一種利用ubf工藝預處理酸性羧甲基纖維素冷凝液的方法
2023-05-28 21:12:26
一種利用ubf工藝預處理酸性羧甲基纖維素冷凝液的方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用UBF工藝預處理酸性羧甲基纖維素（CMC）冷凝液的方法。酸性CMC冷凝液首先進入調節沉澱池進行水量、水質調節，然後進入中和池，在中和池內投加Na2CO3溶液使廢水的pH值穩定在6.5-7.5之間。中和池的廢水由耐腐蝕化工泵注入UBF反應器底部，廢水經反應器內填料上的生物膜厭氧淨化後至頂部流入汙水深度處理單元，厭氧產生的沼氣收集至沼氣櫃。本方法具有處理效率高、能耗小、運行費用低等特點。
【專利說明】一種利用UBF工藝預處理酸性羧甲基纖維素冷凝液的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於廢水處理領域，具體涉及一種利用UBF工藝預處理酸性羧甲基纖維素(CMC)冷凝液的方法。
【背景技術】
[0002]羧甲基纖維素(Carboxyl Methyl Cellulose,簡稱CMC),又名羧甲基纖維素鈉，是一種由天然高分子材料纖維素通過化學反應改性生產的、具有醚結構的物質，有「工業味精」之稱。廣泛用於食品、醫藥、牙膏、紡織等行業，市場銷量大，效益好。然而，目前國內廣泛採用以精緻棉短絨、氯乙酸、乙醇等為原料生產羧甲基纖維素鈉的工藝普遍存在著原料消耗大且利用率低的問題(特別是醚化劑氯乙酸的利用率很低，僅有50~60%得到利用)，未反應完的原料也進入生產廢水中；因此，產生的羧甲基纖維素鈉生產廢水既含有羥乙酸鈉、氯乙酸、乙醇、乙醇鈉等有機物，又含有纖維素、羧甲基纖維素鈉等高分子有機物，CODcr高達20000~25000mg/L，不含氮(N)、磷(P)等生物營養元素。
[0003]由於作為生產食品級羧甲基纖維素的工藝廢液中仍含有15-20%的羧甲基纖維素沒有回收(工業級CMC廢液中含有未回收的羧甲基纖維素含量較低，小於5%，回收價值較小)，將其蒸餾後，所得剩餘殘渣的主要成份為羧甲基纖維素，可用作水泥添加劑。目前，這種羧甲基纖維素水泥添加劑市場價格約為12000元/噸左右，利潤較高，需求量大，國內一些CMC生產企業開始利用蒸餾工藝，對食品級羧甲基纖維素廢液進行多效蒸發處理，所得蒸餾殘渣即為水泥添加劑產品一羧甲基纖維素，蒸汽餘熱回收，冷凝液作為生產廢水外排。這種冷凝液主要含有羥基乙酸、氯乙酸、乙醇等揮發性有機物，水溫為30-40°C，COD約為2000-4000mg/L, pH=2.5-3.0。 [0004]目前，未見有關酸性CMC冷凝液處理的研究報導。國外對CMC生產廢水的處理方法有如下三種:(I)美國的紫外線氯化法；(2)日本的雙氧水化學氧化法；(3)德國的樹脂交換法。國內對CMC生產廢液預處理研究報導主要有鐵炭微電解法、UASB法等。如《環境科學與技術》2008年9月第31卷第9期121-122頁報導了潘碌亭等採用鐵炭微電解法+生物法對CMC生產廢水的研究，結果表明鹽分對生化處理有明顯抑制作用，微電解法對COD的去除率約為35%。
[0005]本發明的酸性CMC冷凝液與CMC生產廢液的水質差別較大，前者僅含有羥基乙酸、氯乙酸、乙醇等揮發性有機物，而後者既含有纖維素、羧甲基纖維素等大分子有機物，又含有羥乙酸鈉、氯乙酸、乙醇、乙醇鈉等小分子有機物和氯化鈉等無機鹽。因此，如何高效、低成本的處理酸性CMC冷凝液已成為業界急需解決的技術問題。
