專利名稱：一種黃姜加工皂素污水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理方法，特別是一種黃姜加工皂素的污水處理方法。
背景技術(shù)：
黃姜為我國特有品種，其根莖中含有一定量的皂甙及其水解產(chǎn)物皂素。皂素具有溶血、降血脂、抗菌、消炎等多種藥理作用，是合成甾體激素類藥物和甾體避孕藥的重要醫(yī)藥化工原料。因此，從黃姜中提取皂素具有很大的藥理合適長價(jià)值。從上世紀(jì)70年代以來，黃姜加工皂素普遍采用的是，對黃姜先進(jìn)行清洗、粉碎成漿料，然后對漿料自然發(fā)酵，再對發(fā)酵產(chǎn)物加酸水解使皂甙水解出皂素，然后清洗掉酸水后烘干，再用120號汽油抽提皂素的工藝。這種工藝沿用多年，其主要存在的問題是生產(chǎn)工藝落后；生產(chǎn)周期長；原料消耗大，皂素的提取率低，鮮黃姜提取皂素率為0.6-0.8％，干黃姜皂素提取率為1.8-2.0％；產(chǎn)品質(zhì)量差，產(chǎn)品皂素的熔點(diǎn)一般在193-195℃；工人勞動(dòng)強(qiáng)度大；資源化程度低，干黃姜中的50％纖維、40％淀粉和少量果膠沒有得到回收利用；污染嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1噸皂素，需黃姜130-180噸，35％的工業(yè)鹽酸15-20噸，產(chǎn)生廢水400-500噸，廢水COD高達(dá)30000mg/l，BOD8000mg/l，廢水pH值1.0-2.5，由于用水量大，大部分皂素生產(chǎn)企業(yè)建造在靠近水源的地方，外排廢水給水體環(huán)境造成很大的污染。
有一種黃姜加工皂素的新工藝，該工藝相對已經(jīng)沿用數(shù)十年的傳統(tǒng)黃姜加工皂素的工藝，具有既回收了粗纖維，并通過生物酶催化淀粉制造乙醇副產(chǎn)品，提煉副產(chǎn)品果膠，黃姜皂素收率相比傳統(tǒng)工藝提高50-60％，熔點(diǎn)可提高2-4℃即197-199℃，在水解皂甙前分離了纖維和淀粉，由此降低用酸量80-85％。該皂素提取工藝為先將黃姜原料清洗；粉碎；磨漿；分離出粗纖維，得不含粗纖維的生料漿，再沉淀生料漿，真空抽濾生料漿上層部分清水，得淀粉和皂甙混合液；然后對所述淀粉和皂甙混合液進(jìn)行加淀粉酶和糖化酶的多酶生化工藝；再沉淀分離出沉淀液中層的皂甙漿、下層的葡萄糖，除去上層的清水；對多酶生化后分離出來的所述下層的葡萄糖先后進(jìn)行發(fā)酵、蒸餾后取得酒精，并產(chǎn)生有機(jī)物廢水；對分離出的皂甙漿加酸加熱進(jìn)行濃縮；然后自然沉淀至沉淀物自然分層；再分離出上層膠體物和下層皂甙液；對皂甙液按常規(guī)皂甙水解方法取得皂素和酸性廢水，即加酸水解、清洗、烘干、加120號汽油或乙醇或丙酮或超臨界CO2提取皂素，并產(chǎn)生含有機(jī)物酸性廢水。
上述黃姜加工皂素工藝為一種新工藝，目前還沒有與之配合的廢水處理工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠配合新黃姜加工皂素方法的污水處理方法，能夠?qū)崿F(xiàn)黃姜加工皂素的生產(chǎn)過程中，使所有的污染物都達(dá)標(biāo)排放的清潔化生產(chǎn)方法；該方法能夠提高資源利用率，回收黃姜中淀粉等有用物質(zhì)，制取副產(chǎn)品乙醇，使整個(gè)加工工藝的綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。
