造紙法再造菸葉生產廢水深度處理用混凝劑的合成方法

2023-05-27 08:43:46

專利名稱：造紙法再造菸葉生產廢水深度處理用混凝劑的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種菸草廢水深度處理混凝劑的合成方法，本發明獲得的高效混凝劑 用於造紙法再造菸葉生產廢水的深度處理，可將廢水CODtt和色度分別由220mg/L和900⑶ 左右降至國家汙水綜合排放二級標準規定的100mg/L和80⑶以下。
背景技術：
近年來在大量的二級生化工程中的好氧生物處理後，增加了深度處理單元，這些 處理單元一般為混凝、膜分離、MBR膜分離、電化學或超臨界水氧化等技術，但這些處理單元 除了混凝技術外大部分都具有一次性投資高、維護使用成本相對偏高的限制，目前許多企 業仍將混凝單元作為處理廢水的最後一道「保險」單元，而且實踐也證明，該單元為保證廢 水達標排放起到了非常重要的作用。混凝劑混凝廢水中的有機物質或成色物質沉澱而進行脫除，其作用機理可認為依 靠中和粒子上的電荷或架橋作用而使粒子沉降。目前用於處理工業廢水的混凝劑主要有兩 大類第一類為無機混凝劑，無機混凝劑包括金屬鹽類和無機高分子混凝劑。廣泛使用的金 屬鹽類有鋁鹽和鐵鹽；無機高分子混凝劑是在傳統的金屬鹽混凝劑的基礎上發展起來的一 類新型水處理藥劑，無機混凝劑具有適應性強、相對價廉受到了迅速發展和廣泛應用。近年 來對無機-有機複合混凝劑的研究是一大熱點。第二類為有機混凝劑，有機高分子混凝劑 一般是水溶性的線性聚合物，分子呈鏈狀，由大量的鏈節組成，同無機高分子相比，具有用 量少、混凝速度快，受共存鹽類、PH值及溫度的影響小，生成汙泥量少等優點，目前有機高分 子混凝劑主要有人工合成和天然兩大類，在合成的有機高分子混凝劑中聚丙烯醯胺(PAM) 的應用最多，它有非離子型、陽離子型和陰離子型三種。天然高分子混凝劑目前主要的品種 有改性陽離子澱粉的衍生物、木質素衍生物和甲殼素衍生物等。人工合成的高分子混凝劑 由於聚丙烯醯胺的單體有神經毒性和「三致」效應，具有一定毒性，而天然有機高分子混凝 劑的作用針對性還有待進一步研究，無機混凝劑混凝效果好、價格低的優點，使得無機高分 子混凝劑已呈現出水處理主流藥劑的發展趨勢。中國發明專利申請CN1623922公布了一種由聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、硫酸鎂與 聚二甲基二烯丙基氯化銨復配而成的新型水處理脫色混凝劑；具有高效的脫色、除濁功能， 適用於處理高COD、高色度的染料廢水。中國發明專利申請CN101254970公布了一種高效 脫色混凝劑的製備方法，在催化劑的作用下，將木質素、雙氰胺和部分甲醛在一定條件下進 行初步縮聚反應，待反應放熱穩定後，再加入部分甲醛，控制溫度在65-95°C，保溫2-6h後 得到產品，適用於染料、印染及製漿造紙工業等高色度廢水的深度處理，脫色率可達95%以 上。但是上述專利技術合成過程中都使用了具有一定毒性的有機物。20世紀70年代末，隨著人們對吸菸安全性的重視，國外菸草商開始系統研究造紙 法薄片工藝技術，並在20世紀80年代進行了大範圍的推廣應用，目前主要應用於美國、西 歐和日本等國，將其作為降低捲菸產品焦油量的一個有效手段。目前全球每年使用再造煙 葉產品33萬噸以上，我國造紙法薄片的應用生產也已從最初的年產100噸達到目前的4000
3多噸，累計使用折合廢菸葉近1. 75萬噸，按畝產150公斤菸葉計算可節省耕地11萬畝，發 揮了節約資源、降低消耗的重要作用。傳統的捲菸生產過程直接對菸草進行加工，產生的有機廢水量很少，不會對環境 造成嚴重汙染。而造紙法再造菸葉技術與傳統捲菸生產技術最大的區別就在於其生產過程 吸收了製漿造紙工藝及紙加工工藝工程的特點，會產生大量高濃度難降解徹底有機廢水， 其汙染特點也與高濃度製漿造紙廢水具有趨同性，具有廢水排放量大、色度高、化學需氧量 高，廢水中纖維懸浮物多等特點，工業汙水的深度處理達標排放對工業可持續發展具有重 要意義。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種可對造紙法再造菸葉生產廢水 生物出水進行深度處理的高效混凝劑。