方紅新,沈園園,高正華,李習(xí)紅
(安徽國星生物化學(xué)有限公司,安徽省雜環(huán)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,安徽 當(dāng)涂 243100)
安徽國星生物化學(xué)有限公司主要采用乙醇氧化法合成乙醛,該工藝產(chǎn)生大量的乙醛廢水。該類廢水是高濃度有毒有機(jī)廢水,廢水無色透明且有刺激性氣味。廢水的組成較為復(fù)雜,其中由于廢水中含有高濃度的乙酸,可生化性較好,適宜采用厭氧法進(jìn)行處理,以降低處理成本并產(chǎn)生甲烷[1]。厭氧生物法由于具有能耗少、效率高、成本低、無二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)而備受人們的青睞[2-3]。本文主要采用厭氧顆粒污泥,對乙醛廢水進(jìn)行厭氧處理。主要探討了溫度、pH值、停留時間和污泥量因素的影響。乙醛廢水的厭氧處理方法不但實(shí)現(xiàn)減排,而且可實(shí)現(xiàn)資源的回收再利用,帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。
所用試劑:乙醛廢水(含0.6%的乙酸和少量的甲醛)、NaOH(S,AR)、蒸餾水、顆粒污泥、酵母粉。
所用儀器:250mL、500mL的錐形瓶各一個、橡膠管、三角洗瓶塞、橡膠塞、集氣瓶
表1 乙醛廢水進(jìn)水水質(zhì)
注:BOD5表示5日生化需氧量,COD表示化學(xué)需氧量。
實(shí)驗(yàn)前,將厭氧顆粒污泥用清水洗干凈,調(diào)節(jié)乙醛廢水的pH值。
將一定量的厭氧顆粒污泥與調(diào)節(jié)pH值后的乙醛廢水混合后倒入500mL的錐形瓶,將其放入恒溫水浴中。如圖1所示,連接好反應(yīng)裝置,檢查裝置的氣密性。定期測量錐形瓶中廢水的pH值、COD,以及記錄產(chǎn)氣量。
圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖1. 恒溫水?。?. 厭氧顆粒污泥;3. 0.5%的NaOH溶液;4. 三角洗瓶塞;5. 集氣瓶
該反應(yīng)的原理主要是厭氧顆粒污泥中的產(chǎn)甲烷菌,將乙醛廢水中的乙酸轉(zhuǎn)化成甲烷的過程。
(1)CODcr:COD 快速測定法;(2)pH值:pH劑測定;(3)氨氮:鈉氏試劑比色法。
表2表示了反應(yīng)溫度對厭氧顆粒污泥活性的影響??梢钥闯觯瑥U水COD的去除效率隨著反應(yīng)溫度的增加先增加后減少。當(dāng)反應(yīng)溫度為10℃時,COD的去除效率為41.1%,產(chǎn)甲烷80mL。當(dāng)反應(yīng)溫度增加到40℃時,COD的去除效率降低到34.2%,產(chǎn)甲烷60mL。結(jié)合表2 和圖2 可以直觀的看出,在溫度范圍為25~35℃時,COD的去除效率達(dá)到70%以上,產(chǎn)甲烷氣體為250mL左右,這表明在該溫度區(qū)間內(nèi),厭氧顆粒污泥的活性最佳。
表2 不同反應(yīng)溫度的影響
圖2 反應(yīng)溫度對乙醛廢水COD的影響
表3 表示了pH值對厭氧顆粒污泥去除乙醛COD的影響??梢钥闯?,經(jīng)過厭氧反應(yīng)后,未加NaOH的的乙醛廢水的COD基本沒有去除,產(chǎn)氣量為0mL,且污泥有部分浮起。當(dāng)廢水的pH值為7.2時,COD的去除率高達(dá)75.7%,產(chǎn)氣量為300mL。
從圖3可以看出,當(dāng)pH值在6.8~7.2范圍內(nèi),乙醛廢水的出水COD可降至2000mg/L以下,COD的去除率高達(dá)71%以上。這可能是由于厭氧顆粒污泥中,含有的產(chǎn)甲烷菌對酸性較為敏感。強(qiáng)酸強(qiáng)堿的廢水環(huán)境抑制了污泥的生長,中性環(huán)境適合污泥生存。
表3 不同 pH值的影響
圖3 pH值對乙醛廢水COD的影響
圖4表示了廢水停留時間的影響??梢钥闯?,隨著停留時間的增加,乙醛廢水的出水COD逐漸降低。當(dāng)停留時間為24h時,出水COD降至1880mg/L,COD去除率為73.1%;當(dāng)停留時間為48h時,出水COD降至1005mg/L,COD去除率為85.6%;當(dāng)停留時間為72h時,出水COD降至664mg/L,COD去除率為90.5%。
圖4 停留時間對乙醛廢水COD的影響
圖5表示了污泥量的影響??梢钥闯觯胰U水的出水COD隨著污泥量的增加而降低。當(dāng)污泥與廢水體積比為1/4時,出水COD為5300mg/L,COD去除率為24.2%。當(dāng)污泥與廢水的體積比為1/2時,出水COD為1880mg/L,COD的去除率為73.1%。這表明一定量的厭氧顆粒污泥,處理一定量的乙醛廢水。當(dāng)污泥量增加時,產(chǎn)甲烷菌同時增加,乙醛中的乙酸得到了很好的去除。
圖5 泥水比對乙醛廢水COD的影響
乙醛廢水具有較好的生化性,該類廢水經(jīng)過厭氧處理后,其出水COD能降低到2000mg/L以下,COD的去除率高達(dá)70%以上。其中,厭氧顆粒污泥生存的環(huán)境溫度在25~35℃,pH值在6.8~7.2之間。產(chǎn)生的甲烷氣體收集后,可作為燃料。
[1] 李亞新,李玉瑛.厭氧序批式反應(yīng)器預(yù)處理焦化廢水研究[J].工業(yè)用水與廢水,2002,33(5):17-20.
[2] 張 猛.乙醛廢水堿解-生物產(chǎn)甲烷工藝研究[D].蘭州:蘭州交通大學(xué),2015.
[3] 田忠明,金滄璐,何學(xué)文.厭氧技術(shù)處理費(fèi)托合成廢水的工程應(yīng)用[J].水處理技術(shù),2017,43(9):101-103.