微波法处理酒糟废水的研究

科学研究微波法处理酒糟废水的研究刘永兴(汕头市汕联水处理设备有限公司广东汕头515041)【摘要】全国酒类的生产量很大，废水量更大，不经处理直接排放会严重污染环境。而对酒糟废水的处理，目前普遍采用厌氧发酵一缺氧水解～好氧曝气法，效果虽好，但存在费时长，占地面积大等缺点。本文利用微波辐射与粉煤灰联合组成的催化氧化体系对酒糟废水进行处理，筛选出了该废水处理的最佳工艺条件：lOOmL废水，粉煤灰用量为5．Og、辐射功率为800W、微波辐照时间lOmin。实验研究表明，微波辐射粉煤灰联合组成的催化氧化方法能够高效、快速地降解酒糟废水中的有机污染物，具有省时、节能、占地面少、出水色度小等优点。[关键词】酒糟废水微波辐射粉煤灰化学需氧量(COD1．前言在我国，年产工业酒精及食用酒精已超过一百万吨，其中以淀粉为原料的近80％。酒精行业主要排放的污染物是蒸馏残液，称酒糟，其特点是数量大，污染物浓度高，CODBOD浓度常达数万mg／L。一般情况下，每生产1吨酒精，产生酒精废水1O一15吨左右，这些废水如果直接排放，将对环境造成严重的污染。本实验通过微波联和粉煤灰的方法处理酒糟废水，探索一种经济、高效、节能、环保、无害化、绿色化而又适用于酒糟废水的处理工艺。2．酒糟废水的来源及水质特点本实验所用的酒糟废水全部来自汕头某制酒厂，未经任何处理。酒厂的酒糟废水具有浓度(COD。，B0D5)高，悬浮物(ss)高，色度高，粘度大，呈酸性等特点。废水中主要含有残余淀粉、粗蛋白、纤维素、各种无机盐及菌蛋白等物质，可生化性较强。废水经抽滤取澄清液经多个平行测试，取得如下数据：pH=3．5，COD=40822mg／L。3．微波辐射与粉煤灰联合作用机理探讨微波是指频率为300~300000MIlz(波长为1mm～lm)的一种电磁波。微波电磁场使极性分子产生高速旋转并发生碰撞，加剧分子活性，降低反应活化能和分子的化学键强度，提高化学反应速率，加速了氧化分解反应的进程[1]；同时，剧烈的极性分子震荡，可使化学键断裂，从而使污染物得到降解。而粉煤灰是燃煤锅炉房产生的一种固体废物，含有大量的SiO。、A10。、Fe20。、MgO、CaO和未燃尽碳，这些物质对微波有很强的吸收能力，将微波能转化为热能。粉煤灰表面的不均匀性，使得粉煤灰表面产生一些“热点”，这些“热点”的能量要比其它部分高得多，温度甚至可达到1000℃以上，这样废水中的有机物被吸附到这些热点附近时就可能被催化氧化而降解。同时，粉煤灰呈多孔性蜂窝状组织，比表面积大，具有一定的活性基团，有较高的吸附活性，能吸附污水中悬浮物、脱除有色物质、降低色度、吸附并除去污水中的耗氧物质。选择粉煤灰作为吸附材料，不仅节省了处理费用，还体现了“以废治废”的原则，符合“清洁生产”的要求。4．实验方法及水质分析方法在250mL锥形瓶中，加入lOOmL水样，加适量的粉煤灰，然后置于微波炉中，在一定功率、经过一定的时间后，取出冷却至室温，抽滤后取其滤液测COD值，用此COD值的去除率表征废水的降解效果。COD采用微波密封消解快速测定法[2]。5．实验结果与讨论5．1微波功率对废水COD去除率的影响78B0童辟‘。6。150300450600750900功率(w)由图可知，随着微波功率的加大，COD去除率曲线总体上有上升的趋势，在800W功率时达到最高的去除率80％。虽然微波辐射的时间相同，但随着微波功率的增加，COD的降解率提高。这是因为低功率微波辐射时，降解体系的温度上升较慢，在lOmin之内，降解体系处于低温的时间较长，反应速度相对较慢。而用比较高的功率微波辐射时，降解体系的温度上升较快，在lOmin之内，降解体系处于高温的时间长，反应速度相对较快。另一方面，用比较高的微波辐射时，单位面积吸收微波的能量增加，从而增加分子的碰撞频率和分子化合键的断裂，有利于有机废水中的有机物的降解。因此，本实验采用的微波功率为800W。5．2粉煤灰用量对废水COD去除率的影响由图可知，随着粉煤灰用量的增加，COD去除率曲线有不断上升趋势，在用量增至5．Og时，COD去除率增长缓慢，接近饱和状态，故再增加粉煤灰用量，废水COD去除率也不会有很大的提高。这是因为粉煤灰类似于活性炭，又含有多种金属及其化合物，对微波有很强的吸收能力，使其表面产生许多“热点”。这些‘热点”处的能量比其他部位高得多。促使这些区域化学反应快速产生，破坏有机物链，降解有机物。粉煤灰用量越多，这些“热点”就越多，从而使废水COD去除率不断提高，但从经济效益和环境效益综合考虑，大量的使用粉煤灰会产生大量二次污染，造成严重的环境问题。故本实验选择粉煤灰用量为5．0g。4b糟爆灰(g)5．结论(1)实验研究表明，微波辐射与粉煤灰联合组成的催化氧化体系能够高效快速降解有机污染物。通过单因素实验获