淀粉废水处理

广西一家公司主要生产变性淀粉和酒精。在生产过程中,会产生大量高浓度有机废水。大多数废水是pH值低于6的酸性有机废水。主要溶解成分是可溶性淀粉和少量蛋白质。质量浓度通常为5 000至30 000 mg / L。这些废水排入水中后,会很快消耗水中的溶解氧,降低水质,并具有一定的腐蚀性,造成严重的环境污染。


由于废水中CODCr浓度高,许多公司采用两步法处理废水。首先,可以采用适应高浓度CODCr的厌氧处理,以将CODCr的质量浓度降至1000 mg / L,然后再适应低浓度的CODCr。有氧治疗。好氧生化处理受到废水中CODCr浓度的极大影响。 CODCr浓度越小,需氧处理的效果越好,但需氧处理占用的面积大且时间长。厌氧废水的氧化混凝处理可以有效降低厌氧废水的CODCr浓度和浊度,提高处理效率,达到快速沉淀和废水回用的目的。聚硅酸锌是一种新型的无机高分子絮凝剂,由广西大学的刘鹤庆教授于1990年代成功开发。用聚硅酸锌絮凝剂处理制革废水要优于聚硫酸铁。因此,本文采用聚硅酸锌和高锰酸钾处理厌氧生化废水。选择最佳条件以验证治疗效果。

1个测试部分
1.1测试设备和药品
仪器:智能混凝试验搅拌器;散射光浊度计等
药品:聚硅酸盐硫酸锌絮凝剂(PSAZ,自制); KMnO4(AR); NaOH(AR)等。

1.2试验废水
该公司生产废水经过厌氧生化处理后的废水作为测试废水,呈黑色和灰色,浊度为484 NTU,CODCr的质量浓度为873 mg / L,pH为7.66。

1.3分析方法
在混凝过程中,采用统一设计方法和网格优化方法选择最佳条件。 CODCr由国家标准方法确定。


2结果与讨论
2.1絮凝剂的选择
絮凝剂中Zn2 +和SiO2物质的比例不同,絮凝效果也不同。在Zn2 +和SiO2物质的总量为0.5摩尔的条件下,Zn2 +和SiO2物质的比率为1:4 PSAZ样品1:2:2:2:3,1:1:1 ,3:2:2、1、2.5:1、4:1在固定剂量,pH,快慢搅拌速率和时间条件下,对废水进行处理,检查处理后废水的浊度,并去除率比较。厌氧处理后废水的pH值接近8,剂量固定为2 mL,快速搅拌速度设置为250 r / min,时间为2分钟,慢速搅拌速度为60 r / min,时间是2分钟测试结果如图1所示。从图1可以看出,当Zn 2 +和SiO 2物质的量之比大于1时,浊度去除率趋于稳定。当Zn2 +和SiO2的含量之比为2.5:1时,废水的浊度去除率最大。从成本角度来看,使用Zn2 +与SiO2之比为2:1:1的PSAZ处理厌氧废水。

2.2选择最佳的混凝工艺条件
废水的pH值,絮凝剂的添加量和搅拌速率对絮凝效果的影响不同。因此,根据U10 *(108)统一设计和使用表,将4因子10级测试布置在1、3、4和5列中。将1 L废水倒入烧杯中,根据测试序列号用H2SO4(或NaOH)调节pH值,然后添加指定量的PSAZ絮凝剂。该测试将快速搅拌时间设置为2分钟,将慢速搅拌时间设置为8分钟。沉淀时间为20分钟。表1给出了统一的设计和通过设计获得的测试结果。由于在CODCr去除率较大的条件下浊度去除率也较大,因此本实验选择了以CODCr去除率为目标的最佳条件。

  图1 Zn2 +与SiO2摩尔比对浊度去除率的影响

 

  表1 U10 *(108)的统一设计和测试结果

 

2.3凝血试验结果的处理与分析
在对表1中的测试结果进行逐步分析并使用网格优化程序进行处理后,获得的方程式和相应的参数如下:
Y = 0.435 8-8.311-2×(X1-2.75)-3.443-4×(X3-300)-2.892-2×(X2-8.75)2-1。 050-5×(X3-300)2-2.058-4×(X4-60)2 + 8.037-3×(X2-8.75)3
(1)优化变量:X1 = 0.5 mL / L(PSAZ加药量); X2 = 8.75(pH值); X 3 = 285r / min(快速搅拌速度); X 4 = 60r / min(缓慢搅拌速度)。

BO = 0.435 8(常数),F = 53.62(F统计),R = 0.9995 4(相关系数),S = 0.024(标准偏差),FO = 1.54(F临界值);该方程式的每个变量的F统计量为:F1 = 220.07,F2 = 8.85,F3 = 21.05,F4 = 11.74,F5 = 6.68,F6 = 32.56。可以看出,总方程和每个方程的F统计量都通过了α= 0.01(即99%置信度)的F检验,并且方程及其系数非常重要。从F值可知,各种因素对CODCr去除率的影响为:PSAZ用量﹥ pH值﹥快速搅拌速率﹥缓慢搅拌速率。保留一个因子作为自变量,并将其他因子的优化值代入回归方程,得出单因子线性方程如下:
Y1 = -8.311-2×(X1-2.75)+ 0.438 5(2)
Y2 = 8.037-3×(X2-8.75)3-2.892-2×(X2-8.75)2 + 0.625 5(3)
Y3 = -1.050-5×(X3 -300)2-3.443-4×(X3 -300)+ 0.627 4(4)
Y4 = -2.058-4×(X4-60)2 + 0.625 5(5)

