淀粉废水（共9篇）
淀粉废水 篇1
1 工程概况
某公司是从事玉米淀粉生产及其深加工的一家企业, 公司目前已拥有年产3万吨玉米淀粉、2.3万吨麦芽糖浆的生产能力。厂区现有污水处理站一座, 设计规模为日处理废水800m3, 处理主体工艺采用“厌氧+好氧”的处理工艺, 由于设计考虑进水水质较低, 造成现有污水处理站出水不能稳定达标排放。为了满足环境管理要求, 使生产与环境效益协调发展, 该公司拟对污水处理站进行改造, 加大治理力度, 使废水能够稳定达标排放。
2 废水水质及处理规模
该公司废水来源主要为玉米淀粉生产过程中浸泡废水、胚芽分离洗涤水、纤维洗涤水、污冷凝水;麦芽糖生产过程中糖化和精制工段产生废水。进入污水处理站的废水量为800m3/d, 最大日平均时设计处理能力为33.3m3。
该污水处理工程进水水质如下:COD12000mg/L, B OD56000mg/L, SS1200 mg/L, N H3-N 30mg/L。公司外排废水应满足《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 的要求, 同时按照市环保局对于该公司外排废水的水质要求, 确定污水处理后排放水质为:COD90mg/L, BOD530mg/L, SS100mg/L, NH3-N25mg/L。
3 现有废水处理工程存在问题
3.1 现有废水处理工艺简介
现有工程厂区内建有一座污水处理站, 采用厌氧+好氧的废水处理工艺, 主体工程主要包括一厌氧U A SB池, 一座BIOLAK好氧池。
3.2 现有废水处理工程存在问题
现有的污水调节池池形短且池子较深, 容易短流, 混合效果较差, 需要增加搅拌。厌氧进水前缺少预处理, 厌氧进水负荷较高, 远远超过设计进水水质, 不能满足目前高浓度废水厌氧处理的要求, 需要增加厌氧处理能力。厌氧泥水分离效果差, 缺少中间沉淀池, 厌氧污泥容易流失。厌氧出水浓度远超过设计出水要求。好氧工段采用百乐克工艺, 由于进水负荷较大, 好氧池的鼓风曝气量不足。并且进水方式不合理, 存在短流现象和死角, 脱氮效果不佳。
3.3 污水处理改造工程工艺设计方案的选择
(1) 污水处理工艺选择。针对现有污水处理站存在的问题, 经过综合考虑, 本次污水处理站改造主要从以下几个方面进行。调节池内增设推流器, 起到均质均量的目的;增加气浮预处理设施, 降低厌氧进水负荷。增加厌氧处理设施, 保证厌氧处理的效果。厌氧出水增设中间沉淀池。改造好氧池进水方式, 核算曝气量及增加曝气设备, 考虑脱氮功能。增加污泥处理单元。
(2) 污泥处理工艺选择。气浮浮渣和好氧百乐克工艺的剩余污泥自流进入污泥贮池, 从污泥贮池中用泵打入板框压滤机进行压滤脱水。脱水后泥饼外运。
3.4 污水处理工艺设计
(1) 调节均质池。
利用原有调节池, 池中增设潜水推流器2套。型号GQT022×325, 功率2.2kW。
(2) 组合气浮。
1座, 新购成套设备, 处理能力33m3/h, 型号F-30, 总功率15kW, 尺寸5.7×2.5×2m。
(3) 加热池。
1座, 停留时间1.5h, 有效容积56m3, 单池尺寸4×4×4m, 超高0.5m, 池内设潜污泵2台 (1用1备) , 新增, 型号100QW80-10-4, 流量70m3/h, 扬程15m, 功率4kW。调节池所选用的潜水排污泵具有高效、防缠绕、无堵塞、自动藕合、高可靠性和自动控制等优点, 该泵可通过固定导杆很方便地提升至地面, 维修保养非常方便。并可简化泵房下部结构和土建工程量, 节省工程造价, 改善工作环境。
(4) UASB反应器。
原有厌氧反应池1座两格, 尺寸7.5×9×6m。本次工程新增厌氧反应池两座, 容积负荷3.5kgCOD/m3·d, 单反应器有效容积386m3, 单池尺寸Φ8×8m, 超高0.3m, 上升流速0.3m/h, 布水方式采用穿孔管布水器。布水孔孔口流速2.5m/s, 布水孔孔径15mm, 每孔服务面积2m2。
(5) 中间沉淀池。
1座, 采用竖流式。表面负荷1.5m3/m2·d, 沉淀池有效高度4.0m, 单池尺寸Φ5.5×6.5m, 超高0.5m, 设自吸泵2台 (1用1备) , 型号ZW80-40-10, 流量40m3/h, 扬程10m, 功率2.2k W。
(6) 好氧池。
厂方现有好氧池一座。尺寸24.2×23.4×4m, 有效容积1400m3, 经核算, 现有好氧池池容足以满足好氧需求。经核算现有的单台鼓风机无法满足好氧所需供气量, 本次改造方案考虑增设鼓风机一台作为备用, 原有两台鼓风机同时使用。
新增风机型号HSB150, 流量11.7Nm3/min, 风压46.84kPa, 功率15k W。
(7) 污泥池。
气浮浮渣和好氧百乐克工艺的剩余污泥自流进入污泥池, 经泵提升至板框压滤机。
污泥池利用原有构筑物。
3.5 污水污泥处理工艺流程
综合污水自流进入调节均质池, 调节均质池出水经泵提升至组合气浮, 用以去除污水中的胶体物质和悬浮物, 气浮出水进入加热池, 污水在加热池中通过蒸气加热后用泵提升至厌氧反应池, 厌氧反应池出水进入中间沉淀池, 中间沉淀池出水进入好氧百乐克, 最终出水达标排放。污水处理工艺流程见图1。气浮浮渣和好氧百乐克工艺的剩余污泥自流进入污泥池, 经泵提升入板框压滤机进行机械脱水。
4 污水处理运行效果分析
4.1 出水水质
污水处理工艺经调试后, 出水水质达到了设计的排放标准C O D 7 5 m g/L, B O D528mg/L, SS9 0mg/L, N H3-N 2 2mg/L。
4.2 环境效益
废水处理工艺的改造, 减少污染物排放量, 最终达到减少对受纳水体的污染, 因而该工程对改善地面水环境质量, 做到经济增长与环境保护协调发展, 增强企业竞争力有重大意义。
4.3 经济效益
工程总投资为173.22万元, 直接投资为137.12万元。
废水处理费用主要包括电费、人工费、药剂费等, 折合吨水成本为1.19元/吨水。
5 结语
在原有废水处理构筑物的基础上对原有废水处理工艺进行了改造, 出水水质达到了设计的排放标准。减少对受纳水体的污染。
淀粉废水 篇2
摘要：进入进入80年代以来,随着经济的.发展,环保问题成为各国共同关注的问题之一.木薯淀粉废水的治理,成为制约术薯企业发展的一个重要因素,因此,介绍木薯淀粉废水的特点,治理现状及当前国内外用于治理废水的技术.作 者：莫凤明 黎克纯 作者单位：莫凤明(广西贺州市环境监测站,广西,贺州,542800)
黎克纯(广西崇左市环境保护监测站,广西,崇左,53)
淀粉废水的资源化利用 篇3
1 淀粉生产废水资源化利用途径
1.1 生产能源气体