[0006]上流式厭氧濾池UBF (Upflow Blanket Filter)是一種結合上流式厭氧汙泥床(UASB)和厭氧生物濾池(AF)的優勢複合而成的厭氧生物反應器，該反應器適合處理含懸浮物少、COD濃度高、COD: N: P營養比低的廢水，具有處理效率高、能耗小、運行費用低等特點。此外，處理過程中還會產生大量可回收能源——沼氣。本發明依據酸性CMC冷凝液的水質特點，提出一種採用UBF工藝預處理的方法，利用厭氧生物膜上異養菌的生物代謝作用來分解其中的有機物，達到降低廢水中COD的目的。
【發明內容】
[0007]本發明主要目的是:提出一種採用UBF工藝預處理酸性CMC冷凝液的方法。
[0008]本發明的主要原理是:首先利用Na2C03溶液中和酸性CMC冷凝液，使廢水的pH值穩定在6.5-7.5之間，同時滴加質量比10%的農用複合肥溶液，以保證厭氧生物膜上異養微生物代謝所需的營養比C0D:N:P= (100-200):5:1。然後以UBF反應器內充填的聚氨酯基多孔旋轉球形填料為生物載體，培養、馴化厭氧生物膜，通過生物膜上異養菌的生物代謝作用將廢水中的有機物分解為小分子有機物及甲烷、二氧化碳、水等，從而具有處理效率高、能耗小、運行費用低等特點。其中的主要反應方程式如下:
[0009]
【權利要求】
1.一種利用UBF工藝預處理酸性羧甲基纖維素(CMC)冷凝液的方法，其特徵是採用如下步驟: 1)酸性CMC冷凝液進入調節沉澱池，進行水量、水質調節。 2)上述調節沉澱池內的CMC冷凝液自流進入中和池，投加質量分數為15%的工業Na2CO3鹼溶液來中和酸性CMC冷凝液，利用pH在線控制系統監控廢水pH值和鹼液投加量，使得中和池內廢水PH值穩定在6.5-7.5之間，同時滴加質量比10%的農用複合肥溶液。 3)上述中和池內的廢水由耐腐蝕化工泵注入UBF反應器底部，廢水經反應器內載體上的生物膜厭氧淨化後至頂部流入汙水深度處理單元，厭氧產生的沼氣收集至沼氣櫃。 4)上述調節沉澱池的沉澱汙泥和UBF反應器的剩餘汙泥分別排放至汙泥濃縮池，利用板框壓濾機對汙泥濃縮池汙泥進行壓濾脫水，脫水後的泥餅外運，濃縮池上清液和板框壓濾機的汙泥壓濾液回調節沉澱池。
2.根據權利要求1所述的一種利用UBF工藝預處理酸性CMC冷凝液的方法，其特徵是:採用生活汙水進行厭氧生物膜培養、馴化，水力負荷0.18-0.20m3/(m2 *h)，溫度30_40°C，時間15-20d。為促進厭氧生物膜的形成，在進水中加入含水率為99%的豬場沼渣。
3.根據權利要求1所述的一種利用UBF工藝預處理酸性CMC冷凝液的方法，其特徵是:所述步驟3)的UBF反應器內充填聚氨酯基多孔旋轉球形填料，其規格直徑為Φ80πιπι，比表面積600-800m2/m3，孔隙率大於99%，比重1.03。
4.根據權利要求1所述的一種利用UBF工藝預處理酸性CMC冷凝液的方法，其特徵是:所添加的氮(N)、磷(P)等營養物質為市購農用複合肥，其主要營養元素含量為:N15%、P15%, K15%。按Im3的CMC冷凝液投加10_15g的農用複合肥，以保證厭氧生物膜上異養微生物代謝所需的營養比條件。
【文檔編號】C02F9/14GK103496826SQ201310475984
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】張文藝, 劉芳, 李文昱, 馮國勇, 吳凌雲 申請人:常州大學