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一种利用UBF工艺预处理酸性羧甲基纤维素冷凝液的方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2013-10-12
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2014-02-12
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2015-04-01
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2033-10-12
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201310475984.4 申请日 2013-10-12
公开/公告号 CN103496826B 公开/公告日 2015-04-01
授权日 2015-04-01 预估到期日 2033-10-12
申请年 2013年 公开/公告年 2015年
缴费截止日
分类号 C02F9/14 主分类号 C02F9/14
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 3
权利要求数量 4 非专利引证数量 1
引用专利数量 3 被引证专利数量 0
非专利引证 1、薄国柱等.UBF厌氧反应器处理高PH值退浆废水的启动试验研究.《河北理工学院学报》.2006,第28卷(第3期),第134页第1段,第135页第3段,第136页第1-2段.;
引用专利 CN102344225A、CN1594113A、WO2007089168A1 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 常州大学 当前专利权人 常州大学
发明人 张文艺、刘芳、李文昱、冯国勇、吴凌云 第一发明人 张文艺
地址 江苏省常州市武进区滆湖路1号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省常州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
本发明公开了一种利用UBF工艺预处理酸性羧甲基纤维素(CMC)冷凝液的方法。酸性CMC冷凝液首先进入调节沉淀池进行水量、水质调节,然后进入中和池,在中和池内投加Na2CO3溶液使废水的pH值稳定在6.5-7.5之间。中和池的废水由耐腐蚀化工泵注入UBF反应器底部,废水经反应器内填料上的生物膜厌氧净化后至顶部流入污水深度处理单元,厌氧产生的沼气收集至沼气柜。本方法具有处理效率高、能耗小、运行费用低等特点。
  • 摘要附图
    一种利用UBF工艺预处理酸性羧甲基纤维素冷凝液的方法
  • 说明书附图:图1
    一种利用UBF工艺预处理酸性羧甲基纤维素冷凝液的方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2015-04-01 授权
2 2014-02-12 实质审查的生效 IPC(主分类): C02F 9/14 专利申请号: 201310475984.4 申请日: 2013.10.12
3 2014-01-08 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种利用UBF工艺预处理酸性羧甲基纤维素(CMC)冷凝液的方法,其特征是采用如下步骤:
1)酸性CMC冷凝液进入调节沉淀池,进行水量、水质调节;
2)上述调节沉淀池内的CMC冷凝液自流进入中和池,投加质量分数为15%的工业Na2CO3碱溶液来中和酸性CMC冷凝液,利用pH在线控制系统监控废水pH值和碱液投加量,使得中和池内废水pH值稳定在6.5-7.5之间,同时滴加质量比10%的农用复合肥溶液;
3)上述中和池内的废水由耐腐蚀化工泵注入UBF反应器底部,废水经反应器内载体上的生物膜厌氧净化后至顶部流入污水深度处理单元,厌氧产生的沼气收集至沼气柜;
4)上述调节沉淀池的沉淀污泥和UBF反应器的剩余污泥分别排放至污泥浓缩池,利用板框压滤机对污泥浓缩池污泥进行压滤脱水,脱水后的泥饼外运,浓缩池上清液和板框压滤机的污泥压滤液回调节沉淀池。

2.根据权利要求1所述的一种利用UBF工艺预处理酸性CMC冷凝液的方法,其特征是:
3 2
采用生活污水进行厌氧生物膜培养、驯化,水力负荷0.18-0.20m/(m·h),温度30-40℃,时间15-20d;为促进厌氧生物膜的形成,在进水中加入含水率为99%的猪场沼渣。

3.根据权利要求1所述的一种利用UBF工艺预处理酸性CMC冷凝液的方法,其特征是:
所述步骤3)的UBF反应器内充填聚氨酯基多孔旋转球形填料,其规格直径为Ф80mm,比表
2 3
面积600-800m/m,孔隙率大于99%,比重1.03。

4.根据权利要求1所述的一种利用UBF工艺预处理酸性CMC冷凝液的方法,其特征是:
所述农用复合肥为含氮(N)、磷(P)营养物质的市购农用复合肥,其主要营养元素含量为:
3
N15%、P15%、K15%;按1m的CMC冷凝液投加10-15g的农用复合肥,以保证厌氧生物膜上异养微生物代谢所需的营养比条件。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于废水处理领域,具体涉及一种利用UBF工艺预处理酸性羧甲基纤维素(CMC)冷凝液的方法。

