海绵铁处理酱油废水实验研究

刘艳娟

(唐山学院环境与化学工程系,河北唐山 063000)

海绵铁处理酱油废水实验研究

刘艳娟

(唐山学院环境与化学工程系,河北唐山 063000)

采用静态实验对海绵铁处理酱油废水进行了研究,从海绵铁粒径、投加量、废水p H值和反应时间四个方面研究了对处理效果的影响。结果表明,海绵铁处理酱油废水的最适条件:在原水COD浓度-500 m g·L-1、反应时间60 min、中性或弱酸性环境、海绵铁投加量20 g、粒径0.5～1.0 mm情况下,海绵铁对废水COD、色度的去除率分别达到了35.3%和49.6%。

海绵铁;酱油废水;色度;COD

酱油废水主要来源于原料处理、制曲、发酵等工序,具有色度和盐度高、水质和水量冲击负荷大、污染物成分复杂等特点[1],目前国内通常采用生化处理,后续活性炭、焦炭吸附过滤工艺[2],但在好氧阶段出现废水的“返色”现象,导致色度随曝气时间延长反升不降,增加了废水处理难题。

海绵铁是一种新型水处理材料,已有研究成果表明,海绵铁以其优越的特性在降解助色大分子物质中起到了至关重要的作用[3]。在酱油废水处理过程中投加海绵铁颗粒,可提高废水的可生化性,有效抑制好氧阶段的返色。本实验对海绵铁处理酱油废水进行了研究,以考察最佳的反应条件。

1 实验材料

1.1 酱油废水水质

实验用水取自唐山市某酿造厂车间,废水水质指标见表1。

表1 酱油废水水质

1.2 实验仪器

恒温摇床;带250 mL锥形瓶的全玻璃回流装置;p Hs-2C型p H计。

1.3 实验材料

本实验中海绵铁购自河南某水处理公司,具体成分见表2。

表2 海绵铁的组成及各项性能指标

1.4 实验方法

量取一定量的酱油废水于锥形瓶中,加入适量的海绵铁,室温下在转速为120 r/min的恒温振荡器中反应一段时间,静置30 min,取上层清液分析检测各项指标。测定COD采用重铬酸盐法,色度用稀释倍数法[4]。

2 结果与讨论

2.1 海绵铁投加量对实验的影响

在海绵铁粒径为0.5～1.0 mm,反应时间在60 min条件下,改变海绵铁用量,以考察对废水处理效果的影响,色度和COD去除效果见图1。

图1 海绵铁用量对COD和色度去除效果的影响

由图1可知,随着海绵铁投加量的增加,废水中COD和色度的去除率明显提高。加入20 g海绵铁时去除率能取得比较好的效果,去除率分别为38%,66%。当海绵铁的投加量进一步增加时,去除率趋于缓和并且略有下降,这说明反应生成的 Fe2+等无机离子可能随过滤进入水样引起了干扰,导致色度和水中还原物质的增加。因此,本实验条件下海绵铁用量以20 g为宜。

2.2 原水COD浓度对处理效果的影响

酱油废水100 mL,海绵铁粒径0.5～1.0 mm,反应时间60 min,改变废水浓度考察对废水处理效果的影响,如图2所示。

图2 废水COD浓度对处理效果的影响

从图2看出,废水COD浓度在540～3 200 mg/L范围内时,随进水COD浓度的增大,海绵铁对COD的去除率和色度去除率总体呈下降趋势,COD去除率变化趋势平缓,从34.20%降至28.66%;色度去除率明显的下降,从93.45%降至43.25%。由此可见,海绵铁处理中高浓度的酱油废水具有较好的处理效果,色度去除率可达40%以上,COD去除率达30%。