針對上述目的，本發(fā)明提出一種黃姜加工皂素污水處理方法，其特征在于按下面方法進(jìn)行污水處理對經(jīng)過酶解后制取乙醇過程中產(chǎn)生的有機(jī)物廢水，在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70攝氏度情況下，流經(jīng)鐵床進(jìn)行有機(jī)物氧化處理；再進(jìn)入?yún)捬鯎醢宸磻?yīng)器中作有機(jī)物酸化處理；然后經(jīng)UBF復(fù)合厭氧處理器中進(jìn)行有機(jī)物厭氧降解處理；再進(jìn)行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機(jī)底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復(fù)合型深度處理以進(jìn)一步沉淀水中污染物，再達(dá)標(biāo)排放；對皂甙加無機(jī)酸水解過程中產(chǎn)生的含有機(jī)物酸性廢水需先加石灰中和酸水，然后加入酵母進(jìn)行發(fā)酵，再分離出酵母尸體，廢水再在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70攝氏度情況下，流經(jīng)鐵床進(jìn)行有機(jī)物氧化處理；再進(jìn)入?yún)捬鯎醢宸磻?yīng)器中作有機(jī)物酸化處理；然后經(jīng)UBF復(fù)合厭氧處理器中進(jìn)行有機(jī)物厭氧降解處理；再進(jìn)行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機(jī)底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復(fù)合型深度處理以進(jìn)一步沉淀水中污染物，再達(dá)標(biāo)排放。
本發(fā)明對所有黃姜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)物廢水和含無機(jī)酸的有機(jī)廢水的處理均適用。但是本發(fā)明主要是為了配合新的黃姜加工皂素工藝的實(shí)施。相對已經(jīng)沿用數(shù)十年的傳統(tǒng)黃姜加工皂素的工藝，本發(fā)明方法回收了通過生物酶催化淀粉制造的乙醇副產(chǎn)品，廢水經(jīng)過處理使廢水量下降86-90％，COD化學(xué)耗氧量為原來的三分之一到四分之一，廢水排放完全達(dá)標(biāo)。


圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖，本發(fā)明涉及的新黃姜加工皂素方法舉例如下。
將黃姜原料清洗、粉碎、磨漿后，先后過18目篩和40目篩，除去占原料量1/3的粗纖維，得生料漿。然后用真空抽濾器對生料漿進(jìn)行真空抽濾，抽濾分離掉清水。剩余的淀粉和皂甙漿加熱至100℃(一般不低于95℃)使其糊化同時(shí)加質(zhì)量比0.0001的淀粉酶，經(jīng)過目測如果淀粉糊非常粘稠時(shí)可將淀粉酶的質(zhì)量比最高可提高到0.0005；然后降溫至70℃加質(zhì)量比為0.0005的糖化酶，經(jīng)過目測前一步驟里如果淀粉糊非常粘稠的情況下可將糖化酶的質(zhì)量比最高可提高到0.0010；制得葡萄糖皂甙漿液。
在常溫下將制得的葡萄糖皂甙漿液進(jìn)行沉淀，直至漿液分為上中下層。分離上層清水、中層皂甙漿、下層葡萄糖。
對分離出的葡萄糖液進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)生大量的二氧化碳，對產(chǎn)生的大量二氧化碳進(jìn)行收集回收。對發(fā)酵剩下的乙醇溶液進(jìn)行蒸餾，可得高純度酒精。對蒸餾后剩下的含有固體物的酒糟進(jìn)行沉淀分離，分離出固體有機(jī)物酶可作為蛋白飼料進(jìn)行回收，分離剩下的液體為含有機(jī)物的廢水，對其需進(jìn)行處理后才能排放。
對分離出的皂甙漿進(jìn)行濃縮分離，加鹽酸或硫酸調(diào)整pH值在3-4之間并加熱，使溫度在80-90℃之間。通過自然沉淀的方法使膠體物與皂甙分離，得皂甙液。得到的皂甙液按照常規(guī)方法加酸水解、清洗、分離，得到半成品的高含量水解物，并產(chǎn)生大量含有機(jī)物的酸性廢水。半成品的水解物中的主要成分是皂素，提取皂素分方法取用常規(guī)烘干、加120號汽油萃取、分離汽油得皂素產(chǎn)品的方法。
