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皂素生产现行工艺中,酸水解后所产生的酸性废水,因其产生量大、污染物浓度高、酸性强而被称之为“废水之王”,该废水的处理问题让学者们绞尽脑汁。国家863计划“黄姜皂素水污染控制及工程示范”通过两种途径控制皂素废水污染:一是通过改造黄姜皂素的生产工艺,减少废水产生量和降低污染物浓度;二是研究废水末端治理的技术,降低废水处理成本,使末端废水经治理后实现达标排放。
本文研究的内容属于该课题的重要组成部分之一。针对课题组建立的皂素生产新工艺,以及原水主要成分为还原糖和酸的特点,采用纳滤膜分离技术分离盐酸并回收还原糖,使酸水回用率达到50%以上。
1.对新工艺原水进行分析:其COD值基本在35000~85000 mg·L<’-1>之间波动。在已优化的条件下COD值可控制在60000mg·L<’-1>以下,氯离子浓度为20000mg·L<’-1>左右,还原糖含量为3.5~6.0%。
2.考察萃取法脱酸的可行性:由于原水中有机物含量高,萃取过程中这些物质进入萃取剂中,难于分离出来,使萃取剂难于再生,无法产生经济效益,同时又生成了大量的有机废水,认为萃取脱酸法不适用于原水脱酸。采用膜法分离盐酸,确定了膜分离的工艺路线为:原水的预过滤;用耐酸型纳滤膜分离盐酸及脱盐;回收的糖液经中和、过滤后浓缩至需求的浓度。
3.原水预过滤:分别尝试了DD-1、DD-2、DD-3型无机陶瓷膜、板框压滤这几种方式,认为与无机膜过滤相比,板筐压滤更经济,效率更高。
4.考察了两种规格的耐酸膜DD-4和DD-6对原水的分离效果:认为DD-4膜对还原糖的截留率高,通量适中,选择此膜作为试验用膜。
5.考察了影响分离效果的相关因素:进料有机物负荷、膜分离系统运行温度、压力等,分析了膜通量随时间的变化情况。选择膜运行温度30-38℃,压力2.0MPa,原水COD浓度宣为40000~60000mg·L<’-1>。选用浓缩.渗滤操作方式,考察了相关影响因数。在最佳条件下平均酸回收率40%,废水回用率56%,糖回收率64%;回收酸浓度为0.4mol·L<’-1>,回收糖中还原糖浓度约6%,氯离子约12000mg·L<’-1>。
6.考察了膜通量的自然恢复能力和经漂洗、化学清洗的恢复能力,认为采用批次漂洗,每天化学清洗的方法最经济有效。
7.对该工艺进行了经济评价,该方法吨废水可盈利37.61元。