超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法，屬于處理食品工業(yè)廢水【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是將食品工業(yè)廢水過濾后，先采用超臨界水氧化技術(shù)將廢水中的有機(jī)物氧化分解，然后再采用膜技術(shù)中的電滲析除去水中的陰陽離子，最后進(jìn)入反滲透裝置，除去溶解于水中的分子。通過溫度、壓力等關(guān)鍵工藝參數(shù)的優(yōu)化和控制，C0D去除率可達(dá)99.99%，處理后的水質(zhì)符合飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，可再次回收利用，節(jié)約了水資源，并解決了水污染問題。反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物均能得到有效的回收利用，處理成本低，生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)全程連續(xù)處理自動(dòng)控制，為食品工業(yè)廢水處理提供一種技術(shù)依據(jù)。
【專利說明】超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于食品工業(yè)廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及利用超臨界水氧化和膜分離協(xié) 同處理食品工業(yè)廢水的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 食品工業(yè)廢水包括肉類加工廢水、啤酒廢水、谷類加工廢水及味精工業(yè)廢水等。食 品生產(chǎn)廢水成分復(fù)雜，除含有大量易被生物降解的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和氨基酸等有 機(jī)污染物外，還含有大量的危害人類身體健康的有害微生物，其具有懸浮物、油脂含量高， COD和BOD值大，水質(zhì)和水量變化幅度大，氮、磷化合物含量高等特點(diǎn)。若不經(jīng)過處理直接排 放，必將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境以及人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。
[0003] 目前國內(nèi)外食品工業(yè)廢水的處理以生物處理為主，較成熟的有厭氧接觸法、厭氧 污泥床法、酵母菌生物處理法等利用生物技術(shù)治理食品工業(yè)廢水的方法，這些方法雖經(jīng)濟(jì) 有效，但是會(huì)產(chǎn)生剩余污泥，最終處理所得的水質(zhì)并非符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。膜技術(shù)處理食品工 業(yè)廢水具有操作、控制和維修簡單，占地面積小，高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。膜分離技術(shù)在食品發(fā)酵 廢水以及大豆、果蔬、肉類及乳品加工中的廢水處理中都得到了很好的應(yīng)用。但目前膜技 術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用受到了膜污染與膜孔的堵塞、膜產(chǎn)品的高價(jià)格、膜分離設(shè)備一次性投資高 以及濃縮液和截留物的后處理技術(shù)等問題的制約。所以單獨(dú)應(yīng)用膜分離技術(shù)并不能滿足需 求。而超臨界水氧化技術(shù)（SCWO)是一種新興的有機(jī)廢水處理技術(shù)。超臨界水是指溫度和 壓力均高于其臨界點(diǎn)的稠密流體，與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)水相比具有一些特殊性質(zhì)，水中的氫鍵幾乎 不存在。因此，超臨界水具有極低的介電常數(shù)和良好的擴(kuò)散、傳遞性能，從而具有很好的溶 劑化特征。但超臨界水氧化技術(shù)處理食品工業(yè)廢水后，所得的水質(zhì)中還含有部分的離子和 分子，不能滿足飲用水需求，所以將超臨界水氧化技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合，協(xié)同處理食品 工業(yè)廢水，既能克服膜分離技術(shù)使用過程中所產(chǎn)生的膜污染與膜孔阻塞等問題，又能使最 終處理所得的水質(zhì)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。故有必要提出該技術(shù)以供參考。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 目前食品工業(yè)耗水量大，而這些耗用的水僅少部分用于食品生產(chǎn)本身，大部分是 用于食品生產(chǎn)過程洗滌和清潔的，因此完全可以將這些廢水加以回收利用。本發(fā)明的目的 是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水 的方法。該方法采用過濾前處理食品工業(yè)廢水，通過超臨界水氧化和膜分離相結(jié)合的技術(shù) 去除廢水中的有機(jī)物以及各種離子、分子等物質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] 超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法，步驟是：