對上面提純酒精過程中產(chǎn)生含有機(jī)物的廢水和清洗皂素過程中產(chǎn)生的含有機(jī)物的酸性廢水必須進(jìn)行污水處理才能排放。為了配合上述新黃姜加工皂素工藝本發(fā)明針對廢水進(jìn)行處理的方法作如下述例。
對制取乙醇過程中產(chǎn)生的有機(jī)物廢水，先讓廢水在pH值在3-4.5之間、溫度在60-70℃的情況下流經(jīng)鐵床進(jìn)行有機(jī)物氧化處理，此工藝可以達(dá)到破壞原有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)、降低COD的目的。對于污水處理過程中用到的鐵床，為近年來在處理色度高、含鹽量大、可生化性差、組分復(fù)雜多變的有機(jī)廢水中污水處理領(lǐng)域較為成熟的一種應(yīng)用。鐵床主要是利用鐵、炭組合的填料與原水反應(yīng)，破壞原水中有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。其原理是鐵與炭的腐蝕電位不同，鐵作陽極、炭作陰極、原水作電解質(zhì)而形成千千萬萬個(gè)原電池。電極反應(yīng)如下
E0(Fe2+/Fe)＝-0.44V
E0(H+/H2)＝0V當(dāng)有氧存在時(shí)陰極反應(yīng)如下
E0(O2/OH-)＝0.40V從上述反應(yīng)可知，原水在酸性、充氧的條件下以一定流速流經(jīng)鐵炭填料時(shí)，有機(jī)物被氧化，硝基還原為氨基，偶氮鍵斷裂，這為下一步處理提供了可靠有效的條件。在設(shè)計(jì)時(shí)因考慮到充氧的重要性，所以可以在原水進(jìn)入鐵床前設(shè)置溶氣罐，并采用空壓機(jī)供氣。從鐵床的處理原理分析，其形成的原電池可將多環(huán)化合物分解成單環(huán)化合物。鐵床填料因表面被固著而使處理效果降低，產(chǎn)生鐵床的鈍化現(xiàn)象，因此采用鹽酸或硫酸調(diào)整pH值在3-4之間并加熱，使溫度在80-90℃之間對鐵床進(jìn)行持續(xù)浸洗活化。鐵床結(jié)構(gòu)可采用專利號98242534.1和02220440.7公開的結(jié)構(gòu)。
流經(jīng)鐵床的廢水后再進(jìn)入?yún)捬鯎醢宸磻?yīng)器中作有機(jī)物酸化處理。厭氧擋板反應(yīng)器ABR和復(fù)合式厭氧反應(yīng)器HABR均可用于此處有機(jī)物酸化處理。此步驟是利用酸化菌對有機(jī)物進(jìn)行水解酸化，使炭氧和炭水化合物降解為可揮發(fā)性脂肪酸、VFA、CO2、NH3等。HABR和ABR工藝，適用于各類低濃度有機(jī)廢水的處理，作為污水厭氧前處理。
接下來進(jìn)行的廢水厭氧處理在UBF復(fù)合厭氧處理器內(nèi)進(jìn)行。通常采用耐酸性高負(fù)荷型桿菌、pH值3-4.5的情況下進(jìn)行厭氧降解，降有機(jī)物分解為甲烷、二氧化碳等氣體。這一工藝主要是高效、穩(wěn)定的處理高濃度、難降解的有機(jī)廢水，一般在此環(huán)境下四天左右廢水中污染物可下降80-90％。
經(jīng)過UBF處理過的廢水再進(jìn)行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機(jī)底物處理。CASS是在SBR基礎(chǔ)上，即在SBR池內(nèi)進(jìn)水端增加了一個(gè)生物選擇器。此步工藝主要在一個(gè)CASS反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行，主要是解決污泥膨脹問題，可以過濾掉絮凝性生物、沉淀污泥。除磷、脫氮、去有機(jī)底物，出水質(zhì)量好。
在做過CASS處理后流出的水再采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭BAC作復(fù)合型深度處理以進(jìn)一步沉淀水中污染物，再達(dá)標(biāo)排放。
