海綿鐵處理醬油廢水實驗研究

劉艷娟

(唐山學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程系,河北唐山 063000)

海綿鐵處理醬油廢水實驗研究

劉艷娟

(唐山學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程系,河北唐山 063000)

采用靜態(tài)實驗對海綿鐵處理醬油廢水進(jìn)行了研究,從海綿鐵粒徑、投加量、廢水p H值和反應(yīng)時間四個方面研究了對處理效果的影響。結(jié)果表明,海綿鐵處理醬油廢水的最適條件:在原水COD濃度-500 m g·L-1、反應(yīng)時間60 min、中性或弱酸性環(huán)境、海綿鐵投加量20 g、粒徑0.5～1.0 mm情況下,海綿鐵對廢水COD、色度的去除率分別達(dá)到了35.3%和49.6%。

海綿鐵;醬油廢水;色度;COD

醬油廢水主要來源于原料處理、制曲、發(fā)酵等工序,具有色度和鹽度高、水質(zhì)和水量沖擊負(fù)荷大、污染物成分復(fù)雜等特點[1],目前國內(nèi)通常采用生化處理,后續(xù)活性炭、焦炭吸附過濾工藝[2],但在好氧階段出現(xiàn)廢水的“返色”現(xiàn)象,導(dǎo)致色度隨曝氣時間延長反升不降,增加了廢水處理難題。

海綿鐵是一種新型水處理材料,已有研究成果表明,海綿鐵以其優(yōu)越的特性在降解助色大分子物質(zhì)中起到了至關(guān)重要的作用[3]。在醬油廢水處理過程中投加海綿鐵顆粒,可提高廢水的可生化性,有效抑制好氧階段的返色。本實驗對海綿鐵處理醬油廢水進(jìn)行了研究,以考察最佳的反應(yīng)條件。

1 實驗材料

1.1 醬油廢水水質(zhì)

實驗用水取自唐山市某釀造廠車間,廢水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

表1 醬油廢水水質(zhì)

1.2 實驗儀器

恒溫?fù)u床;帶250 mL錐形瓶的全玻璃回流裝置;p Hs-2C型p H計。

1.3 實驗材料

本實驗中海綿鐵購自河南某水處理公司,具體成分見表2。

表2 海綿鐵的組成及各項性能指標(biāo)

1.4 實驗方法

量取一定量的醬油廢水于錐形瓶中,加入適量的海綿鐵,室溫下在轉(zhuǎn)速為120 r/min的恒溫振蕩器中反應(yīng)一段時間,靜置30 min,取上層清液分析檢測各項指標(biāo)。測定COD采用重鉻酸鹽法,色度用稀釋倍數(shù)法[4]。

2 結(jié)果與討論

2.1 海綿鐵投加量對實驗的影響

在海綿鐵粒徑為0.5～1.0 mm,反應(yīng)時間在60 min條件下,改變海綿鐵用量,以考察對廢水處理效果的影響,色度和COD去除效果見圖1。

圖1 海綿鐵用量對COD和色度去除效果的影響

由圖1可知,隨著海綿鐵投加量的增加,廢水中COD和色度的去除率明顯提高。加入20 g海綿鐵時去除率能取得比較好的效果,去除率分別為38%,66%。當(dāng)海綿鐵的投加量進(jìn)一步增加時,去除率趨于緩和并且略有下降,這說明反應(yīng)生成的 Fe2+等無機(jī)離子可能隨過濾進(jìn)入水樣引起了干擾,導(dǎo)致色度和水中還原物質(zhì)的增加。因此,本實驗條件下海綿鐵用量以20 g為宜。

2.2 原水COD濃度對處理效果的影響

醬油廢水100 mL,海綿鐵粒徑0.5～1.0 mm,反應(yīng)時間60 min,改變廢水濃度考察對廢水處理效果的影響,如圖2所示。

圖2 廢水COD濃度對處理效果的影響

從圖2看出,廢水COD濃度在540～3 200 mg/L范圍內(nèi)時,隨進(jìn)水COD濃度的增大,海綿鐵對COD的去除率和色度去除率總體呈下降趨勢,COD去除率變化趨勢平緩,從34.20%降至28.66%;色度去除率明顯的下降,從93.45%降至43.25%。由此可見,海綿鐵處理中高濃度的醬油廢水具有較好的處理效果,色度去除率可達(dá)40%以上,COD去除率達(dá)30%。

2.3 海綿鐵粒徑對處理效果影響

醬油廢水100 mL,投加量20 g,振蕩時間60 min,改變海綿鐵粒徑以考察對廢水處理的效果。結(jié)果見圖3。

由圖3可知,粒徑為0.5～1.0 mm,海綿鐵對廢水COD、色度的去除率達(dá)到最高,分別為42.47%和70.58%。分析上述規(guī)律可知,海綿鐵粒徑越小,單位重量海綿鐵中所含的海綿鐵顆粒越多,所形成的原電池就多,使電極反應(yīng)、絮凝過程、電場作用增加。另外,海綿鐵粒徑越小,比表面積越大,在其他條件相同的條件下,比表面能高,吸附作用強(qiáng),去除效果就好。但考慮在實際運行中,海綿鐵粒徑越小,其磨損率越大,水阻力加大,成本增高。綜合考慮,選取0.5～1.0 mm粒徑的海綿鐵為宜。

