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目前, 糖蜜酒精废液处理方法主要有: 氧化塘〔1〕、农灌〔2〕、厌氧— 好氧〔3〕、浓缩处理〔4〕等。本着高效、低成本、低投入、易操作的处理目标, 我们探讨了一种AHZ- CaO 沉降及ClO2 后处理法。本方法工艺简
单, 处理周期短, 效果明显。用该方法处理高浓度的糖蜜酒精废液, COD 去除率可达81%。
1 方法原理
AHZ - CaO 沉降及ClO2 后处理法中使用的沉降剂AHZ 是Al2( SO4) 3 加一些亲N、亲O 的阳离子而组成的溶液。处理过程中在糖蜜酒精废液中加一定量的石灰乳, 把废液中富马酸、腐殖酸等可溶性有机酸变成难溶的Ca 盐沉降下来, 同时使废液呈碱性。然后再加入AHZ 沉降剂, 此时, 沉降剂中的亲N、亲O 阳离子与废液中的蛋白质、含N 有机物、多酚、多糖等物质结合, 使其阳离子化。与此同时, 沉降剂中的Al2(SO4) 3 形成表面带有负电荷的Al(OH) 3 吸附载体。然后, 吸附载体把阳离子化的多酚、多糖和含N有机物等物质吸附沉降下来, 经离心分离, 上层清液颜色褪为透明茶色。加入ClO2 对清液进一步脱色处理, 最后液体呈淡黄透明, 从而达到净化的目的。
2 实验部分
2.1 实验仪器
800 型离心沉淀器, 上海手术机械厂; 磁力搅拌器, 杭州仪表电器厂; 智能微波消解仪, 新拓微波溶样测试技术有限公司。
2.2 试剂
石灰乳, 称取56.0 g 生石灰溶于500 mL 去离子水中, 搅拌使其充分溶解; 硫酸, 1 + 3; NaOH, 分析纯; AHZ 沉降剂, 自配; ClO2 稳定溶液, 广西高易达环保科技有限责任公司生产。
2.3 实验材料
采自南宁糖纸厂糖蜜酒精废液: pH = 5.0, COD大约为1.10 ×105 mg/L。
2.4 实验方法
取50 mL 糖蜜酒精废液, 按每升废液投67 g 生石灰的比例加入石灰乳搅拌, 再按每升废液投80 g的比例加入AHZ 沉降剂, 产生大量褐色沉淀, 此时溶液的pH≈11。室温下搅拌5 min, 离心分离, 上层清液由浓稠酱黑色变成淡茶色透明。取一定量上层溶液, 按每升废液投8.0 g 的比例加入活化ClO2 酸性液, 作用10 min, 对溶液进一步脱色, 并中和碱度。此时的溶液呈中性, 透明淡黄色, 即可以排放。
3 结果与讨论
3.1 废液pH 对沉降的影响
在石灰乳和AHZ 沉降剂用量不变的情况下, 改变处理液的pH, 沉降后的上层清液不加ClO2, 测其COD, 所得pH 和COD 去除率的关系如图1 所示。实验表明, pH 增高, 废水的COD 去除率随之增高,pH = 11 时COD 的去除率是66.1%, 但是pH 大于11, 废液的COD 去除率增加趋势变缓。考虑到实际生产中药剂用量及处理工艺, 本实验选pH= 11。笔者认为, pH 增高有利于糖蜜酒精废液中腐殖酸、富马酸等有机酸与石灰乳中Ca2+作用形成沉淀; 另一方面, 据文献〔5 〕报道, 糖蜜酒精废液色素为焦糖色素、酚类色素、多糖分解产物和氨基酸分解产物等,
溶液pH 增高, 吸附载体表面带有的负电荷增多, 被AHZ 阳离子化后的上述含N、含O 有机物容易被带负电荷的吸附载体吸附, 从而沉降下来。达到了脱色、降低COD 的目的。
3.2 石灰用量对沉降效果影响
AHZ 沉降剂用量恒定, 溶液的pH 恒定为11,按实验方法而改变CaO 用量, 所得的CaO 用量和COD 去除率的关系如图2 所示。
从图2 可以看出, 随着CaO 用量增加, COD 去除率增大。当CaO 用量为67 g/L 时, COD 的去除率是66.2%。继续增加CaO 的用量虽然仍可以使COD去除率增加, 但是COD 去除率变化幅度不明显。因此, 实验时, CaO 用量选67 g/L 较适宜。
3.3 AHZ 沉降剂用量对沉降效果影响按实验方法, 固定其他条件, 改变AHZ 沉降剂用量, 沉降、离心分离后, 清液不加ClO2 时测COD, 得到AHZ 沉降剂用量和COD 去除率的关系如图3 所示
由图3 可以看出, 随着AHZ 沉降剂用量增加,COD 去除率增大。当AHZ 沉降剂用量增加到80.0g/L 时, COD 的去除率是65.9%, 再继续增加AHZ沉降剂量, COD 去除率变化不明显。本实验AHZ 沉降剂用量选80.0 g/L 较适宜。