[0007] (1)食品工業(yè)廢水先經(jīng)格柵井去除大型顆粒物及懸浮物后，進(jìn)入調(diào)解沉濾池，在沉 濾池中沉淀去除碎小肉末等大顆粒固體懸浮物物，同時(shí)在出口設(shè)置過濾裝置，去除懸浮在 廢水中的固體。
[0008] (2)從調(diào)濾池出口出來的廢水，由高壓泵加壓輸入換熱器進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)與氧氣 混合后進(jìn)入反應(yīng)器發(fā)生超臨界水氧化反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度400?500°C，反應(yīng)壓力31? 35MPa，廢水中的有機(jī)物降解為C0 2、N2和H2O等無毒害物質(zhì)，反應(yīng)后流體經(jīng)冷卻器冷卻，再經(jīng) 減壓閥減壓至OMPa后進(jìn)入氣液分離器，液相水和氣相產(chǎn)物分別從分離器底部和頂部排出。
[0009] (3)從氣液分離器排出的液體進(jìn)入電滲析器，調(diào)解壓力表和流量計(jì)分離出濃水和 淡水，除去水中的離子。
[0010] (4)將電滲析裝置分離出的淡水調(diào)節(jié)pH后，經(jīng)過加壓泵進(jìn)入反滲透裝置，除去水 中所溶解的小分子物質(zhì)。
[0011] 其進(jìn)一步的技術(shù)方案為：
[0012] 步驟（1)中調(diào)解沉濾池出水口設(shè)置過濾裝置，去除懸浮在廢水中的懸浮固體。
[0013] 步驟⑵中所述的高壓泵壓力為31?35MPa，經(jīng)換熱器預(yù)熱后的溫度為240? 300。。。
[0014] 步驟（3)中電滲析器內(nèi)溫度控制在5?40°C的溫度范圍內(nèi)。
[0015] 步驟（4)中所采用的的反滲透膜材質(zhì)為芳香聚酰胺，其能適應(yīng)的pH范圍比較廣泛 (pH = 2 ?11)。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果和優(yōu)點(diǎn)是：
[0017] 1.廢水經(jīng)過格柵直接進(jìn)入超臨界水氧化裝置進(jìn)行處理，無需進(jìn)行其他預(yù)處理。
[0018] 2.適于食品生產(chǎn)過程中不同工段廢水的處理，尤其是原料清洗工段所產(chǎn)生的含有 大量懸浮物的廢水和生產(chǎn)工段含有大量有機(jī)物的廢水。
[0019] 3.廢水處理效率高，廢水中的污染物在數(shù)十秒內(nèi)即可接近完全氧化降解。
[0020] 4.本發(fā)明工藝投資成本相對(duì)較低，處理效果好，生產(chǎn)效率高，綠色環(huán)保。
[0021] 5.本發(fā)明最終所得水質(zhì)符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，水資源可再回收利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明流程示意圖。
[0023] 圖中：1.廢水槽，2.減壓閥，3.廢水泵，4.格柵，5.廢水調(diào)節(jié)池，6.加壓泵，7.廢 水換熱器，8.氧化劑儲(chǔ)罐，9.低溫氧化劑泵，10.氧化劑換熱器，11.氧化劑加熱器，12.超臨 界水氧化反應(yīng)器，13.冷卻器，14.減壓閥，15.氣液分離器，16.加壓泵，17.流量計(jì)，18.壓 力表，19.電滲析器，20.電源，21.淡水收集箱，22.濃縮室，23.濃水收集箱，24.加壓泵， 25.反滲透膜，26.減壓閥，27.合格水收集箱

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例，需要說明的是，本實(shí)施例是敘述性的，不 是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理天津狗不理食品有限公司排放廢水的方法，步驟 是：
[0027] 廢水先經(jīng)格柵井去除菜葉及碎小肉塊等大型顆粒物，進(jìn)入調(diào)節(jié)沉濾池，出來后經(jīng) 高壓泵加壓至34MPa輸入換熱器7預(yù)熱，廢水預(yù)熱至280°C后，流入超臨界水氧化反應(yīng)器； 同時(shí)，氧化劑由儲(chǔ)罐8由高壓泵9加壓至34MPa輸入換熱器10進(jìn)行預(yù)熱，由加熱器11加 熱340°C的氧化劑與廢水分別由超臨界水氧化反應(yīng)器8的兩端流入，進(jìn)行超臨界水氧化反 應(yīng)。反應(yīng)后的流體經(jīng)換熱器7、10換熱，分別用于加熱由高壓泵6輸入的廢水和高壓泵9輸 入的氧化劑；反應(yīng)后的流體再經(jīng)冷卻器13冷卻，減壓閥14減壓至OMPa，最后進(jìn)入氣液分離 器15,氣相氣體由分離器頂部排出，液相水由泵16加壓后進(jìn)入電滲析器，控制流量25L/h， 電壓55V，在直流電場作用下，廢液中的陰、陽離子進(jìn)入遷移濃縮室，而去除離子的淡水經(jīng)過 泵24加壓至620kPa進(jìn)入反滲透膜組件，反應(yīng)后由減壓閥26控制出水壓力610kPa，最后流 出的水質(zhì)成為符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的合格水。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理餅干加工廠排放廢水的方法，步驟是：