光合细菌 (Photosynthetic Bacteria, PSB) 在厌氧条件下生长繁殖过程中能分解高浓度废水中的有机物, 并放出氢气[8]。近年来, 对光合细菌处理淀粉废水产氢的研究越来越引起国内外学者的重视, 取得了不少成果[9]。Cappelletti等[10]用丙酮丁醇梭杆菌处理淀粉废水, 研究了废水中COD浓度对其产氢过程的影响, 废水中COD浓度太高, 对产氢过程有抑制作用。Leaño等[11]研究了用超声波和a-淀粉酶对木薯淀粉生产废水理行预处理, 然后再用厌氧污泥为菌种进行处理。在选定的条件下, 经0.2%a-淀粉酶进行预处理的废水, 氢的收率为5.02 mol H2/g COD, COD的去除率为60%, 产氢率和COD的去除率比用超声波预处理废水要好。光合细菌菌体营养丰富, 含蛋白质 (60%以上) , 维生素B12、叶酸、核黄素、类胡罗卜素、辅酶Q10等促长因子, 用光合细菌处理淀粉废水, 不仅可产氢气, 所产生的菌泥还可作为优良的饲料添加剂[12]。
利用产甲烷细菌在高效厌氧条件下处理高浓度的淀粉废水, 可生产甲烷气体, 作为燃料使用。郑国臣等[13]在 (Anaerobic Baffled Reactor, ABR处理废水过程中添加微量元素, 在进水COD为6000 mg/L, ABR系统后端格室产甲烷由原来的0.68m3/d上升到1.66m3/d。黄健平等[14]通过改良UASB的启动和颗粒污泥的培养, 在最佳条件下运行, 产气速率达到539L/d, COD去除率分别和90%。Zhu等[15]使用两相厌氧产甲烷反应器处理淀粉废水, 在选定的条件下, CH4的产量为6.48 L (L·d) 。一些大、中型淀粉加工企业如能配套甲烷气的精制、罐装和运输设备, 利用淀粉废水生产甲烷气是其资源化利用的最好途径之一。
1.2 生产蛋白质
利用淀粉废水生产蛋白质是淀粉废水中主要含有大量可溶性蛋白质, 将废水中的蛋白质回收, 不仅减轻了后续生物处理的有机负荷, 还能够生产饲料蛋白[16]。任琼琼[17]等采用碱提酸沉法与超滤法相结合从马铃薯淀粉废水中提取蛋白质, 最终总提取率可达93.42%, 提取蛋白质后的废水更易于生化处理。
某些菌株可以利用淀粉生产废水中的有机物作为自身的营养物质生长繁殖, 自身又富含蛋白质, 可作为生产单细胞蛋白的来源[18]。赵宗梁等[19]利用酵母菌处理淀粉废水, 在优化的条件下, 经48 h培养, 干酵母产量最高可达10.34g·L-1, 废水COD去除率达80%以上。任燕[20]等采用白地霉净化臭氧预处理马铃薯淀粉加工废水, 在废水中添加 (NH4) 2HPO4 0.1%, 在p H5.0条件下培养40h, 获得菌体蛋白236.6mg/L, 蛋白含量为25.67%, 处理后废水的COD值为236.600mg/L, 达废水排放二级标准。王有乐[21]等研究了用产朊假丝酵母处理马铃薯淀粉废水, 在废水COD为5074 mg/L、p H为5.0、接种量为10% (体积分数) 、磷酸二氢钾加入量为0.5 g/L时, 经24小时, COD去除率达到74.86%, 同时可获得2.23g/L的单细胞蛋白。淀粉废水用于生产单细胞蛋白后, 一般不能达到排放标准, 还必须将废水进一步处理后才能排放。
1.3 生产生物制剂
微生物絮凝剂 (Microbial Flocculants, MBF) 具有生物可降解性, 其降解产物对生态环境无害, 近年来, 越来越多得到人们的关注。采用淀粉废水为培养基工业化生产微生物絮凝剂可有效降低生产成本。颜东方等[22]复筛得到一株高产絮凝物质的酵母菌F5, 在确定的该菌株利用马铃薯淀粉废水发酵产絮凝剂的最佳营养条件下, 发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率达到94.6%, 使原废水化学需氧量 (COD) 去除率达到93.7%。
盛萱宜等[23]研究了利用甘薯淀粉废水生产低成本且具有高效降解有机磷农药残留效用的菌制剂, 同时降低废水的化学需氧量 (COD) , 减轻环境污染。韩庆莉等[24]研究了甘薯淀粉废水生产微生态制剂球红细菌。在通过正交试验优化后最佳培养条件下, 经24h培养, 类球红细菌浓度达6.7×109CFU/m L, 表明用甘薯淀粉废水培养类球红细菌是一种废水资源化利用的可行途径。
1.4 生产生物油脂
某些菌株能够利用淀粉废水中的有机物生长繁殖, 生产微生物油脂, 成为低成本获得生物柴油的重要途径。Xue等[25]利用粘红酵母处理玉米淀粉废水产微生物油脂, 开展了中试规模的开放体系研究, 在300L的反应器中培养30~40h后菌体生物量为30g/L, 其中油脂含量为35%, COD去除率达到80%。杨珊[26]利用小克银汉霉发酵甘薯淀粉废水转化为微生物油脂。通过对该菌株诱变育种, 并在较佳发酵工艺条件下处理废水, 生物量、含油率和油脂产量分别为14.7 g/L, 50.2%和7.38 g/L。钟娜[27]等利用淀粉废水对粘红酵母菌进行了耐高COD梯度驯化, 并筛选出一株受淀粉废水COD高达75000mg/L, 油脂含量为25.7% (质量分数) 的粘红酵母, 在培养33h后, 粘红酵母生物量达25.3g/L, 菌体油脂含量为29.5%, 废水的COD降至5600mg/L, 降解率为92.5%。淀粉废水生产生物油脂是淀粉废水利用的有效途径之一
1.5 其他利用
刘贵毅[28]等采用动态多次循环酸浸、二次复合碱高效中和及絮凝剂处理淀粉废水生产植酸钙, 使植酸钙的磷含量由原来的18%~25%升至43%以上, 而蛋白质含量则由8%~10%降至0.4%以下, 减轻了废水对环境的污染。
徐伟[29]将选育的高产L-乳酸菌种W4-3-9以淀粉生产废水为原料制备乳酸, 结果表明:玉米浸泡废水与工艺废水体积配比为3∶7、葡萄糖添加量70g/L、初始p H6.8、接种量5%、在温度37℃下厌氧发酵72h, L-乳酸产量可达62.28g/L, 并且可将废水的COD去除45%, 证实了以淀粉废水生产乳酸钙的可行性。
王慧勇等[30]以人工模拟淀粉废水为底物运行微生物燃料电池 (MFC) , 分别采用淀粉废水、生活污水和二者的混合液为接种液, 考察不同来源菌群接种下, MFC产电能力与废水处理效果。对利用混合液接种的MFC进一步优化, 产电功率密度达4.63W/m3, COD去除率为86.3%, NH4+-N去除率为82.6%。
2 结语
淀粉生产废水中蕴藏着大量的有机物质资源, 也蕴藏着巨大的经济价值。淀粉生产废水的资源化利用在国内还处于研发阶段, 虽然取得了不少研究成果, 但要实现工业化应用, 还有许多技术问题需要解决。今后淀粉生产废水的资源化利用应从下面几个方面加强研究: (1) 针对玉米、小麦、马铃薯和木薯等不同淀粉生产原料所产生的废水组成特点, 选育或构建更适应利用淀粉废水中成分的功能微生物, 在获得产品的同时, 降低生产过程的成本和废水中污染物浓度。 (2) 要加强工程方面的基础研究, 根据产品生产过程特征, 开发高效率生物反应器, 提高生产强度。 (3) 加强淀粉废水资源化利用技术的集成研究, 通过对废水的预处理和后处理方法进行优化组合, 使处理后的废水达到国家规定的排放标准。
淀粉废水 篇4
研究了厌氧膨胀颗粒(EGSB)反应器处理玉米生产废水的运行过程现象,结果表明,液体表面上升流速是影响EGSB反应器效能的重要参数,当进水CODCr为3 500～6 500 mg/L时,液体表面上升流速为1～3.5 m/h时,EGSB反应器处理始终保持在85%以上,污泥经过选择后能够适应EGSB反应器的运行条件.