背景技术

[0002] 羧甲基纤维素(Carboxyl Methyl Cellulose,简称CMC),又名羧甲基纤维素钠,是一种由天然高分子材料纤维素通过化学反应改性生产的、具有醚结构的物质,有“工业味精”之称。广泛用于食品、医药、牙膏、纺织等行业,市场销量大,效益好。然而,目前国内广泛采用以精致棉短绒、氯乙酸、乙醇等为原料生产羧甲基纤维素钠的工艺普遍存在着原料消耗大且利用率低的问题(特别是醚化剂氯乙酸的利用率很低,仅有50~60%得到利用),未反应完的原料也进入生产废水中;因此,产生的羧甲基纤维素钠生产废水既含有羟乙酸钠、氯乙酸、乙醇、乙醇钠等有机物,又含有纤维素、羧甲基纤维素钠等高分子有机物,CODcr高达20000~25000mg/L,不含氮(N)、磷(P)等生物营养元素。
[0003] 由于作为生产食品级羧甲基纤维素的工艺废液中仍含有15-20%的羧甲基纤维素没有回收(工业级CMC废液中含有未回收的羧甲基纤维素含量较低,小于5%,回收价值较小),将其蒸馏后,所得剩余残渣的主要成份为羧甲基纤维素,可用作水泥添加剂。目前,这种羧甲基纤维素水泥添加剂市场价格约为12000元/吨左右,利润较高,需求量大,国内一些CMC生产企业开始利用蒸馏工艺,对食品级羧甲基纤维素废液进行多效蒸发处理,所得蒸馏残渣即为水泥添加剂产品—羧甲基纤维素,蒸汽余热回收,冷凝液作为生产废水外排。这种冷凝液主要含有羟基乙酸、氯乙酸、乙醇等挥发性有机物,水温为30-40℃,COD约为
2000-4000mg/L,pH=2.5-3.0。
[0004] 目前,未见有关酸性CMC冷凝液处理的研究报道。国外对CMC生产废水的处理方法有如下三种:(1)美国的紫外线氯化法;(2)日本的双氧水化学氧化法;(3)德国的树脂交换法。国内对CMC生产废液预处理研究报道主要有铁炭微电解法、UASB法等。如《环境科学与技术》2008年9月第31卷第9期121-122页报道了潘碌亭等采用铁炭微电解法+生物法对CMC生产废水的研究,结果表明盐分对生化处理有明显抑制作用,微电解法对COD的去除率约为35%。
[0005] 本发明的酸性CMC冷凝液与CMC生产废液的水质差别较大,前者仅含有羟基乙酸、氯乙酸、乙醇等挥发性有机物,而后者既含有纤维素、羧甲基纤维素等大分子有机物,又含有羟乙酸钠、氯乙酸、乙醇、乙醇钠等小分子有机物和氯化钠等无机盐。因此,如何高效、低成本的处理酸性CMC冷凝液已成为业界急需解决的技术问题。
[0006] 上流式厌氧滤池UBF(Upflow Blanket Filter)是一种结合上流式厌氧污泥床(UASB)和厌氧生物滤池(AF)的优势复合而成的厌氧生物反应器,该反应器适合处理含悬浮物少、COD浓度高、COD:N:P营养比低的废水,具有处理效率高、能耗小、运行费用低等特点。此外,处理过程中还会产生大量可回收能源——沼气。本发明依据酸性CMC冷凝液的水质特点,提出一种采用UBF工艺预处理的方法,利用厌氧生物膜上异养菌的生物代谢作用来分解其中的有机物,达到降低废水中COD的目的。

