超声协同臭氧氧化降解糖蜜酒精废水的研究

第35卷第4期782009年4月水处理技术TECHNOIoGYOFWATERTREATMENTVOl-35NO．4Apr．，2009超声协同臭氧氧化降解糖蜜酒精废水的研究芦平(广西工业职业技术学院石油与化学工程系，广西南宁530003)搞要：采用超声强化臭氧氧化对糖蜜酒精废水进行降解，考察了超声与臭氧的协同作用及臭氧流量、超声功率、废水初始pH及反应温度等对超声协同臭氧降解糖蜜酒精废水脱色的影响及废水降解动力学。结果表明，超声与臭氧协同作用可以有效地对糖蜜酒精废水进行降解。将糖蜜酒精废水稀释l0倍后，在臭氧流量为60mg·min一，超声功率为300W，废水pH为4．2时，在25℃下反应60min后，糖蜜酒精废水的脱色降解率能达95％以上，COD的去除率可达80％以上糖蜜酒精废水在超声协同臭氧的作用下降解脱色过程符合表观一级动力学。关键词：糖蜜酒精废水；臭氧；超声；动力学中圈分类号：TQ031．7：X703．1文献标识码：A文章编号：1000．3770(2009)04．078．04臭氧是污水处理中常用的一种化学氧化剂，具有强氧化性。它不仅可以分解有机物的不饱和键，还可破坏发色基团的不饱和键、发色基团和助色基团的共轭体系，生成易生物降解的小分子物质，可用于水的除臭、去色、去味，因此在水处理方面得到了广泛关注[1-2]。但是，由于o3在水中的溶解度小、利用率低、稳定性差，只能氧化分解部分有机物污染物，对许多有机污染物还难以完全氧化分解，并且氧化速度慢等，限制了其在水处理方面的应用。为了提高臭氧的氧化分解能力、臭氧的有效利用率、应用范围等，近年来利用臭氧与催化相结合翻或与其它工艺组合等方法强化臭氧处理有机废水的研究日益增多。超声波与热能、光能、电能不同，超声能量与物质间具有一种独特的作用形式——超声空化。空化过程可以把声场能量集中起来，伴随空化泡崩溃瞬间，在液体中的极小空间内将高度集中的能量释放出来，形成局部高温(>5000K)、高压(>5x10’Pa)、强冲击波、射流等极端条件，可以给在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种新的非常特殊的物理化学环境。糖蜜酒精废水是制糖业中使用糖蜜发酵生产酒精过程中排出的一种高浓度有机废水。废水中主要成份是多酚类褐变产生的黑色素、还原糖碱分解缩合聚合成的高分子黑色素、美拉德黑色素、焦糖色素等，还含有大量的碳酸盐、磷酸盐类等网，这些色素耐高温、耐光照、色度久置不减，用生化、物化的方法难以将这类色素破坏[5-61。目前，国家大力提倡使用燃料乙醇，以糖蜜为原料生产酒精的厂家很多，产量很大，其产生的糖蜜酒精废水的量也非常大。将臭氧这种强氧化剂用于糖蜜酒精废水的降解已有报道，如单独使用臭氧对糖蜜酒精废水进行降解17-9]，采用臭氧与催化结合的方法对糖蜜酒精废水进行降解等。也有采用超声与Fenton试剂结合降解糖蜜酒精废水的研究⋯2】。超声与臭氧协同作用已用于对氨基苯酚废水、对硝基苯酚废水等的处理[13q~，但采用超声场强化臭氧氧化降解糖蜜酒精废水的研究未见报道。本研究采用超声波与臭氧结合降解对环境污染严重的糖蜜酒精废水，对影响该过程的超声功率、臭氧流量、废水的初始pH及反应温度等进行了考察。1试验原料及方法1．1试ll原料糖蜜酒精废水，取自广西某糖厂，未经任何处理，其COD约1．2x10mg·L-，色度1．0xl0倍(稀释法)，BOD52．5×l04mg·L，SS3．53xl04mg‘L。，DH4．2。因其颜色很深，浓度较大故在试验中将糖蜜酒精废水稀释10倍来进行降解试验。收稿日期：2008—06—20作者简介：卢平(1951-)，男，工程师，研究方向为工业水处理；E-mail：pingl2008@yahoo．tom．crl。卢平，超声协同臭氧氧化降解糖蜜酒精废水的研究791．2试■装置硬方法。超声强化臭氧化降解糖蜜酒精废水的试验装置如图1所示。图1反应装置Fig．1Schematicforthereaction试验在室温中进行(除特殊指明外)，将糖蜜酒精废水稀释1O倍后，取200mL加入反应器中，在试验过程中需保证反应器的密闭性。采用空气通入NPF30W臭氧发生器(山东绿邦光电设备有限公司)产生臭氧，臭氧被送入反应器中与处理样品进行臭氧化反应，同时开启超声细胞粉碎仪(宁波新芝生物科技股份有限公司，其发生功率可调)。反应60min，在反应过程中，每隔10min取样进行检测，反应尾气经过缓冲瓶进入质量分数2％KI吸收液处理后，排空。1．3分析方法反应完毕后，取其中10mL溶液，在3000r·min下离心10min后，测定溶液的吸光度。采用752型紫外可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)测定糖蜜酒精废水在475nln处的紫外吸光度变化[7-9]。按(1)式计算脱色率：。。％㈩式中：D为脱色率；A