申请日2015.10.14
公开(公告)日2016.02.03
IPC分类号C02F1/52; C02F9/14
摘要
造纸法再造烟叶废水深度处理方法，包括以下步骤：先将水合硫酸亚铁溶解并加硫酸酸化，然后在40-60oC和搅拌条件加入磷酸盐稳定剂，然后加入氯酸钠氧化剂，持续搅拌反应约2小时后即得到高效聚磷硫酸铁混凝剂。制备过程工艺简单、反应条件温和、反应速率快、宜于控制，同时制得的混凝剂产品稳定性好。本发明获得的高效聚磷硫酸铁混凝剂用于造纸法再造烟叶生产废水的深度处理，混凝过程中通过控制pH值，可将废水CODcr由400mg/L左右降低到150mg/L以下、色度由800CU降低到约80CU、氨氮由18mg/L降低到5mg/L左右、磷酸盐(以P计)由8mg/L降低到1mg/L以下，基本达到国家污水综合排放二级标准，具有非常好的处理效果。
权利要求书
1.造纸法再造烟叶废水深度处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)取一定量的还原剂亚铁盐放入容器，在对容器进行40-60℃的水浴条件下，在容器内加适量水搅拌溶解，并加入适量浓硫酸进行酸化，持续搅拌溶液溶解;
(2)硫酸亚铁完全溶解后，在持续搅拌的同时按Fe2+/P摩尔比为0.07-0.12加入磷酸根的碱金属盐稳定剂;
(3)在持续搅拌的同时缓慢加入氧化剂，继续控制对容器水浴的温度在40-60℃，反应2h后即得到高稳定性的聚磷硫酸铁混凝剂;
(4)从污水站取造纸法再造烟叶废水处理的生化阶段出水，高速混合搅拌并缓慢加入聚磷硫酸铁混凝剂，监测废水pH值的变化，待pH值降到4.0-4.3时，停止搅拌，静置沉淀，取上清液检测COD、氨氮、总磷及色度指标。
2.根据权利要求1所述的造纸法再造烟叶废水深度处理方法，其特征在于：所采用的还原剂亚铁盐为钛白粉工业副产物七水硫酸亚铁。
3.根据权利要求1所述的造纸法再造烟叶废水深度处理方法，其特征在于：所添加的碱金属盐稳定剂为磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸一氢钾或磷酸钾。
4.根据权利要求1所述的造纸法再造烟叶废水深度处理方法，其特征在于：所用的氧化剂为氯酸钾或氯酸钠。
5.根据权利要求1所述的造纸法再造烟叶废水深度处理方法，其特征在于：制备过程的水浴温度控制在50oC，在容器内总的反应时间为2-3h。
6.根据权利要求1所述的造纸法再造烟叶废水深度处理方法，其特征在于：混凝过程中磷硫酸铁混凝剂的添加量以废水中的pH值降到4.2为准。
说明书
造纸法再造烟叶废水深度处理方法
技术领域
本发明属于资源利用及环境保护技术领域，尤其涉及一种造纸法再造烟叶废水深度处理方法。
背景技术
混凝(絮凝)过程是通过向水中投加一些化学药剂(通常称为混凝剂及助凝剂)，改变胶体颗粒的表面特性，使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合，长大至能自然沉淀的程度。混凝的作用机理通常包括双电层压缩机理、吸附电中和作用机理、吸附架桥作用机理和沉淀物网捕机理等。混凝(絮凝)是水处理领域一个重要的操作单元，在给水、工业/生活污水处理等都得到广泛应用。影响混凝效果的主要因素包括混凝剂种类、水质、pH值、水温、水力学条件及混凝反应的时间等，其中混凝剂的种类是影响混凝效果和处理成本的最重要因素。因此，开发出效果显著、加工低廉、适用性广的混凝剂是实现混凝处理的关键。
针对处理某种特定的废水选择适应的混凝剂时，通常由综合以下几方面的考虑来确定。一是处理效果好，对希望去除的污染物有较高的去除率，能满足设计要求。为了达到这一目标，有时需要两种或多种混凝剂及助凝剂同时配合使用。二是混凝剂及助凝剂的价格应适当便宜，需要的投加量应当适中，以防止由于价格昂贵造成处理运行费用过高。三是混凝剂的来源应当可靠，产品性能比较稳定，并应宜于储存和投加方便。四是所有的混凝剂都不应对处理出水产生二次污染。当处理出水有回用要求时，要适当考虑出水中混凝剂的残余量或造成的轻微色度等影响。目前，絮凝剂大致可分为无机混凝剂、有机混凝剂和微生物混凝剂等三大类。其中，无机混凝剂又分为无机低分子混凝剂和无机高分子混凝剂。无机高分子混凝剂(聚铝、聚铁、复合聚铝铁等)比传统的无机低分子混凝剂(如明矾、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁等)具有更优异的效能，又比有机混凝剂成本低，逐渐成为目前水处理领域的主流混凝剂，在给水、工业/生活污水处理中得到广泛应用。但在具体应用过程中，单一无机高分子混凝剂还存在质量不稳定、易水解、普适性差等问题。通过研究发现，复合型无机高分子混凝剂能克服单一无机高分子混凝剂的这些不足，在降低水处理成本的同时，可提高絮凝性能。其中聚磷硫酸铁就是一种复合型无机高分子絮凝剂，其在聚合硫酸铁的基础上引入磷酸根离子，借助磷酸根的增聚效应，提高了产品的盐基度，使其水解性能得到改善，显著提高产品的稳定性，同时具有温度/pH值适应范围广、COD去除率高等突出优势。