作 者：石宪奎 倪文 王凯军 作者单位：石宪奎(北京科技大学土木与环境工程系,北京,100083;黑龙江科技学院资源与环境系,哈尔滨,150027)倪文(北京科技大学土木与环境工程系,北京,100083)
淀粉废水 篇5
河北省邢台地区某玉米淀粉生产企业年产淀粉40×104t, 每日废水排放量6500 m3~7000m3。废水主要包括3个部分, 即:玉米浸泡废水;管束蒸发冷凝水;离子交换柱再生排水。这些废水中残留少量的溶解性淀粉、蛋白、粗纤维、有机酸和糖类, 成分复杂, 控制运行难度较大[1]。
本工程采用上流式厌氧污泥床反应器 (UASB) 对废水进行生化处理, 进一步降低COD, 提高废水后续可生化处理能力, 通过对流式厌氧污泥床反应器 (UASB) 启动、负荷提升和稳定运行的研究, 确定最佳的运行工况;分析沼气产率的关键控制因子, 寻找淀粉废水处理过程中资源化利用的途径。
2 材料与方法
2.1 废水水质
玉米淀粉废水经离心、浓缩分离麸质预处理后, 废水水质各项指标如表1。
2.2接种污泥
采用赵县兴柏淀粉糖业有限公司污水处理厂厌氧消化池污泥, MLSS为35g·L-1。
2.3实验药品
实验所用药品及试剂如表2所示。
2.4试验分析方法
根据《水和废水检测分析方法》 (第五版) 所列主要指标的测试方法, 试验中的分析项目及测定方法如表3所示。
2.5主要仪器
实验用仪器如表4所示。
2.6主要设备
3玉米淀粉废水厌氧处理效果分析
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程, 依靠水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成[2]。高分子有机物先在微生物体外通过胞外酶加以分解为小分子有机物, 然后这些小分子有机物通过细胞壁进入到细胞体内转化为更简单的化合物并分配到细胞外, 主要产物有挥发性有机酸、醇类、乳酸、硫化氢、氨等;然后在产氢产乙酸细菌的作用下, 有机酸被分解转化成乙酸和H2, 最后产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐和H2等转化为甲烷[3]。微生物对废水水质非常敏感, 因此厌氧的调试需要一定的时间来对污泥进行驯化, 以适应废水的水质条件, 本次调试共进行了85 d, 经历了启动培养期 (l~35 d运行日) 、负荷提高阶段 (36~70 d运行日) 、稳定运行阶段 (71~85 d运行日) 三个阶段。
3.1 启动培养阶段
厌氧反应器 (UASB) 启动时采用某玉米淀粉企业厌氧沉淀池絮状污泥作为接种污泥, 接种量为反应器有效容积的10%, 加上10%新鲜猪粪, 过筛后用泵均匀打进反应器内部各布泥点采用低有机浓度、高水力负荷、连续进料的培养模式。
启动培养阶段采用经离心、浓缩分离麸质预处理后的玉米淀粉废水, 控制进料COD浓度1000~2000mg/L, 控制进料流量15~20m3/h, 控制厌氧反应器 (UASB) 罐温35℃左右, 对所接种的厌氧污泥进行驯化, 使其适应水质, 初始水力停留时间 (HRT) 为3.0 d, 启动负荷为0.48kg COD· (m3·d) -1, 然后逐渐增加进料量。在厌氧反应器启动初期厌氧污泥产气量低, 罐内污泥多沉积在罐底, 因此需用一定的水力负荷才能使使絮状污泥悬浮在厌氧反应器内, 增加泥水接触面积, 但厌氧絮状污泥沉降性能较差, 也应注意避免因水力负荷过大导致厌氧污泥流失。第1~14d运行日, 出水COD去除率60%, 出水p H值稳定7.1, 说明厌氧反应器接种污泥已经适应了废水的水质特征, 启动正常可以继续培养, ;第15~21d运行日, 出水COD达到300 mg·L-1左右, 去除率逐渐稳定在70%左右。在第22~30 d运行日, 进一步提高进料流量, 出水COD达到350 mg·L-1左右, 去除率逐渐稳定在80%左右。镜检反应器中部生物量明显增多, 检测出水COD去除率稳定在80%左右, 启动培养阶段完成。期间各运行参数变化情况如图1、图2所示。
3.2 负荷提高阶段
采用水力负荷和有机负荷同步逐渐提高的方式来提高反应器的运行负荷, 反应器容积负荷由0.72kg COD· (m3·d) -1提高到3.2kg COD· (m3·d) -1, 负荷提高阶段的运行工况视反应器COD去除率和p H的状况而定, 当COD去除率大于80%, p H大于7.0, 并稳定运行3~5d, 即可提高负荷, 提升幅度为15%~20%。
通过对反应器内污泥进行镜检观察, 发现了粒度约1mmd的颗粒污泥, 污泥内微多为杆状菌和少量的球菌。经过25d的运行, 容积负荷达到4.5kg COD· (m3·d) -1, 水力停留时间达到25 h, 污泥逐渐适应了玉米淀粉废水的水质条件, 有少量的细小的分散污泥洗出, 主要原因是水的上流速度和逐渐产生的沼气, 这有利于颗粒污泥的形成[4]。反应器表现出较高的去除效率, COD去除率保持在85%以上, 出水COD逐渐在450 mg·L-1左右。结果见图3和图4。
3.3 稳定运行阶段
保证厌氧反应器出水水质满足后段好氧处理前提下, 确定厌氧处理最经济、稳定运行工况。在15d的稳定运行期间, 当反应器进料浓度为5 000 mg·L-1~6 500 mg·L-1, 运行负荷为8 kg COD· (m3·d) -1, COD去除率达到90%以上时, 出水COD浓度为450 mg·L-1~500 mg·L-1。
4 工艺关键控制因素优化
上流式厌氧污泥床 (UASB) 处理废水的原理是废水均匀地从反应器底部进入, 向上通过厌氧污泥床, 在厌氧条件下产生沼气。废水的向上流动和大量沼气的上升对反应器内的颗粒污泥起到了良好的自然搅拌作用, 引进颗粒污泥的扰动, 使一部分污泥向上运动, 在污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层[5]。在含有颗粒污泥的废水进入反应器上部三相分离区后, 附着在颗粒污泥上的气泡撞击到三相分离器气体反射板, 与污泥和废水发生分离, 被收集在集气室内, 释放气泡后的颗粒污泥由于重力作用沉淀到污泥层的表面, 返回反应区, 液体则经出水堰流出反应器[6]。上流式厌氧污泥床 (UASB) 涉及控制因素很多, 本次重点考察容积负荷、水力停留时间、p H值等因素对系统处理效果的影响。反应器的构造如图5所示。
4.1 容积负荷对运行效果的影响
容积负荷是厌氧反应器重要的设计参数, 它受水质条件和反应器构造的影响, 在厌氧反应器的启动阶段, 容积负荷与厌氧污泥的性状又密切相关, 因此容积负荷反映的是厌氧反应器的运行工况。
由图6、图7表明反应器处理该废水的最优容积负荷为8.0kg COD· (m3·d) -1。
4.2 水力停留时间对运行效果的影响
在运行过程中, HRT由开始的66.0 h减少到21.0 h, COD容积负荷由0.48 kg COD· (m3·d) -1提高到8.0 kg COD· (m3·d) -1。COD去除率有下降趋势保持在85%左右。说明系统运行比较稳定, 水力停留时间最优21.0h。
