声震荡器的超声波震荡头沿着管道以螺旋形式布置;超声波震荡头的数量可根据废水的理化性质来确定，优选地，超声波震荡头的数量不少于三个，每个超声波震荡头的间距为195mm-205mm。
在实际操作中，本发明的发明人发现，所述超声波震荡头的间距过小，相邻超声波头产生的超声波之间会互相影响，间距过大，产生的超声波不均匀，在一些区域，超声波的强度会低于要求的数值。本发明的发明人进一步发现，现有技术中，超声波震荡头通常采用平面布置在水槽的底部的设置方式，超声波只朝着一个方向作用。这种方式带来的问题是设备占地面积很大，同时，超声波的作用距离有限，水槽中的水位高度受到很大限制，造成水槽中所处理的废水的流量小。而本发明的发明人发现，将超声波震荡头沿着管道以螺旋形式布置，优选地将超声波震荡头的间距设置为195mm-205mm，既有效地避免了超声波头相对排布时可能产生的互相干扰，又保证了超声波的均匀分布，提高了处理效率。
优选地，在本发明的方法的步骤(5)中，所述高级氧化处理选自臭氧氧化法、双氧水氧化法或光催化氧化法中的一种或多种。考虑到工艺操作的便利性和生产成本，以臭氧氧化法为佳。更优选地，在臭氧氧化法中，通过布气喷头或文丘里射流器将步骤(4)得到的废水与臭氧混合。其中，以文丘里射流器为佳。
优选地，在本发明的方法的步骤(5)中，所述高级氧化处理在高级氧化塔中进行。通过在封闭的高级氧化塔中进行高级氧化处理，如臭氧氧化处理，可以实现在封闭状态下输送废水时增加臭氧的反应时间，同时减少臭氧散发到空气中的气味。
优选地，在臭氧氧化法中，还可以通过电励场反应器使用窄脉冲在气液混合投加器中将步骤(4)得到的废水与臭氧混合。
优选地，在本发明的方法的步骤(5)中，还包括将高级氧化处理后的废水脱氧。
优选地，在本发明的方法的步骤(6)中，所述pH值采用氧氧化钠水溶液调节;更优选地，按重量比计，所述氢氧化钠水溶液的浓度为31%-32%。
优选地，在本发明的方法的步骤(6)中，所述在厌氧条件下的填料吸附和施加电场的循环处理在装有填料的厌氧塔内和外部配置电场场能生物强化反应器的管道进行;更优选地，所述废水每8.1～8.2小时循环一次，或者使用4KW功率的水泵进行循环，每小时的循环水量为30吨-35吨。
优选地，在本发明的方法的步骤(6)中，所述填料为聚烯烃立体弹性填料和/或聚酰胺立体弹性填料。更优选地，所述填料为填充玻璃纤维的聚丙烯立体弹性填料。
在本发明的方法中，电场场能生物强化反应器产生的强化场能作用于废水，能够破坏有机物的化学结构及活性污泥中微生物的细胞壁，使其破碎变成小分子有机物，以提高厌氧处理的稳定性。
优选地，在本发明的方法的步骤(6)中，所述电场的工作频率为80Hz，且每100吨废水配置的电场功率不低于800W。
优选地，本发明的方法还包括：将步骤(6)得到的废水进行好氧处理，以使废水达到更高级别的排放标准。
本发明的方法的优点包括：
1、絮凝、超声波、臭氧和电场之间的组合运用，可以逐级去除废水的颜色，达到了良好的脱色效果。
2、将絮凝剂的用量控制在合理的范围。在本发明的方法中，脱色絮凝剂水溶液与废水的体积比为(1～1.5)∶10000。而在现有技术中，脱色絮凝剂水溶液与废水的体积比为通常为(3～3.5)∶10000。因此，本发明的方法降低了系统的运行成本。
3、在厌氧处理部分，依靠厌氧塔内厌氧微生物的作用，达到去除废水中的颜色和降低污染物指标的作用。同时，使用电场场能生物强化反应器作用于废水，通过电场的运用，更加有效地破坏大分子有机污染物的化学结构及活性污泥中微生物的细胞壁，使大分子有机物破碎变成小分子有机物，进一步达到去除颜色的目的。同时，破壁后流出的细胞液为厌氧菌提供营养，以提高厌氧菌活性和厌氧系统的稳定性。