发明内容

[0007] 本发明主要目的是:提出一种采用UBF工艺预处理酸性CMC冷凝液的方法。
[0008] 本发明的主要原理是:首先利用Na2CO3溶液中和酸性CMC冷凝液,使废水的pH值稳定在6.5-7.5之间,同时滴加质量比10%的农用复合肥溶液,以保证厌氧生物膜上异养微生物代谢所需的营养比COD:N:P=(100-200):5:1。然后以UBF反应器内充填的聚氨酯基多孔旋转球形填料为生物载体,培养、驯化厌氧生物膜,通过生物膜上异养菌的生物代谢作用将废水中的有机物分解为小分子有机物及甲烷、二氧化碳、水等,从而具有处理效率高、能耗小、运行费用低等特点。其中的主要反应方程式如下:
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014] 本发明的工艺流程示意图如说明书附图所示。具体工艺如下:酸性CMC冷凝液进入调节沉淀池均质、沉淀后,自流进入中和池,向池中投加碱溶液调节PH为6.5-7.5,同时滴加质量比10%的农用复合肥溶液,经池底电动潜水搅拌器搅拌后的废水由耐腐蚀化工泵注入UBF反应器的底部,由填料上附着生物膜厌氧净化,厌氧产生的沼气由沼气柜收集。pH在线控制系统实时测定调节沉淀池和中和池内pH值,并实时控制耐腐蚀计量泵的流量,从而控制碱溶液的投加量。调节沉淀池的沉淀污泥和UBF反应器的剩余污泥分别排放至污泥浓缩池,利用板框压滤机对污泥浓缩池污泥进行压滤脱水,脱水后的泥饼外运,浓缩池上清液和板框压滤机的污泥压滤液回调节沉淀池。
[0015] 本发明所用N、P等营养物质为市购农用复合肥,其主要营养元素含量为:N15%、P15%、K15%。其投加方式是:将市购农用复合肥配制成质量比10%的溶液,置于容器中,通过阀门控制流量,利用重力作用将配制的溶液滴加到中和池2中。
[0016] 本发明采用pH在线控制系统监控调节沉淀池、中和池的pH值和碱液投加量。该系统由2路pH电极、1台可编程控制器PLC和1台耐腐蚀计量泵组成,可实时监测调节沉淀池、中和池内的废水pH值,并能实时调节耐腐蚀计量泵的流量,从而控制碱溶液的投加量,使得中和池内的废水pH值稳定在6.5-7.5之间;所投加的碱溶液是质量分数为15%的工业Na2CO3溶液。
[0017] 本发明所用pH电极为GLOBAL工业pH计(型号:GB-YP100TY)、所用可编程控制器为西门子PLC(型号:S7-200)、所用耐腐蚀计量泵为变频隔膜计量泵(型号:GB650)、所用沼气柜为柔性双膜储气柜。
[0018] 本发明中和池的池底安装电动潜水搅拌器,搅拌转速为40-65r/min。
[0019] 本发明UBF反应器内充填聚氨酯基多孔旋转球形填料,其规格直径为Ф80mm,比2 3
表面积600-800m/m,孔隙率大于99%,比重1.03。
[0020] 本发明所用的UBF反应器厌氧生物挂膜的方法是:采用生活污水进行厌氧生物膜3 2
培养、驯化,水力负荷为0.18-0.20m/(m·h),温度为30-40℃,时间15-20d。为促进厌氧生物膜的形成,在进水中加入含水率为99%的猪场沼渣。
[0021] 本发明所用的UBF处理酸性CMC冷凝液的运行工艺参数是:UBF反应器内温度3 2 3
30-40℃、pH6.5-7.5、水力负荷0.10-0.20m/(m·h)。按1m的CMC冷凝液投加10-15g的农用复合肥,以保证厌氧生物膜上异养微生物代谢所需的营养比为COD:N:P=200-300:5:1。
3
在此工艺参数条件下,COD去除率可达84.90-86.53%,沼气产生量可达1.73-2.80m/kgCOD。

实施方案

[0024] 本发明的酸性CMC冷凝液处理工艺,主要是利用UBF反应器内生物膜厌氧净化作用达到去除有机物的目的,其工艺流程图如附图1所示。酸性CMC冷凝液进入调节沉淀池1均质、沉淀后,自流进入中和池2,向池中投加质量分数为15%的工业Na2CO3溶液碱溶液,使得中和池内废水pH值稳定在6.5-7.5之间,同时滴加质量比10%的农用复合肥溶液,经中和池池底电动潜水搅拌器搅拌后的废水由耐腐蚀化工泵3注入UBF反应器4的底部,废水经反应器内载体上的生物膜厌氧净化后进入污水深度处理单元5,厌氧产生的沼气由沼气柜8收集。pH在线控制系统7实时测定调节沉淀池和中和池内pH值,并实时控制耐腐蚀计量泵6的流量,从而控制碱溶液的投加量。调节沉淀池1的沉淀污泥和UBF反应器4的剩余污泥分别排放至污泥浓缩池9,利用板框压滤机10对污泥浓缩池9的污泥进行压滤脱水,脱水后的泥饼外运,浓缩池上清液和板框压滤机的污泥压滤液回调节沉淀池1。
[0025] UBF反应器内充填聚氨酯基多孔旋转球形填料,其规格直径为Ф80mm,比表面2 3
积600-800m/m,孔隙率大于99%,比重1.03。采用生活污水驯化挂膜,在进水调节沉淀池中加入含水率为99%的猪场沼渣,培养时间为15-20d,驯化期间保持水力负荷为
3 2 3
0.18-0.20m/(m·h);正常运行期间,反应器内温度控制在30-40℃;按1m的CMC冷凝液投加10-15g的农用复合肥,以保证厌氧和好氧生物膜上异养微生物代谢所需的营养比为COD:N:P=(100-200):5:1。
[0026] 在试验中采用的调节沉淀池、中和池容积均为1.5m3,UBF反应器为圆柱形,有效高度H1=2800mm,内径d1=260mm,填料高度h1=2400mm,底部连接进水管,顶部连接沼气柜和3 2
出水管。当温度30-40℃、pH6.5-7.5、水力负荷0.10-0.20m/(m·h)时,COD去除率可达
3
84.90-86.53%,沼气产生量可达1.73-2.80m/kgCOD。表1为UBF工艺预处理酸性CMC冷凝液的5个实施例。
[0027] 表1采用UBF工艺预处理酸性CMC冷凝液效果实施例
[0028]

附图说明

[0022] 附图1:UBF预处理工艺流程示意图
[0023] 图中:1—调节沉淀池;2—中和池;3—耐腐蚀化工泵;4—UBF反应器;5—污水深度处理单元;6—耐腐蚀计量泵(变频隔膜计量泵);7—pH在线控制系统(PLC、pH电极);8—沼气柜(柔性双膜储气柜);9—污泥浓缩池;10—板框压滤机。
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