為達到上述目的，本發明採用的以下的技術方案一種造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法，包括如下步驟(1)將氧化鈣和三氧化二鋁混勻後，在1000 1300°C溫度下煅燒反應2 3小時； 碳酸鈣和三氧化二鋁均為市售分析純試劑，其質量配比為2 1 1 1;(2)按每克步驟⑴獲得的煅燒產物加入磷酸溶液12 16mL，所述磷酸溶液為市 售分析純試劑；在水浴加熱沸騰條件下反應1 2小時後，冷卻熟化24小時以上，取上清液 得到高效混凝劑。為了進一步實現本發明的目的，所述步驟(1)中氧化鈣和三氧化二鋁質量配比優 選為2 1或1 1。所述步驟(1)中煅燒反應溫度優選為1100 1200°C。所述步驟(1)中煅燒反應時間優選為2. 0 2. 5小時。所述步驟(2)中磷酸溶液的加入量優選為每克步驟(1)獲得的煅燒產物加入磷酸 溶液13 15mL。本發明與現有的混凝技術相比，具有如下的優點和有益效果本發明獲得的高效混凝劑用於造紙法再造菸葉生產廢水深度處理，可直接對生物 處理出水進行混凝深度處理(無需調節廢水PH值)，在lmL/100mL廢水用量條件下，可將廢 水的C0D&和色度降至國家汙水綜合排放二級標準規定以下，實現達標排放。其經濟成本較 低，實用前景可觀
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，本發明要求保護的範圍並不局限於實施 例表述的範圍。用本發明的高效混凝劑對某造紙法再造菸葉生產廠家廢水處理系統的生物段出 水進行深度處理。生產廢水水樣偏酸性，廢水PH值在4. 6-5. 2之間，廢水中有機汙染物的 含量較高，CODcr在3000-10000mg/L之間波動，經絮凝和厭氧-好氧生物處理後，生物段出 水外觀呈淡黃色，色度為900-1000C. U，pH值為7. O左右，CODcr為220_300mg/L，仍需要進 行深度處理，尤其是脫色處理，以實現達標排放的目的。工廠現採用一種有機絮凝劑進行深
4度處理，其投加成本較高約為1.2元/噸。實施例1造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法取氧化鈣(CaO)和三氧化 二鋁(Al2O3)各2g，混勻後置於馬弗爐中，於1200°C下高溫煅燒2小時，冷卻後取Ig煅燒產 物，加入磷酸溶液15mL，於水浴鍋中加熱至沸騰，反應1小時後取出，冷卻熟化24小時後，取 上清液，得到造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑。其中氧化鈣和三氧化二鋁均為市 售分析純試劑，磷酸溶液為市售分析純試劑。取上清液進行深度處理實驗取造紙法再造菸葉生產廠家廢水處理站生物段出水 IOOmL,色度為970C. U，pH值7. OLCODcr為236mg/L。加入深度處理混凝劑1. OmL,於搖床上 150r/min轉速振搖IOmin後，靜置20min，取上清液按照國家標準規定進行測定，測定結果 表明，廢水的C0D&可由236mg/L降至94，色度可由970CU降至38CU。將市售的PAC和PAF配製為10% (質量)的水溶液，取造紙法再造菸葉生產廠家 廢水處理站生物段出水IOOmL,分別加入PAC和PAF溶液1. OmL,以及廠家現正用的有機絮 凝劑PR(液體)(按正常處理使用量)，於搖床上150r/min轉速振搖IOmin後，靜置20min， 取上清液按照國家標準規定進行色度和C0D&的測定，測定結果見表1。由表1的測試結果 可知，廢水經PAC和PAF處理後，水質仍無法達到國家二級排放標準。而經本高效絮凝劑和 PR處理，其水質達到國家二級排放標 準，實現達標排放，就水質而言，本高效絮凝劑的效果 要優於有機絮凝劑PR。另外由於本高效絮凝劑的合成採用的均是無機原料，無毒無害，原料 成本較為低廉，使得其使用成本較低，僅為0. 48元/噸水，這對工廠的廢水處理系統的運行 成本控制具有明顯的優勢。