4.3 进水p H值对运行效果的影响
玉米淀粉废水中含蛋白质和糖类较多, 水解后p H会降低, 但随着厌氧反应器内污泥对废水的逐渐适应, 甲烷菌开始产气, 消耗了有机酸;而废水中的溶解性蛋白也因为水解产生的氨使p H回升, 因此反应器内料液含有NH3-NH4+和CO2-HCO3-的缓冲体系, 只要厌氧微生物代谢正常, p H变化很小。但若进料p H过低, 超过了厌氧反应器承受能力, 首先将抑制产甲烷菌的活性, 导致挥发性脂肪酸的积累, 引起p H的持续降低, 如果p H持续下降到5.0则厌氧反应器将停止对有机物的降解, 反应器将酸败, 若想恢复, 则需要投加大量的碱, 并从新开始启动[7]。
由图8可以看出, 负荷提高阶段随着反应器容积负荷由0.48kg COD· (m3·d) -1提高到8.0kg COD· (m3·d) -1, 反应器出水p H始终控制在6.8以上。当缓慢降低进料p H时, 出水p H下降并不明显, 并且高于6.0, 反应器产气良好, 说明甲烷菌已经适应了玉米淀粉废水;当进料p H降至4.0时, 出水p H降至6.5, 并且COD去除率明显下降, 有酸败趋势, 调整进料p H到4.5经过5天的恢复期, 出水COD逐渐回落到450 mg·L-1左右, 出水p H回升到6.5以上, 表明厌氧反应器处理该废水的进料p H最优为4.5。
4.4 沼气综合利用
厌氧反应器 (UASB) 在处理废水的同时可产生沼气, 沼气是高热值清洁能源, 由经验数据得知, 1m3沼气相当于1kg燃煤。
在厌氧反应器负荷提高阶段, 容积负荷由4.2kg COD· (m3·d) -1提高到8.0kg COD· (m3·d) -1时, 反应器产气量也逐渐增大, 但在负荷调整前后3天, 产气稍有波动, 这与COD的去除率密切相关;当容积负荷由8.0 kg COD· (m3·d) -1提高到9.0kg COD· (m3·d) -1时, 产气量明显降低, 出水COD明显升高, 降低反应器的负荷后, 产气逐渐正常。沼气资源利用项目将玉米淀粉废水中的COD转化成了CH4, 稳定期厌氧反应器每日可产生沼气23000 m3, 供生活和工业 (沼气锅炉) 使用, 沼气锅炉每小时产6t蒸气, 送电厂汽轮机发电。可年可节约燃煤7500t, 直接经济效益493万元, 并具有明
5结语
流式厌氧污泥床反应器 (UASB) 处理淀粉废水, 经过85d的调试, COD容积负荷达到8 kg COD· (m3·d) -1时, 出水COD达到450 mg·L-1~500 mg·L-1, COD去除率达到95%, 沼气产率达到0.36L·kg COD-1, 系统运行稳定, 确定出的工艺参数为:HRT21 h;容积负荷:8.0 kg COD· (m3·d) -1;进料p H值控制在4.5~5.5。关键控制点有:
5.1 每天应对进料的温度、p H值、COD及出水的COD、p H值、SS、VFA进行监测, 防止因COD负荷的冲击引起污泥的流失或系统酸败。
5.2 若废水中含有不溶性悬浮物较多, 需前置沉淀池以去除SS, 控制厌氧进料悬浮物浓度小于1000mg/L。
5.3 U AS B容积负荷直接影响沼气产率, 为实现效益的最大化, 控制厌氧反应器容积负荷在8.0 kg COD· (m3·d) -1左右。
参考文献
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淀粉废水 篇6
其中浮选浓缩工段排水量最大, 大约300 m3/天, CODCr在4000～5000mg/L。蛋白压滤水大约50 m3/天, 其中含有大量的有机蛋白质, 锅炉房冷凝水100 m3/天, 玉米浸泡水做菲汀, 其产生的废水量约50 m3, 废水CODCr浓度在50000～60000mg/L, 且含有SO32-, SO32-浓度在2000 mg/L左右。
针对玉米淀粉废水的以上特征, 该厂废水处理采用了以UASB-接触氧化为主体的废水处理工艺, 工艺流程图如下:
在调试运行期间, 我们研究了温度、pH、SO32-对UASB反应池处理效果的影响及各自需要的控制范围, 并分析了蛋白质、CODCr在各处理单元的降解规律。现将运行调试结果报告如下:
1 工艺流程简述
该废水处理工艺流程见图1, 综合废水经粗细格栅去除大块悬浮物及漂浮物后流入初沉池, 在初沉池旁边设有石灰消解池, 消解后石灰乳与原废水在进水口混合, 实现p H的调节并与悬浮物部分絮凝。这些絮凝后的絮体及没有絮凝的大颗粒悬浮物在初沉池得以沉淀去除。然后废水自流进入调节池, 在调节池实现水质水量的调节后进入气浮池, 气浮主要去除废水中的小颗粒悬浮物及悬浮胶体类物质。然后废水经潜污泵提升进入UASB反应池, 通过UASB反应池中的产酸细菌及产甲烷菌等兼性菌和厌氧菌降解废水中大部分有机物和部分蛋白质。厌氧出水经预曝气沉淀后自流进入两级接触氧化池, 进一步降解废水中的有机物和含氮化合物。经处理过的水在二沉池实现泥水分离, 沉淀出水最后进入人工湿地。人工湿地利用基质—微生物—植物这个复合生态系统的物理、化学和生物的三重协调作用, 通过过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解等来实现对废水的高效净化, 最终废水达标排放。
2 主要构筑物简介
格栅为人工焊制, 工人定期清理栅渣。初次沉淀池:砖混结构, 设计流量21m3/h, 平流式多斗, 水力停留时间8h, 定期排泥。调节池:砖混结构, 水力停留时间12h。气浮装置为成套钢制设备, 水力停留时间40min。UASB反应池:钢混结构, 设计为常温厌氧, 温度在25～30℃, 池容1000m3, 废水停留时间40h, 产生的沼气经管道分别送往锅炉房和厨房。预曝气沉淀池:钢混结构, 水力停留时间45min。接触氧化池:钢混结构, 总容积360m3, 单池容积60m3, 水力停留时间16h。曝气器为散流式曝气器, 填料选用弹性填料。风机选用罗茨鼓风机, 型号SSR-150, Q=11.7m3/min。二沉池采用平流式:钢混结构, 水力停留时间4.5h。人工湿地:砖混结构, 垂直潜流式, 水力停留时间24h, 上面种植芦苇。
3 运行结果与分析
3.1 pH、温度、SO32-对UASB反应池的影响
3.1.1 pH对UASB反应池的影响