對皂甙水解過程中產(chǎn)生的含有機(jī)物酸性廢水需先加石灰中和酸水，然后加入酵母進(jìn)行發(fā)酵，再分離出酵母尸體。酵母尸體可作蛋白飼料回收利用。發(fā)酵分離出來的廢水再作和上面對制取乙醇過程中產(chǎn)生的有機(jī)物廢水處理方法一樣的方法進(jìn)行處理，即在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70℃情況下，流經(jīng)鐵床進(jìn)行有機(jī)物氧化處理；再進(jìn)入?yún)捬鯎醢宸磻?yīng)器中作有機(jī)物酸化處理；然后經(jīng)UBF復(fù)合厭氧處理器中進(jìn)行有機(jī)物厭氧降解處理；再進(jìn)行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機(jī)底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復(fù)合型深度處理以進(jìn)一步沉淀水中污染物，再達(dá)標(biāo)排放。
權(quán)利要求
1.一種黃姜加工皂素污水處理方法，其特征在于按下面方法進(jìn)行污水處理對經(jīng)過酶解后制取乙醇過程中產(chǎn)生的有機(jī)物廢水，在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70攝氏度情況下，流經(jīng)鐵床進(jìn)行有機(jī)物氧化處理；再進(jìn)入?yún)捬鯎醢宸磻?yīng)器中作有機(jī)物酸化處理；然后經(jīng)UBF復(fù)合厭氧處理器中進(jìn)行有機(jī)物厭氧降解處理；再進(jìn)行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機(jī)底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復(fù)合型深度處理以進(jìn)一步沉淀水中污染物，再達(dá)標(biāo)排放；對皂甙加無機(jī)酸水解過程中產(chǎn)生的含有機(jī)物酸性廢水需先加石灰中和酸水，然后加入酵母進(jìn)行發(fā)酵，再分離出酵母尸體，廢水再在控制pH值在3-4.5、溫度在60-70攝氏度情況下，流經(jīng)鐵床進(jìn)行有機(jī)物氧化處理；再進(jìn)入?yún)捬鯎醢宸磻?yīng)器中作有機(jī)物酸化處理；然后經(jīng)UBF復(fù)合厭氧處理器中進(jìn)行有機(jī)物厭氧降解處理；再進(jìn)行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機(jī)底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復(fù)合型深度處理以進(jìn)一步沉淀水中污染物，再達(dá)標(biāo)排放。
全文摘要
本發(fā)明一種黃姜加工皂素污水處理方法，對經(jīng)酶解后制取乙醇過程中產(chǎn)生的有機(jī)物廢水，流經(jīng)鐵床進(jìn)行有機(jī)物氧化處理；再進(jìn)入?yún)捬鯎醢宸磻?yīng)器中作有機(jī)物酸化處理；然后經(jīng)UBF復(fù)合厭氧處理器中進(jìn)行有機(jī)物厭氧降解處理；再進(jìn)行CASS循環(huán)式活性污泥系統(tǒng)作去污泥、去有機(jī)底物處理；最后是采用活性吸附水中大分子懸浮物的生物活性炭作復(fù)合型深度處理以進(jìn)一步沉淀水中污染物，再達(dá)標(biāo)排放。對皂甙加無機(jī)酸水解過程中產(chǎn)生的含有機(jī)物酸性廢水需先加石灰中和酸水，再加入酵母進(jìn)行發(fā)酵，再分離出酵母尸體。流出的廢水再做和對經(jīng)過酶解后制取乙醇過程中產(chǎn)生的有機(jī)物廢水處理方法一樣的處理。經(jīng)本發(fā)明廢水量下降86－90％，COD化學(xué)耗氧量為原來的1/3到1/4，廢水排放完全達(dá)標(biāo)。
文檔編號C02F3/28GK1792864SQ200510019898
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者吳曉進(jìn), 陳全志, 陳安章 申請人:鄖西縣怡江生物化工有限公司