2.3 海绵铁粒径对处理效果影响

酱油废水100 mL,投加量20 g,振荡时间60 min,改变海绵铁粒径以考察对废水处理的效果。结果见图3。

由图3可知,粒径为0.5～1.0 mm,海绵铁对废水COD、色度的去除率达到最高,分别为42.47%和70.58%。分析上述规律可知,海绵铁粒径越小,单位重量海绵铁中所含的海绵铁颗粒越多,所形成的原电池就多,使电极反应、絮凝过程、电场作用增加。另外,海绵铁粒径越小,比表面积越大,在其他条件相同的条件下,比表面能高,吸附作用强,去除效果就好。但考虑在实际运行中,海绵铁粒径越小,其磨损率越大,水阻力加大,成本增高。综合考虑,选取0.5～1.0 mm粒径的海绵铁为宜。

图3 海绵铁粒径对色度和COD去除效果的影响

2.4 反应时间对处理效果的影响

酱油废水100 m L,海绵铁粒径0.5～1.0 mm,投加量20 g,改变反应时间以考察对废水的处理效果。结果见图4。

图4 反应时间对COD和色度去除率的影响

由图4可知,随反应时间不断延长,COD和色度的去除率均呈上升趋势,60 min时分别达到37.82%和64.58%。分析原因主要是随海绵铁和废水接触时间的延长,溶液中的各种反应进行地更充分,由此提高了去除效率。考虑到在实际运行中费用及处理效果等因素,故反应时间选择60 min为宜。

2.5 p H值对处理效果的影响

酱油废水100 mL,在废水的浓度和海绵铁的投加量不变的条件下,海绵铁粒径0.5～1.0 mm,投加量20 g,振荡时间60 min,用3%的 H2SO4,4%的NaOH和酚酞溶液调节p H值,考察不同的p H值对废水处理效果的影响,结果见图5。

图5 废水pH对COD和色度去除效果的影响

由图5可知,在酸性和中性条件下,海绵铁对废水COD和色度的去除率分别达到33%和49%以上;而在碱性条件下,随着p H值的增大,对废水COD和色度的去除率却呈现下降趋势。

分析变化规律可能是由于电极反应中海绵铁及其新生态的[H],Fe2+等与废水中某些组分发生了氧化还原反应。另外,氧的标准电极电位在酸性介质中高,降低废水的p H值可相应的提高氧的电极电位,可促进电极反应进行,同时有利于去除海绵铁表面的钝化物质,增加有效的反应面积,提高反应速度。酱油废水偏弱酸性,因此研究中可不考虑调整p H值,p H值可控制在弱酸性或中性。

2.6 最佳实验条件

在废水水样100 mL、原水COD浓度-500 mg·L-1、反应时间60 min、中性或弱酸性环境、海绵铁投加量为20 g、粒径0.5～1.0 mm最佳的反应条件情况下,废水处理效果见表3。

表3 最佳反应条件下的处理效果

从表3可知,海绵铁在最佳实验条件下对废水COD、色度的去除率分别达到了35.3%和49.6%的去除效果。

3 结论

(1)海绵铁处理酱油废水是由电化学作用、氧化还原、电场作用、絮凝沉淀以及物理吸附等共同作用的结果。静态实验结果表明,当p H为弱酸性或中性、海绵铁粒径0.5～1.0 mm、投加量20 g、反应时间60 min时,对废水色度和COD的去除效果分别达到了35.3%和49.6%。

(2)海绵铁可用于高色度、高浓度有机废水的预处理,有利于降低后续生物处理负荷。

[1] 赵晓.廊道式污水处理设施处理酱油废水的实验研究[D].北京:中国地质大学,2006.

[2] 田禹,郑蕾.酱油废水混凝处理的特征及机理研究[J].环境科学学报,2004,24(2):275280.

[3] 沈丽娜,杨敏学.海绵铁预处理含酚废水的静态研究[J].兰州交通大学学报,2004,(01):1-4.

[4] 国家环保局.水和废水监测分析方法[S].4版.北京:中国环境科学出版社,2002.

(责任编校:李秀荣)

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

刘艳娟(1975-),女,讲师,硕士,主要从事水处理方面的教学及科研。