该废水原水pH在5.0左右, 废水采用生石灰调节pH, 生石灰经消解后, 石灰乳与原废水在初沉池进水口混合, 通过调节石灰的投加量控制废水的pH高低。调试初期, UASB反应池采用购买的同类淀粉废水颗粒污泥进行培养, 原水pH经调节后在7.0左右, UASB出水pH一直稳定在7.0～7.5之间, 随着污泥量的增加, 进水量也逐渐提高, UASB反应池处理效率也逐步提高。当达到设计负荷后, 稳定运行一段时间, 为了降低石灰用量, 节省人力和财力, 决定调节原水pH至6.5, 同时采用厌氧出水回流, 以出水碱度进一步中和UASB进水酸度。一般情况下, 厌氧反应器出水碱度会高于进水碱度, 可采用出水回流的方式控制来控制反应器的pH, 同时还能起到稀释进水的作用[1], 回流比采用100%。运行一段时间发现, 改变进水pH后, 对UASB反应池的COD处理效率影响不大, 出水pH稳定在7.0～7.5之间。UASB出水挥发性脂肪酸 (VFA) , 稳定在2.0mmol/L左右 (VFA<3.0mmol/L正常) , 运行稳定。当原水pH再降低至6.0时, 发现UASB出水COD略有升高, 处理效率稍微下降, UASB反应池出水pH在7.0左右。在其后的运行过程中, 原水pH的调节一直稳定在6.5左右。这样不仅能节省石灰用量, 减少运行成本, 同时还减少了碳酸钙进入UASB反应池池对颗粒污泥带来的负面影响。
3.1.2 温度对UASB反应池的影响
UASB反应池设计采用常温厌氧, 反应池温度在20～30℃。由于经淀粉车间和锅炉房出来的废水本身有一定的温度, 因此该工艺没有设计加热装置。调试初期, 外界温度12～20℃, 原水温度23～25℃, UASB进水20℃, 出水15℃, UASB处理效果极差, 沼气产量值极低。随着外界环境温度的升高, 以及UASB池本身污泥量的增长, 反应池温度逐渐升高, UASB处理效率同时上升, 当UASB反应池温度升高至19℃时, UASB池处理效率达到40%左右。随着温度继续升高以及厌氧污泥量继续增加, 当UASB反应池温度稳定在25℃时, UASB处理效率达到65%, 沼气产量比原来明显增大。随着调试继续进行, UASB池本身温度进一步升高, 当温度继续升高至29℃左右时, 稳定下来, 此时厌氧处理效率达到80%以上。温度与COD的关系见图2。
因此, 足够高的温度是UASB反应池达到一定COD处理效率的必不可少的因素之一, 在10-30℃之间时, COD处理效率基本随温度的升高而增大。
3.1.3 SO32-对厌氧池处理效率的影响
由于在玉米淀粉生产过程中, 加入亚硫酸对玉米进行浸泡, 从而导致废水中SO32-浓度很高。浸泡液做菲汀后, 生成的菲汀废水中SO32-浓度大概有2000～3000 mg/L, 该股废水跟其它废水混合后的综合废水SO32-大概200 mg/L左右。当含有SO32-的废水进入UASB反应池后, 由于硫酸盐还原菌的生长, 必然导致硫酸盐还原反应的发生, 从而产生H2S气体。在UASB运行过程中, 浓度过高的H2S可以抑制产甲烷菌的活性, 引起UASB反应器负荷降低, 处理效率下降, 甚至导致整个UASB反应器无法正常运行。另外, H2S溶于水中可以增加COD值, 对UASB出水的后续处理带来不利影响, 如果大量的H2S混于沼气中, 还可以增加沼气的净化处理费用。据资料[2]显示, 厌氧生物处理只能在很窄的H2S范围内运行, H2S的质量浓度在11.5mg/L时, 甲烷菌生长最优, 并且对于完全混合的反应器, 以COD/SO42-为指标时, 不同基质中不利于甲烷菌生长的COD/SO42-范围不同见下表:
结合调试过程的经验, 在调试含有SO42-的废水时应注意以下两点:
(1) 若进水的COD/SO42-≥10:1时, 硫酸盐对厌氧反应的影响很小, 可以忽略不计。
(2) 若进水的COD/SO42-<10:1时, 厌氧反应器出水H2S会大幅增加, 对厌氧生物反应会产生明显影响, 此时, 应考虑对进水进行脱硫处理。[3]
本废水进水的COD/SO32-约为27.5, 调试采用的方法是逐渐增加进水中SO32-浓度的方法, 为UASB反应池中微生物的适应留有一定的时间。具体操作方式是, 调试初期严格控制进水中SO32-浓度, 菲汀废水全部外排, 不进入UASB反应池, 随着调试的进行以及反应池内微生物的增长, 慢慢增加菲汀废水的进入量直至全部进入。运行表明, 在进水SO32-浓度在200mg/L左右时对稳定的UASB反应池运行影响不大。
3.2 COD、氨氮在各处理单元的变化规律
从上表可以看出, 初沉池对CODcr有一定的去除作用, 这主要是通过去除废水中的悬浮物而实现的。但是气浮对CODcr的去除作用有限, 这说明一个问题, 该淀粉废水中悬浮物大部分经过初次沉淀池去掉了, 气浮在此起的作用不是很大。而UASB反应池通过兼氧菌和厌氧菌的作用, 去除了废水中的大部分有机物, CODcr去除率达到80%以上。随后的两级接触氧化池CODcr去除率达到了84%。废水经过厌氧和好氧的处理, 剩下的有机物可生化性已经大幅下降, 处理难度增加, 此废水经过最后一道程序——人工湿地后, CODcr出水达到了《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 一级排放标准。
对于氨氮来说, 以上数据表明, 初沉、气浮对氨氮几乎没有去除作用。经过UASB反应池氨氮不降反而升高了很多, 这主要是因为废水中含氮的有机物 (主要是蛋白质) 在反应池中经过氨化菌作用, 转化成了氨氮, 厌氧菌本身生长需要一定氨氮, 而蛋白质氨化生成的氨氮超过了厌氧菌生长对氮的需求。这样就导致氨氮数据的降低主要通过接触氧化和人工湿地的去除才显示出来。
4 结论
4.1
从实际运行效果看, 气浮用在UASB前去除悬浮物所起的作用不大, 可以考虑去掉, 可通过加絮凝剂的方式强化初次沉淀池的沉淀效果。
4.2
酸性废水进入UASB反应池时, 进水pH可以根据实际运行情况, 减少碱的投加量, 充分利用UASB反应池本身的调节功能或采用UASB反应池出水循环的方式中和进水碱度, 从而降低运行成本, 并减少反应池内碳酸钙的富集。
4.3
采用常温厌氧, 在10～30℃之间时, COD处理效率基本随温度的升高而增大。
4.4
当UASB反应池进水的COD/SO4≥10:1时, 硫酸盐对UASB反应池的影响很小, 可以忽略不计。
4.5
在玉米淀粉废水处理中, COD的降解规律基本上是逐级递减, 而氨氮的降解在厌氧过程后会升高, 而后才是递减。
4.6
人工湿地处理技术在玉米淀粉废水污染物处理尤其是氨氮等指标方面有很好的去除效果, 值得借鉴。
摘要：本文研究了UASB-生物接触氧化工艺处理玉米淀粉废水过程中, 温度、pH、SO32-对UASB反应池处理效果的影响及各自需要的控制范围, 并分析了蛋白质、CODCr在各处理单元的降解规律。结果表明, UASB反应池在温度29℃、进水pH6.5、SO32浓度200 mg/L时, 处理效果稳定, CODCr去除率达到80%。蛋白质在各单元的降解规律要比CODCr复杂很多, 降解速率也明显小于CODCr的降解。玉米淀粉废水经过整个工艺的处理, CODCr的总去除率达到了99%, CODCr、氨氮都达到了国家《污水综合排放标准》 (GB 8978-1996) 一级排放标准, 出水稳定。
关键词：UASB反应池,生物接触氧化,SO32-,CODCr,氨氮
参考文献
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[2]缪应祺.废水生物脱硫机理及技术[M].北京:化学工业出版社, 2004.
