活性炭提高中药制药废水厌氧产甲烷最佳工艺条件的研究

第２１卷第６期２０１９年１２月辽宁科技学院学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＡＯＮＩＮＧＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ.２１Ｎｏ.６Ｄｅｃ.２０１９文章编号:１００８－３７２３(２０１９)０６－００７－０３ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００８－３７２３.２０１９.０６.００３活性炭提高中药制药废水厌氧产甲烷最佳工艺条件的研究洪淑妍ꎬ许艳广ꎬ杨建(辽宁科技学院生物医药与化学工程学院ꎬ辽宁本溪１１７００４)摘要:以中药生产工艺高浓度有机废水为进水ꎬ在上流式厌氧污泥床反应器(ＵＡＳＢ)中加入活性炭ꎬ探索提高产甲烷量的最佳工艺条件ꎮ结果表明ꎬｐＨ为７.５ꎬ温度为３５℃ꎬ进水ＣＯＤ为８０００ｍｇ/Ｌꎬ活性炭厌氧反应器产甲烷量为１１２８.０３ｍＬ/ｇ辽宁科技学院学报第２１卷消解仪中消解１０ｍｉｎꎮ在室温下冷却２ｍｉｎ后加入２.５ｍｌ的蒸馏水ꎬ摇匀后水浴冷却２ｍｉｎꎬ用ＣＯＤ快速测定仪测其ＣＯＤ值ꎮ１.２.３ＶＳＳ的测定三个坩埚中分别放入在反应器排泥口取２０ｍｌ污泥ꎮ三个坩埚放在恒温(１０５℃)干燥烘箱中ꎬ烘干２ｈꎮ后将坩埚放入马弗炉内ꎬ在６００℃条件下灼烧２ｈꎬ称重后ꎬ计算出ＶＳＳ为３.０９４ｇꎮ１.３活性炭的预处理由活性炭本身对ＣＯＤ具有一定的吸附能力ꎬ所以在投入反应器前ꎬ对活性炭进行预处理ꎮ将４０ｇ椰壳活性炭经水洗后烘干ꎬ然后放入ＣＯＤ为１９００ｍｇ/Ｌ的液体中进行浸泡ꎬ监测浸泡液的剩余ＣＯＤ值ꎬ结果见图１ꎮ由图１可知ꎬ室温下放置前五天ꎬ填加活性炭比不填加活性炭烧杯中ＣＯＤ值下降的要快ꎬ说明活性炭吸附了原液中的有机物ꎮ自第五天后ꎬ两烧杯ＣＯＤ差值趋于稳定ꎬ说明活性炭已经吸附饱和ꎮ综上得出ꎬ活性炭具有一定的吸附能力ꎬ在五天左右其吸附饱和ꎮ将吸附饱和后的活性炭投加至实验反应器中ꎮ图１活性炭吸附ＣＯＤ图２结果与讨论２.１不同的ｐＨ对产甲烷的影响厌氧过程中产甲烷菌的活性与环境中的ｐＨ有关ꎬｐＨ低于６和高于８都不利于甲烷的产生ꎬ因此本实验中的ｐＨ设置范围为６~８ꎬ间隔０.５个单位ꎮ实验结果见图２ꎮ由图２可知ꎬ进水ｐＨ值为７.５时ꎬ反应器产甲烷量达到最大值９６２±１３ｍＬ/ｇＶＳＳ第２１卷第６期２０１９年１２月辽宁科技学院学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＡＯＮＩＮＧＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ.２１Ｎｏ.６Ｄｅｃ.２０１９加〔１３〕ꎮ实验中使用的中药制药废水的有机物浓度４０００~８０００ｍｇ/Ｌꎬ间隔１０００个单位ꎬ实验结果见图４ꎮ由图４可知ꎬ进水ＣＯＤ负荷与每克ＶＳＳ产甲烷量成正线性关系ꎮ在进水ＣＯＤ浓度为８０００ｍｇ/Ｌ时产甲烷量达到最大值１００４.９１±９４ｍＬ/ｇꎮ２.４正交实验依据单因素实验结果ꎬ以ｐＨꎬ温度和进水ＣＯＤ负荷为影响因素ꎬ通过Ｌ９(３３)正交实验进行中药制药废水厌氧产甲烷最佳工艺条件进行优选ꎬ因素水平见表１ꎬ结果见表２ꎮ表１Ｌ９(３３)实验因素水平表因素名称ｐＨ温度(℃)进水ＣＯＤ负荷(ｍｇ/Ｌ)水平１６.５３０４０００水平２７３５６０００水平３７.５４０８０００表２以产甲烷量为目标的正交实验结果与分析表试验序号ｐＨ温度(℃)进水ＣＯＤ负荷(ｍｇ/Ｌ)甲烷量(ｍＬＣＨ４/ｇＶＳＳ第２１卷第６期２０１９年１２月辽宁科技学院学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＡＯＮＩＮＧＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ.２１Ｎｏ.６Ｄｅｃ.２０１９等ꎬ以便进行远程监控ꎮ２.４生产实践改造后由于过滤网堵塞情况降低ꎬ过滤网不再频繁更换ꎬ转鼓不再溢流使热水池的渣水含渣量降低ꎬ热水池积渣降低ꎬ再循环管道使用寿命增大ꎬ员工劳动强度极大降低ꎮ２.４.１使用改造后的水扫后过滤网的堵塞变化见图改造前后过滤网２.４.２各项经济技术指标的变化改造后水渣系统的阀门、管道、过滤网使用寿命延长ꎬ每年每套水渣节省备件费用７５万余元ꎮ改造后不再消耗新水ꎬ此项每年节省成本５１万余元ꎮ图３改造前过滤网图４改造后过滤网３结语经过实际使用后ꎬ转鼓过滤网堵塞及设备寿命问题得到了极大的改善ꎬ焦化废水外溢的难题得到了解决ꎬ此次设计改造同样适用于没有焦化废水的转鼓ꎬ效果更好ꎮ参考文献〔１〕郭邦海.管道安装技术实用手册〔Ｍ〕ꎬ北京:中国建材工业出版社ꎬ２００８.〔２〕ＧＢ５０２７５－９８ꎬ１９９８.压缩机、风机、泵施工及验收规范〔Ｓ〕.〔３〕ＧＢ－５０４２７－２００８ꎬ２００８.高炉炼铁工艺设计规范〔Ｓ〕.ＯｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅＳｌａｇＷａｔｅｒＳｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｈｅＳｌａｇＧｒａｎｕｌａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍＩＮＢＡｉｎＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃｅＹＵＺｈａｎｈｕｉＪＩＡＮＧＸｉｎｇｋｕｉ(ＢｅｉｙｉｎｇＩｒｏｎ－ｍａｋｉｎｇＰｌａｎｔꎬＢｅｎｘｉｓｔｅｅｌꎬＢｅｎｘ