造纸法再造烟叶是以烟梗、烟末等烟草废弃料为原料，采用现代提取分离技术及改进后的造纸工艺加工而成的一种“人造烟叶”，再造烟叶以其燃烧性好、填充值高、焦油释放量低、理化指标可调可控等显著优点在卷烟工业中得到广泛应用。造纸法再造烟叶在生产加工过程中会产生大量的废水，废水具有高COD、高色度和高悬浮物等特点。随着社会对环保的日益重视，如何处理高浓度的造纸法再造烟叶生产废水成为行业发展的一个关键因素。经过10几年的理论研究和实践探索，目前国内造纸法再造烟叶生产企业对废水的处理已初步形成了“预处理+厌氧+好氧+深度处理”的处理模式，基本能满足“GB8978-1996污水综合排放标准”的二级排放标准。
随着国家和社会对环保的日益重视，污水处理排放标准不断提高。与此同时，烟草行业内也对造纸法再造烟叶污水排放提出了严于国家标准的高要求。在这种情况下，采用混凝技术，研发出适合于造纸法再造烟叶污水处理的新型高效缓凝剂就十分必要;一是可以更好的达到国家和行业的排放要求，二是可以为污水处理站运营提供一种重要的保障手段。
公开(公告)号为CN101898820A的专利中公开了一种造纸法再造烟叶生产废水深度处理混凝剂的合成方法。该方法制得的混凝剂虽然对再造烟叶废水的深度处理具有比较好的效果(具有较高的COD和色度去除率)，但由于制备过程需要高温煅烧、加热沸腾等工艺条件，所有制备过程稍显复杂、能耗也较高，对废水中其他污染物(氨氮、总磷等)的去除率也没有介绍。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种制备过程简单、稳定性好、使用方便、方便控制的造纸法再造烟叶废水深度处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：造纸法再造烟叶废水深度处理方法，包括如下步骤：
(1)取一定量的还原剂亚铁盐放入容器，在对容器进行40-60℃的水浴条件下，在容器内加适量水搅拌溶解，并加入适量浓硫酸进行酸化，持续搅拌溶液溶解;
(2)硫酸亚铁完全溶解后，在持续搅拌的同时按Fe2+/P摩尔比为0.07-0.12加入磷酸根的碱金属盐稳定剂;
(3)在持续搅拌的同时缓慢加入氧化剂，继续控制对容器水浴的温度在40-60℃，反应2h后即得到高稳定性的聚磷硫酸铁混凝剂;
(4)从污水站取造纸法再造烟叶废水处理的生化阶段出水，高速混合搅拌并缓慢加入聚磷硫酸铁混凝剂，监测废水pH值的变化，待pH值降到4.0-4.3时，停止搅拌，静置沉淀，取上清液检测COD、氨氮、总磷及色度指标。
所采用的还原剂亚铁盐为钛白粉工业副产物七水硫酸亚铁。
所添加的碱金属盐稳定剂为磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸一氢钾或磷酸钾。
所用的氧化剂为氯酸钾或氯酸钠。
制备过程的水浴温度控制在50oC，在容器内总的反应时间为2-3h。
混凝过程中磷硫酸铁混凝剂的添加量以废水中的pH值降到4.2为准。
采用上述技术方案，相比现有技术，本发明具有如下突出效果：
1、本发明以钛白粉工业副产物硫酸亚铁和硫酸为主要原料，原料来源广泛，成本低廉，可更好的实现工业废弃物的资源化利用;制备过程无需添加催化剂，产品中引入杂质少，同时避免了氧化法制备聚合硫酸铁时所出现的对大气环境的污染(亚硝酸盐催化剂的加入造成)。
2、制备过程工艺流程简单、反应条件温和、反应速率快、宜于控制、亚铁离子的转化效率较高，极大的节约了生产成本，可适用于大规模工业生产。
3、制备过程中加入了磷酸二氢钠等磷酸盐稳定剂，PO4-与Fe3+的络合可延缓水解并阻止生成结晶产物，PO4-的存在使得Fe主要单元停留在二聚体阶段，水解聚合受到阻碍，而且形态结构趋向线性和开放，这些均有利于絮凝剂稳定性的提高，显著提高了聚磷硫酸铁混凝剂的产品稳定性。
4、本发明制备的聚磷硫酸铁絮凝剂用于造纸法再造烟叶废水处理中生化出水的处理具有非常好的效果，絮凝效率高、沉降速度快、污泥量少，对生化出水的COD、色度、氨氮、总磷都有比较高的去除率。
5、本发明为造纸法再造烟叶废水深度处理提供了一种高效、便捷的处理手段，具有投资少、效果明显、运行方便等突出优势。