表 1 實施例2造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法取Ca02. Og和Al2O3L Og, 混勻後置於馬弗爐中，分別於1000°c UlOO0C、1200°C、1300°C下高溫煅燒2小時，冷卻後各 取Ig反應產物，分別加入磷酸14mL，於水浴鍋中加熱至沸騰，煅燒2小時後取出，冷卻熟化 24小時後，取上清液進行實驗。取造紙法再造菸葉生產廠家廢水處理站生物段出水IOOmL, 分別加入合成的混凝劑1. OmL,於搖床上150r/min轉速振搖IOmin後，靜置20min，取上清 液按照國家標準規定進行測定。表2測定結果表明，本發明合成的混凝劑可將廢水的色度 和C0D&降至國家廢水排放標準規定以下。表2 氧化鈣和三氧化二鋁均為市售分析純試劑，磷酸溶液為市售分析純試劑。
實施例3造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法取CaO 2. Og和Al2O3L 5g， 混勻後置於馬弗爐中於120(TC下高溫煅燒2小時，冷卻後取Ig煅燒產物，如表3所示，分 別加入磷酸12、13、14、15、16mL，於水浴鍋中加熱至沸騰反應2小時後取出，冷卻熟化24小 時後，取上清液進行廢水的脫色實驗。取造紙法再造菸葉生產廠家廢水處理站生物段出水 IOOmL,分別加入合成的混凝劑1. OmL,於搖床上150r/min轉速振搖IOmin後，靜置20min， 取上清液按照國家標準規定進行測定。氧化鈣和三氧化二鋁均為市售分析純試劑，磷酸溶液為市售分析純試劑。表3 表3測定結果表明，本發明合成的混凝劑可將廢水的色度和CODtt降至國家廢水排 放標準規定以下。
權利要求
一種造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法，其特徵在於包括如下步驟(1)將氧化鈣和三氧化二鋁混勻後，在1000～1300℃溫度下煅燒2～3小時；氧化鈣和三氧化二鋁均為市售分析純試劑，氧化鈣和三氧化二鋁質量比為2∶1～1∶1；(2)按每克步驟(1)獲得的煅燒產物加入磷酸溶液12～16mL，所述磷酸溶液為市售分析純試劑；在水浴加熱沸騰條件下反應1 2小時後，冷卻熟化24小時以上，取上清液，得到造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑。
2.根據權利要求1的造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法，其特徵在 於步驟(1)中氧化鈣和三氧化二鋁質量比為2 1或1 1。
3.根據權利要求1的造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法，其特徵在 於步驟⑴中煅燒溫度為1100 1200°C。
4.根據權利要求1的造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法，其特徵在 於步驟⑴中煅燒時間為2. 0 2. 5小時。
5.根據權利要求1的造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法，其特徵 在於步驟(2)中磷酸溶液的加入量為每克步驟(1)獲得的煅燒產物加入鹽酸溶液14 15mL0
全文摘要
本發明公開了一種造紙法再造菸葉生產廢水深度處理混凝劑的合成方法。該方法先將氧化鈣和三氧化二鋁混勻後，在1000-1300℃溫度下煅燒反應2～3小時；然後按每克煅燒產物加入磷酸溶液12～16mL，在水浴加熱沸騰條件下反應1-2小時後，冷卻熟化24小時以上，取上清液得到高效混凝劑。本發明獲得的高效混凝劑用於造紙法再造菸葉生產廢水深度處理，在1mL/100mL廢水用量條件下，可將廢水CODCr由220mg/L左右降至國家汙水綜合排放二級標準規定的100mg/以下，色度由900CU左右降至規定的80CU以下，深度處理效果非常明顯。
文檔編號C02F1/52GK101898820SQ20101014082
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者侯軼, 李友明, 鄭松輝, 陳偉明 申請人:華南理工大學;中國菸草總公司廣東省公司;廣東省金葉菸草薄片技術開發有限公司