[0030] 廢水先經(jīng)格柵井去除菜葉及碎小肉塊等大型顆粒物，進(jìn)入調(diào)節(jié)沉濾池，出來后經(jīng) 高壓泵加壓至32MPa輸入換熱器7預(yù)熱，廢水預(yù)熱至250°C后，流入超臨界水氧化反應(yīng)器； 同時(shí)，氧化劑由儲(chǔ)罐8經(jīng)高壓泵9加壓至32MPa輸入換熱器10進(jìn)行預(yù)熱，由加熱器11加 熱320°C的氧化劑與廢水分別由超臨界水氧化反應(yīng)器8的兩端流入，進(jìn)行超臨界水氧化反 應(yīng)。反應(yīng)后的流體經(jīng)換熱器7、10換熱，分別用于加熱由高壓泵6輸入的廢水和高壓泵9輸 入的氧化劑；反應(yīng)后的流體再經(jīng)冷卻器13冷卻，減壓閥14減壓至OMPa，最后進(jìn)入氣液分離 器15,氣相氣體由分離器頂部排出，液相水由泵16加壓后進(jìn)入電滲析器，控制流量25L/h， 電壓55V，在直流電場作用下，廢液中的陰、陽離子進(jìn)入遷移濃縮室，而去除離子的淡水經(jīng)過 泵24加壓至580kPa進(jìn)入反滲透膜組件，反應(yīng)后由減壓閥26控制出水壓力670kPa，最后流 出的水質(zhì)成為符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的合格水。
【權(quán)利要求】
1. 一種超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法，其特征在于：先經(jīng)粗過 濾將廢水中的懸浮物去除，再采用超臨界水氧化技術(shù)降解除去其中的有機(jī)物，然后用電滲 析法除去有機(jī)物降解所產(chǎn)生的離子，最后經(jīng)過反滲透除去水中所溶解的分子。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法， 其特征在于具體包括如下步驟： (1) 食品工業(yè)廢水先經(jīng)格柵井去除大型顆粒物及懸浮物后，進(jìn)入調(diào)解沉濾池，在沉濾池 中沉淀去除碎小肉末等大顆粒固體懸浮物物，同時(shí)在出口設(shè)置過濾裝置，去除懸浮在廢水 中的固體。 (2) 從調(diào)濾池出口出來的廢水，由高壓泵加壓輸入換熱器進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)與氧氣混合后 進(jìn)入反應(yīng)器發(fā)生超臨界水氧化反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度400?500°C，反應(yīng)壓力31?35MPa，廢 水中的有機(jī)物降解為C0 2、N2和H2O等無毒害物質(zhì)，反應(yīng)后流體經(jīng)冷卻器冷卻，再經(jīng)減壓閥減 壓至OMPa后進(jìn)入氣液分離器，液相水和氣相產(chǎn)物分別從分離器底部和頂部排出。 (3) 從氣液分離器排出的液體進(jìn)入電滲析器，調(diào)解壓力表和流量計(jì)分離出濃水和淡水， 除去水中的離子。 (4) 將電滲析裝置分離出的淡水調(diào)節(jié)pH后，經(jīng)過加壓泵進(jìn)入反滲透裝置，除去水中所 溶解的小分子物質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法，其特征 在于：步驟（1)中調(diào)解沉濾池出水口設(shè)置過濾裝置，去除懸浮在廢水中的懸浮固體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法，其特征 在于：步驟（2)中所述的高壓泵壓力為31?35MPa，經(jīng)換熱器預(yù)熱后的溫度為240?300°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法，其特征 在于：步驟⑶中電滲析器內(nèi)溫度控制在5?40°C的溫度范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超臨界水氧化和膜分離協(xié)同處理食品工業(yè)廢水的方法，其特 征在于：步驟（4)中所采用的的反滲透膜材質(zhì)為芳香聚酰胺，其能適應(yīng)的pH范圍比較廣泛 (pH = 2 ?11)。
【文檔編號(hào)】C02F9/06GK104211234SQ201410520315
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】胡愛軍, 焦淑停, 周忠凱, 鄭捷, 樊艷熟, 彭煥芹, 儲(chǔ)玉玲, 付水勝, 王德生 申請人:天津科技大學(xué), 天津狗不理食品有限公司