3.4 搅拌时间对沉降效果影响
按实验方法, 固定其他条件, 改变搅拌时间, 沉降后离心分离, 清液不加ClO2 时测COD, 得到搅拌时间和COD 去除率的关系如图4 所示。
从图4 可以看出, 搅拌时间对沉降效果有一定
的影响, 但当搅拌超过5 min 后, 处理液COD 去除率基本没有多大的变化。故本实验的搅拌时间选5 min已经合适。
3.5 ClO2 用量对处理结果的影响
加ClO2 溶液的目的是将残留的有机物进一步脱色和氧化, 同时酸性ClO2 溶液能够中和处理液中的碱, 使之达中性。按实验方法沉降、离心分离后, 取一定量的清液加入不同量的ClO2 酸性活化液, 测其COD, 结果如图5 所示。从图5 可以看出, ClO2 的用量越大, 处理液COD 的去除率就越大, ClO2 的用量增加到8.0 g/L, 处理液的COD 去除率达到81.0%。再增加ClO2 的用量, COD 去除率变化不明显。考虑到ClO2 对糖蜜酒精废液作用的特殊性, 以及废液处理成本, 实验时ClO2 用量选8.16 g/L 合适。
选择ClO2 作为溶液的后处理剂是因为ClO2 具
有强氧化性, 对富电子或供电子的原子或原子团( 如氨基酸内含硫基的酶和硫化物, 氮化物等) 具有很强的攻击能力, 可使之氧化分解〔6〕。糖蜜酒精废液沉降后清液中还残留有大量的此类有机物, 所以用ClO2做后处理比较合适。经ClO2 氧化的有机物降解为含羧基为主的产物〔7〕。对废水中的酚类物质和稠环化合物, ClO2 可将其氧化成无毒的醌式支链化合物。ClO2 可使蛋白质中的氨基酸氧化分解, 生成物为水、微量CO2 和有机糖类, 无致癌物; ClO2 有选择地与腐殖酸等物质发生作用, 使之降解。ClO2 的脱色作用, 主要是ClO2 能够打开发色基团和助色基团的共扼碳碳和氮氮双键达到脱色效果。糖蜜酒精废液中含有蛋白黑素而呈棕色, 而蛋白黑素的结构中就有共扼的碳碳双键〔8〕。
经ClO2 氧化的有机物降解为含羧基为主的产物, 羧基几乎不和ClO2 反应, 但是对COD 有贡献,因此, 当ClO2 的量增加到一定值后, 再增加ClO2 的投加量作用不明显。这也是用ClO2 处理过的废水COD 还比较大的原因之一。
3.6 AHZ- CaO 沉降法处理糖蜜酒精废液效果采用AHZ - CaO 沉降法处理后的处理液和原废液的比较见表1。我们可以发现原液是酱黑色并且比较黏稠, 处理液颜色褪去非常多, 其已经是浅黄色透明液。
4 结论
AHZ- CaO 沉降法对糖蜜酒精废液的处理还处于探索阶段, 还需要进一步完善。本方法最突出的特点是处理速度快、占地面积小、设备简单, 药剂廉价,尤其是在生产酒精较多情况下本方法可以快速处理废液从而减少废液的积累, 以便于酒精厂酒精生产顺利进行。本方法可以和其他的处理方法一起联用,以充分发挥各自的优势, 从而很好地处理糖蜜酒精废液。
[ 参考文献]
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[ 2] 保国裕.糖蜜制酒精蒸馏废糟液的治理和利用[ J] .轻工环保,1990( 3) : 13 - 20.
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[ 6] 方贤达. 氯的含氧化合物生产与应用[M] . 北京: 化学工业出版社, 2000: 124 - 125.
[ 7] 黄艳娥, 刘会娱. 二氧化氯的制备及应用[ J] .唐山师范学院学报,2003, 9( 5) : 41 - 43.
[ 8] Pe-na M, Coca M, Gonz G, et al. Chemical oxidation of wastewaterfrom molasses fermentation with ozone [ J] . Chemosphere, 2003, 51:893 - 900.
[ 作者简介] 韦小玲(1958— ) , 副教授, 从事污水净化处理研究及化
学教学工作多年。电话: 0771- 3236316, E-mail: wxl1651#163. com。#改为@