淀粉废水 篇7
制革工业是目前我国比较高污染的行业,具有污水排放量大,色度深等特点。在鞣前准备工段、鞣制工段和湿加工工段产生的含铬化合物是制革废水中处理难度最大的污染物[2,3]。先前传统的铬鞣工艺采用三价铬盐,但是利用率只有60%左右,大量的铬离子残留在废鞣液中,而且三价铬离子易被氧化成六价铬离子,毒性剧增,同时具有极强的致癌作用,给环境和人类生存带来了严重威胁,所以寻找高效的铬离子吸附剂刻不容缓[4,5]。
本文以红薯淀粉为原料,以环氧氯丙烷为交联剂制备交联淀粉,在此基础上,以交联淀粉为原料,GTA(2,3-环氧丙基三甲基氯化铵)为醚化剂,采用微波辅助半干法制备了交联醚化淀粉,研究了交联醚化淀粉对废水中金属离子Ag+、Cu2+、Zn2+、Cr6+ 的吸附性能。为进一步研究制革工业中废水的处理提供实验借鉴。
1实 验
1.1实验材料及试剂
红薯淀粉,汉中市某超市购买;废水,陕西某冶炼厂;环氧氯丙烷、氯化钠、氢氧化钠、盐酸、乙醇,市售分析纯 (AR);2,3 - 环氧丙基 三甲基氯 化铵(GTA),实验室自制。
1.2实验仪器
TAS- 990型原子吸收分光光度计,中国北京普通仪器公司;磁力加热搅拌器,常州博远实验分析仪;WF- 2000微波快速反应系统,上海屹尧分析仪器有限公司;760CRT型紫外可见分光光度计,美国瓦里安中国有限责任公司;标准检验筛,浙江上虞市道墟张兴纱筛厂;DGG- 9140B型电热恒温鼓风干燥箱,上海森信实验仪器有限公司;HH- 2型电热恒温水浴锅,北京科伟永兴仪器有限公司;恒温水浴锅,北京医疗设备总厂;旋片式真空泵,上海沪冈真空泵制造有限公司;JY3002型电子天平,上海精密科学仪器有限公司;LD5- 10型低速离心机,北京京立离心机有限公司。
1.3交联淀粉的制备[6,7]
称取20.00 g淀粉置于烧杯中,用5%的Na Cl溶液配成40%的淀粉乳,混合均匀后,用一定量8%的Na OH溶液调节至适合p H范围,加入适量的环氧氯丙烷,于30℃~50℃下在恒温水浴锅中反应3~5 h,反应过程中不断搅拌,取出后用HCl调节至p H6.5左右,用乙醇洗涤,过滤,干燥,研磨得到产品。
1.4交联醚化淀粉的制备
准确称取一定量的Na OH溶解在蒸馏水中,再加入GTA并搅拌均匀。将混合液缓慢并均匀地滴加在20.00 g交联淀粉中,边滴加边搅拌,充分混合后将产品在室温下静置30 min,使淀粉均匀浸透。然后置于微波炉中,在设定微波功率和温度下,加热反应一定时间(每隔2 min将产品拿出搅拌,使其充分反应,以防温度过高使产品糊化)。反应结束后取出产物,冷却至室温;以体积分数为75%的乙醇溶液洗涤2次,在60℃烘干至恒重,即得醚化交联淀粉[8]。经实验验证交联醚化淀粉的最佳制取条件为Na OH添加量为1.20 g,GTA添加量2.40 g,微波时间15 min,温度55℃,功率400 W[9]。
1.5交联醚化淀粉对金属离子的吸附性能测试
量取10 m L废水于100 m L容量瓶中,定容后制备得到稀释10倍的废水溶液,调节p H值,取10 m L稀释后的废水于15 m L离心管内,投入交联醚化淀粉,震荡一定时间后,离心,取上清液,用火焰原子吸收分光光度计测量Ag+、Cu2+、Zn2+、Cr6+ 的残留浓度。
2结果与讨论
2.1交联醚化淀粉投入量对吸附性能的影响
量取10 m L废水于100 m L容量瓶中,定容后制备得到稀释10倍的废水溶液,调节p H在6.5左右,取10 m L稀释后的废水于15 m L离心管内,分别投入0.3 g、0.5 g、0.7 g、0.9 g、1.1 g的交联醚化淀粉,震荡一定时间后,离心,取上清液,用火焰原子吸收分光光度计测量Ag+、Cu2+、Zn2+、Cr6+ 的残留浓度如表1—表4所示。
由表1—表4,以淀粉投入量为横坐标,残余金属浓度为纵坐标作图,如图1—图4所示。
由图1—图4可知,当交联淀粉的投入量增加时废水中金属离子的浓度随之降低,当投入量达到某一值时,金属离子的改变很小,这个投入值根据离子类别的不同也有所不同。此实验表明:在利用交联醚化淀粉处理废水中的金属离子是可以适量的增加投入量来提高吸附效果,但是到达吸附峰值后再加大投入量会造成吸附剂的浪费。故选择交联醚化淀粉的最佳投入量为0.7 g。
2.2不同 p H 对交联醚化淀粉吸附性能的影响
量取10 m L废水于100 m L容量瓶中,定容后制备得到稀释10倍的废水溶液,调节p H在3、5、7、9、11,取10 m L稀释后的废水于15 m L离心管内,分别投入0.7 g的交联醚化淀粉,震荡一定时间后,离心,取上清液,用火焰原子吸收分光光度计测量Ag+、Cu2+、Zn2+、Cr6+的残留浓度如表5—表8所示。
由表5—表8,以废水p H为横坐标,残余金属浓度为纵坐标作图,如图5—图8所示。
由图5—图8可知,当p H为中性时交联醚化淀粉对废水中重金属离子的吸附效果最佳,p H偏酸或偏碱时效果不理想。此实验表明:使用交联醚化淀粉处理废水中的金属离子时,应尽量调节废水的p H在6~7的范围内,以提高交联醚化淀粉对废水中金属离子的吸附效果。
2.3 交联醚化淀粉的红外光谱分析结果
交联醚化淀粉的红外光谱图见图9。
如图9所示,除了在1007 cm-1、2361 cm-1、2900 cm- 1、3274 cm- 1处出现非对称的C—O—C伸缩振动、C—伸缩和骨架振动峰,淀粉的特征吸收峰外,交联醚化淀粉在1427 cm-1 处还有一个C==O伸缩振动峰,证明反应过程中淀粉的羟基被乙酰基取代。
3结 论
(1)从投入量对吸附性能影响实验可以看出交联醚化淀粉的投入量对其吸附性能有很大的影响,投入量增加,吸附效果增强,到达某一值时增强效果变得极小。在利用交联醚化淀粉处理废水中的金属离子时,可以适量地增加投入量来提高吸附效果,但是到达吸附峰值后,再加大投入量会造成吸附剂的浪费。
(2) 从废水p H对淀粉吸附性能影响实验可以看出,废水p H为6.5左右时淀粉吸附效果最佳,偏酸或偏碱都使吸附效果降低。在使用交联醚化淀粉处理废水中的金属离子时,应尽量调节废水的p H在6~7的范围内,以提高交联醚化淀粉对废水中金属离子的吸附效果。
(3) 从实验结果看,当交联醚化淀粉投放量为0.7 g时,Ag+ 和Cu2+、Cr6+ 可以达到国家污水排放标准,而Zn2+ 不能达到,但去除率可达69%。