绘制实验数据并目测分析。每个因素对CODCr去除率的影响如图2至5所示。
从图2可以看出,PSAZ剂量与CODCr去除率之间的关系为负相关直线。在测试范围内,随着PSAZ剂量的增加,CODCr去除率降低,最佳剂量为0.5 mL / L。从压缩双电层机理的角度来看,这可能与废水的性质有关。如果废水中的胶体颗粒具有与絮凝剂相同的电荷,则胶体颗粒的扩散层的电荷与絮凝剂的电荷相反,从而增加了絮凝剂的输入量。添加量不利于胶体双电层厚度的压缩,影响胶体颗粒的失稳,并影响絮凝效果。从吸附桥联机制的角度来看,如果絮凝剂的量太大,开始时颗粒将被许多聚合物链包围,因此没有空位来吸附其他聚合物链,从而导致重新稳定性。胶体表面饱和并影响絮凝影响。

图2 PSAZ剂量对CODCr去除率的影响

 

图3 pH值对CODCr去除率的影响

 

图4快速搅拌速率对CODCr去除率的影响

 

 图5低速搅拌速率对CODCr去除率的影响

 

从图3可以看出,pH值在7到8.5之间,曲线的斜率很大。达到最高点后,pH值为8.5至11,曲线下降得比较平稳。可以看出,PSAZ絮凝剂在中性条件下的絮凝效果较差,在碱性条件下的絮凝效果较好,在pH值为8.75时效果最好。 pH值主要影响胶体颗粒表面的Zeta电位,絮凝剂的性质和功能等。此外,废水的pH值还影响水中蛋白质某些功能基团的离子化程度和产生的总电荷量。因此,PSAZ处理后的木薯淀粉废水的最佳pH为8.75。从图4可以看出,快速搅拌速度影响的趋势先增大,然后在达到最大值后减小。加入絮凝剂后,快速搅拌是为了使絮凝剂快速而均匀地分散,并增加絮凝剂与颗粒之间的接触和碰撞吸附。快速搅拌的速度应适中。太慢会使絮凝剂分散不均匀。过快会破坏形成的大絮状物,从而降低絮凝效果。快速搅拌速度为285 r / min时,CODCr去除速度最大。

从图2可以看出。由图5可知,慢速搅拌速度与CODCr去除速度之间的关系也先增大后减小。缓慢搅拌是为了使絮凝剂形成的絮凝物生长并沉降。同样,在缓慢搅拌阶段,搅拌速度也应适中。如果搅拌速度太慢,则絮凝剂将不能与废水中的固体颗粒充分接触,这不利于絮凝剂捕获胶体颗粒。粉碎形成的絮状颗粒不利于沉淀。当缓慢搅拌速度为60 r / min时,CODCr去除速度最大。

因此,从废水中去除CODCr的最佳条件为:PSAZ用量为0.5 mL / L,pH为8.75,快速搅拌速度为285 r / min,慢速搅拌速度为60 r / min。在这些条件下进行了验证测试。结果,CODCr去除率可以达到60%,浊度去除率可以达到93%。


2.4氧化凝固试验结果
经过厌氧生化处理后,废水的浊度和CODCr含量较高。有氧运动的二次处理占地面积大,时间长。废水是否可以再利用还需要进一步研究,但是仅靠混凝处理是无法实现的。加工要求。氧化剂结合PSAZ混凝工艺处理厌氧废水。由于高锰酸钾具有很高的氧化性和廉价性,其稀溶液也具有一定的消毒杀菌作用,因此选择高锰酸钾作为氧化剂[5-7]。氧化-凝结试验过程如下:厌氧废水→添加KMnO4→搅拌→添加PSAZ→搅拌→快速沉淀→出水。

高锰酸钾用作氧化剂,剂量分别为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05和0.06 g。高锰酸钾的最佳用量由浊度和CODCr的去除率确定。结果如图6所示。

  图6高锰酸钾用量对CODCr去除率和浊度的影响

从图6中可以看出,随着高锰酸钾含量的增加,CODCr的去除率和浊度均先升高后降低。所有比率均达到最高,分别为68%和99%。废水的浊度仅为2.0 NTU。高锰酸钾除了具有氧化作用外,还具有凝聚作用。水中的有机物被吸附在絮凝剂胶体颗粒的表面上。形成保护膜后,胶体表面的电荷密度会增加,因此可以防止碰撞的颗粒碰撞。由于高锰酸钾在中性条件下会生成二氧化锰胶体,因此会通过氧化作用破坏有机物对胶体的保护作用,增强胶体的去稳定作用,并以二氧化锰胶体为核形成更致密的絮状物。从而提高了絮凝效果。


3结论
(1)PSAZ的添加量,pH值,快速搅拌速率和缓慢搅拌速率都对PSAZ的絮凝效果有影响。处理厌氧废水的最佳条件为:PSAZ用量为0.5 mL / L,pH值为8.75,快速搅拌速率为285r / min,慢速搅拌速率为60r / min。验证测试是在最佳条件下进行的。 CODCr去除率为60%,浊度去除率为93%。絮凝之前,废水用高锰酸钾预氧化,并加速沉淀。 CODCr去除率达到68%,浊度去除率达到99%。处理后的废水的浊度为2.0 NTU。氧化混凝处理后的废水可在木薯清洁过程中重复使用。

(2)用于厌氧废水处理的氧化剂和PSAZ用量少,化学药品成本低;测试的最佳pH值为8.75,接近废水的pH值,出水的pH值不会超过高值。综上所述,高锰酸钾预氧化和PSAZ对厌氧废水的絮凝处理效果理想,可有效解决好氧生化处理的大面积,长处理时间的问题。

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