圖3 海綿鐵粒徑對色度和COD去除效果的影響

2.4 反應(yīng)時間對處理效果的影響

醬油廢水100 m L,海綿鐵粒徑0.5～1.0 mm,投加量20 g,改變反應(yīng)時間以考察對廢水的處理效果。結(jié)果見圖4。

圖4 反應(yīng)時間對COD和色度去除率的影響

由圖4可知,隨反應(yīng)時間不斷延長,COD和色度的去除率均呈上升趨勢,60 min時分別達(dá)到37.82%和64.58%。分析原因主要是隨海綿鐵和廢水接觸時間的延長,溶液中的各種反應(yīng)進(jìn)行地更充分,由此提高了去除效率。考慮到在實際運行中費用及處理效果等因素,故反應(yīng)時間選擇60 min為宜。

2.5 p H值對處理效果的影響

醬油廢水100 mL,在廢水的濃度和海綿鐵的投加量不變的條件下,海綿鐵粒徑0.5～1.0 mm,投加量20 g,振蕩時間60 min,用3%的 H2SO4,4%的NaOH和酚酞溶液調(diào)節(jié)p H值,考察不同的p H值對廢水處理效果的影響,結(jié)果見圖5。

圖5 廢水pH對COD和色度去除效果的影響

由圖5可知,在酸性和中性條件下,海綿鐵對廢水COD和色度的去除率分別達(dá)到33%和49%以上;而在堿性條件下,隨著p H值的增大,對廢水COD和色度的去除率卻呈現(xiàn)下降趨勢。

分析變化規(guī)律可能是由于電極反應(yīng)中海綿鐵及其新生態(tài)的[H],Fe2+等與廢水中某些組分發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。另外,氧的標(biāo)準(zhǔn)電極電位在酸性介質(zhì)中高,降低廢水的p H值可相應(yīng)的提高氧的電極電位,可促進(jìn)電極反應(yīng)進(jìn)行,同時有利于去除海綿鐵表面的鈍化物質(zhì),增加有效的反應(yīng)面積,提高反應(yīng)速度。醬油廢水偏弱酸性,因此研究中可不考慮調(diào)整p H值,p H值可控制在弱酸性或中性。

2.6 最佳實驗條件

在廢水水樣100 mL、原水COD濃度-500 mg·L-1、反應(yīng)時間60 min、中性或弱酸性環(huán)境、海綿鐵投加量為20 g、粒徑0.5～1.0 mm最佳的反應(yīng)條件情況下,廢水處理效果見表3。

表3 最佳反應(yīng)條件下的處理效果

從表3可知,海綿鐵在最佳實驗條件下對廢水COD、色度的去除率分別達(dá)到了35.3%和49.6%的去除效果。

3 結(jié)論

(1)海綿鐵處理醬油廢水是由電化學(xué)作用、氧化還原、電場作用、絮凝沉淀以及物理吸附等共同作用的結(jié)果。靜態(tài)實驗結(jié)果表明,當(dāng)p H為弱酸性或中性、海綿鐵粒徑0.5～1.0 mm、投加量20 g、反應(yīng)時間60 min時,對廢水色度和COD的去除效果分別達(dá)到了35.3%和49.6%。

(2)海綿鐵可用于高色度、高濃度有機(jī)廢水的預(yù)處理,有利于降低后續(xù)生物處理負(fù)荷。

[1] 趙曉.廊道式污水處理設(shè)施處理醬油廢水的實驗研究[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué),2006.

[2] 田禹,鄭蕾.醬油廢水混凝處理的特征及機(jī)理研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2004,24(2):275280.

[3] 沈麗娜,楊敏學(xué).海綿鐵預(yù)處理含酚廢水的靜態(tài)研究[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報,2004,(01):1-4.

[4] 國家環(huán)保局.水和廢水監(jiān)測分析方法[S].4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002.

(責(zé)任編校:李秀榮)

Study of the Treatment of Sauce Wastewater by Sponge Iron

LIU Yan-juan
(Department of Environmental and Chemical Engineering,Tangshan College,Tangshan 063000,China)

Sauce wastewater is typically the high concentration in COD concentration and color. Process parameters to remove pollution in sauce wastewater were researched by using static experiments.Static test is conducted in sponge iron particle size,the amount of sponge iron,p H and reaction time.The best treatment conditions is:COD density is 2500 mg·L-1,the reaction time 60 minutes,the liquid condition is neutral or faintly acid,the adding quantity of sponge iron 20 gram s and the grain diameter 0.5～1.0 mm.Under this condition,the removal rate of COD and color is 35.3%and 49.6%respectively.

sponge iron;sauce wastewater;color;COD

X79-

A

1672-349X(2010)06-0072-02

2010-11-03

劉艷娟(1975-),女,講師,碩士,主要從事水處理方面的教學(xué)及科研。