摘要：本文以红薯淀粉为原料,氢氧化钠为催化剂、环氧氯丙烷为交联剂制备交联淀粉,在此基础上,以交联淀粉为原料,GTA(2,3-环氧丙基三甲基氯化铵)为醚化剂,采用微波辅助半干法制备了交联醚化淀粉,研究了交联醚化淀粉对废水中金属离子Ag+、Cu2+、Zn2+、Cr6+的吸附性能。实验结果表明:增加交联醚化淀粉投入量有助于提高吸附性能,当其投放量为0.7g,废水p H在6.5时,吸附效果最佳。
关键词：淀粉,交联,醚化,制备,吸附性能
参考文献
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淀粉废水 篇8
在淀粉生产过程所排放的废水中含有大量有机污染物,主要是溶解性淀粉和少量的蛋白质。马铃薯淀粉废水属于中高浓度有机废水,其COD值通常为1 000～30 000 mg/L[1]。目前,马铃薯淀粉废水主要采用生化法处理。
Fenton试剂是H2O2与Fe2+组合形成的一种氧化剂,具有极强氧化能力的。本试验采用Fenton试剂氧化处理马铃薯淀粉废水,通过试验研究探索马铃薯淀粉生产废水采用物化法处理的可行性。
1 材料与方法
1.1 试验仪器与试剂
主要试验仪器: HI98128防水型pH测试笔、恒温振荡仪、80-2型台式低速离心机。
主要试验试剂: 稀释30% H2O2至H2O2 浓度为0.98 mol/L ;配制硫酸亚铁溶液至Fe2+浓度为0.98 mol/L。
废水来源:马铃薯淀粉废水取自某马铃薯淀粉加工企业。实测COD=5 500～6 000 mg/L,pH=6.8。
1.2 分析方法与测试
COD采用重铬酸钾法;pH采用HI98128防水型pH测试笔进行测定。
2 结果与讨论
2.1 H2O2/Fe2+对COD去除量的影响
取9份100 mL水样于锥形瓶中,投加Fenton试剂,其中H2O2和Fe2+溶液的体积比(mL∶mL)分别为5∶6、5∶5、5∶4、5∶3、5∶2、5∶1、6∶1、7∶1,8∶1,在振荡器上振荡30 min后用离心机离心10 min,取上清液测定反应后的指标。试验中COD去除量及反应后pH值随H2O2/Fe2+的变化关系如图1所示。
从图1可以看出,COD的去除量随H2O2/Fe2+(mL/mL)的变化规律是先增后减,Fenton试剂中H2O2/Fe2+(mL/mL)=5:2时COD的去除量最高,达到48.5gCOD/molH2O2。H2O2和Fe2+投加量对COD的去除量具有重要影响。这是因为H2O2 是·OH的捕捉剂, H2O2投加量过高会使最初产生的·OH消失;而Fe2+投加量过高也不利于·OH的产生[2]。
本试验淀粉废水pH等于6.80,从反应后水样的pH与H2O2/Fe2+的关系可知,不同H2O2/Fe2+条件下,反应后水样的pH均降至2～3之间,这和文献[3]报道的一致。
2.2 反应时间对COD去除率的影响
实测马铃薯淀粉废水的COD值为5 782.7 mg/L,按H2O2/Fe2+(mL/mL)=5∶2投加Fenton试剂,试验过程中COD去除率和pH随时间变化关系如图2所示。
由图2可见,在反应10 min后,COD去除率为66.4%;之后,随着反应时间的增加,COD去除率略微增加但不明显。废水的pH则降低至2～3。可见Fenton氧化的速率是很快的,在实际应用中反应时间确定为30 min即可满足要求。
2.3 pH对COD去除率的影响
取9份100 mL水样于锥形瓶中以稀硫酸和NaOH分别调节水样的pH值为1～9,按最佳配比, Fenton试剂投加量为H2O2=5 mL,FeSO4·7H2O=2 mL。试验中,不同pH下的COD去除率和反应后的pH如图3所示。
据罗刚等人研究,Fenton试剂的最佳氧化pH为3～5[3];而卢义程等在Fenton试剂处理乳化废水中发现,原水的pH 值9.35 时, Fenton 氧化的COD去除率最高[4]。本试验中,废水pH<7时,随着pH的增加COD去除率逐渐增加,在pH<6时尤为明显;pH>7时,随着pH的升高,COD的去除率略微下降,但趋势平缓;pH=7.02时COD的去除率达到最高,为75.7%。马铃薯淀粉废水为弱酸性废水,pH在6.8左右,接近最适pH值,因此采用Fenton氧化处理时可不进行pH调节。反应后,废水的pH均降至2～3。因此,pH值变化对Fenton试剂处理马铃薯淀粉废水的效果影响不大。这可能是因为反应体系中投加H2O2和Fe2 +后使得pH值下降至最佳pH值附近,导致pH值的影响不显著[4]。
2.4 温度对COD去除率的影响
取5份100 mL水样于锥形瓶中,分别控制反应温度为5、10、15、20、25 ℃,测得反应30 min后COD去除量与温度的关系如图4所示。
从图4可以看出,COD的去除量随温度升高而逐渐增加,但增加的量较小。但从5 ℃到25 ℃,COD的去除量从47.1 gCOD/mol H2O2增加到49.4 g COD/mol H2O2。温度对Fenton氧化处理马铃薯淀粉废水的影响较小,这可能是因为该反应为放热反应所致。因此,Fenton氧化较适用于北方温度较低的马铃薯淀粉废水的处理。
3 结 语
通过Fenton试剂氧化处理马铃薯淀粉废水的试验,可得出以下几点结论。
(1)Fenton氧化可以有效地降低马铃薯淀粉废水的COD。在H2O2/Fe2+(mL/mL)=5:2时处理效果最佳,COD的去除量最高达到48.5 g COD/mol H2O2;
(2)Fenton氧化处理马铃薯淀粉废水的反应速率很快,反应10 min后,COD的变化就不太明显;
(3)废水pH值变化对Fenton试剂处理马铃薯淀粉废水的效果影响不大。pH=7.02时COD的去除率达到最高,故实际应用中可以不调节废水的pH直接进行处理。
(4)温度对Fenton氧化处理马铃薯淀粉废水的影响较小,这对处理北方低温马铃薯淀粉废水极其有利。
摘要：马铃薯淀粉废水属于中高浓度有机废水。采用Fenton试剂氧化处理马铃薯淀粉废水,试验结果表明:H2O2/Fe2+=5∶2时对马铃薯淀粉废水的氧化处理效果最佳,COD去除量最高达到48.5g COD/mol H2O2;废水pH值在7.02左右时COD去除量最高,因此实际马铃薯废水采用Fenton氧化处理时无需进行pH调节;Fenton氧化反应速率高,且受温度影响小,故该处理方法适用于北方低温马铃薯淀粉废水的处理。
关键词：Fenton,马铃薯淀粉废水,COD去除量,pH,温度
参考文献
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淀粉废水 篇9
本工作采用过硫酸铵作为引发剂, 丙烯酰胺为单体, 十二烷基磺酸钠为乳化剂, 以乳液聚合方法合成丙烯酰胺接枝木薯淀粉 (接枝淀粉) , 通过Statistical Analysis System (SAS) 软件统计分析得出最佳工艺, 并考察了接枝淀粉对橡胶废水的絮凝处理效果及特点。
1 实验部分
1.1 试剂和仪器
木薯淀粉 (淀粉) :海南省琼中淀粉厂;丙烯酰胺 (单体) :化学纯;过硫酸铵、十二烷基磺酸钠、丙酮:分析纯。
傅里叶变换红外光谱仪:美国尼高力仪器公司;721型紫外-可见分光光度计:南京第四分析仪器有限公司。
1.2 接枝淀粉的制备
将一定量的淀粉及100 mL蒸馏水加入三口烧瓶中, 90 ℃水浴搅拌糊化30 min, 迅速冷却到所需合成温度, 加入乳化剂, 搅拌5～10 min后加入一定量的单体, 淀粉与单体总质量为10 g, 乳化剂加入量为2% (质量分数) , 搅拌10～20 min后加入引发剂, 恒温搅拌反应3 h。用丙酮洗涤至白色沉淀完全析出, 将白色沉淀于60 ℃烘干, 即得粗接枝淀粉。称取一定量的粗接枝淀粉, 用丙酮作溶剂, 在索氏抽提器中抽提24 h, 以完全除去均聚物, 将抽提物干燥至恒重, 即得接枝淀粉。
1.3 主要考察指标
按式 (1) ～式 (3) 计算单体转化率 (C, %) 、接枝率 (PG, %) 及接枝效率 (GE, %) [18,19]。
undefined (1)
undefined (2)
undefined (3)
式中, m0、m1、m2和m3分别为淀粉、单体、粗接枝淀粉和接枝淀粉的质量, g。
1.4 橡胶废水的絮凝处理
取200 mL经氧化塘处理过的橡胶废水, 加入接枝淀粉, 静置24 h后取上清液, 在500 nm处测定吸光度。
1.5 分析方法
采用红外光谱仪测定淀粉及接枝淀粉的结构。采用SAS统计软件分别对单体转化率、接枝率及接枝效率3个考察指标进行各因子显著性方差分析及平均效果显著分析。先依据各因子间的组合效果, 得出3个不同考察指标各因子优势组合, 再与废水处理效果进行综合分析, 筛选出能满足生产需求的因子优势组合。
2 结果与讨论
2.1 正交实验结果及分析
采用正交实验法, 选用L9 (34) 正交设计表, 考察m (淀粉) ∶m (单体) 、合成温度、引发剂加入量 (质量分数, 下同) 对接枝共聚反应中单体转化率、接枝率及接枝效率的影响, 正交实验因素水平见表1, 正交实验结果见表2。
2.2 对单体转化率的分析
各因素对单体转化率的显著性方差分析见表3。由表3可见:因素A、B对单体转化率的影响都达显著水平;各因素总变异和的大小顺序为B>A>C, 说明合成温度对单体转化率的影响最大, 其次是m (淀粉) ∶m (单体) , 引发剂加入量的影响最小;以单体转化率为考察指标时, 最好的工艺条件组合为A3B3C2, 即m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5, 合成温度60 ℃, 引发剂加入量2.4%。
2.3 对接枝率的分析
各因素对接枝率的显著性方差分析见表4。由表4可见:因素A、B对接枝率的影响为极显著, 因素C为显著;各因素总变异和F的大小顺序为A>B>C, 说明m (淀粉) ∶m (单体) 对接枝率的影响最大, 其次是合成温度, 引发剂加入量影响最小;以接枝率为考察指标时, 最好的工艺条件组合是A3B3C3, 即m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5, 合成温度60 ℃, 引发剂加入量4.0 g。
注:*为显著水平。
注:*为显著水平, **为极显著水平。
2.4 对接枝效率的分析
各因素对接枝效率的显著性方差分析见表5。由表5可见:因素A、B对接枝效率的影响为极显著, 因素C为显著:各因素总变异和的大小顺序为B>A>C, 说明合成温度对接枝效率的影响最大, 其次是m (淀粉) ∶m (单体) , 引发剂加入量的影响最小;以接枝效率为考察指标时, 最好的工艺条件组合是A3B3C3, 即m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5, 合成温度60 ℃, 引发剂加入量4.0 g。
通过以上分析, m (淀粉) ∶m (单体) 与合成温度对单体转化率、接枝率及接枝效率影响都为显著, 引发剂加入量影响为不显著。依据成本原则, 综合以上可以得出当m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5、合成温度为60 ℃、引发剂加入量为2.4 g时, 可以得到比较理想的接枝效果, 此时单体转化率、接枝率及接枝效率分别为74.7%, 69.8%, 74.9%。
注:*为显著水平。
2.5 接枝淀粉的红外分析
接枝淀粉与淀粉的红外光谱谱图见图1。由图1可见:在3 125 cm-1处出现淀粉的—OH伸缩振动特征峰, 在2 895 cm-1处出现明显的饱和烃的C—H键伸缩振动特征峰, 在1 040～1 160 cm-1处出现C—O键的伸缩振动特征峰;在接枝淀粉的红外光谱谱图中, 在2 950～3 278 cm-1处, 接枝淀粉的峰形明显变强, 原因是—OH与—NH2的伸缩振动特征吸收峰相互叠加而产生, 在1 660 cm-1处出现了酰胺基团中羰基undefined键的伸缩振动特征峰, 在1 250～1 310 cm-1处产生了C—N的吸收峰, 说明淀粉已经接枝上丙烯酰胺。
2.6 橡胶废水的絮凝处理效果
采用合成的接枝淀粉对橡胶废水进行絮凝处理。接枝淀粉加入量对橡胶废水吸光度的影响见图2。由图2可见:当接枝淀粉加入量为0.35 g/L时, 橡胶废水的吸光度由0.164降为0.073, 脱色率为55.5%。
3 结论
a) 以丙烯酰胺为单体, 过硫酸铵作为引发剂, 十二烷基磺酸钠为乳化剂, 采用乳液聚合方法合成接枝淀粉。采用正交实验及SAS统计分析得出最佳的合成条件为m (淀粉) ∶m (单体) =1.0 ∶1.5, 合成温度60 ℃, 引发剂加入量2.4%。
b) 在最佳实验条件下, 单体转化率、接枝率及接枝效率分别为74.7%, 69.8%, 74.9%。红外光谱证实了木薯淀粉丙烯酰胺的接枝淀粉的存在。