生物材料吸附处理高浓度有机废水试验

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摘要：对生物吸附材料处理高浓度有机废水的各种影响因素进行了研究,结果表明:菇渣等生物吸附材料对废水中COD的去除效果较好,在粒径为2mm,投加量为5g,处理COD浓度为1 478.40mg/L,pH值为4.92的废水中,COD去除率可达35.98%,废水可生化性增强,有利于废水的后续生化处理。

关键词：生物材料;有机废水;COD去除率

中图分类号：X701文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2011）08-0168-03

收稿日期：2011-07-13

作者简介：王 棚（1981―），男，四川人，工程师，主要从事环境监测工作。

1 引言

在高浓度有机废水的处理过程中,通常采用物理或化学方法进行预处理,以去除水中部分难生物降解的高分子有机污染物,从而减轻后续生物处理工艺的负荷［1］。对于选用吸附剂做预处理介质的情况,预处理选择吸附材料尤为重要。有的材料吸附效果好,但价格昂贵（如活性炭）,难以推广应用,因此,开发高效低成本的吸附剂是吸附处理技术推广应用的关键［2～5］。废弃有机物经过生物发酵后,可转化成大量腐植酸,对废水中难分解的有机物有较好的去除效果［6］。如枯枝落叶等材料经生物发酵得到的产物,含有大量的纤维素、木质素等成分,对水中难生物降解有机物具有较好的滞留作用［7］。本试验利用有机废弃物的生物发酵制取生物吸附材料,设置不同的实验条件,对高浓度有机废水进行预处理,以期降低COD浓度,增加废水的可生化性,提高后续处理效果,为探索高浓度有机废水处理工艺提供理论参考。

2 材料与方法

2.1 试验材料

（1）生物吸附材料。由泥炭土、餐厨垃圾、垃圾衍生燃料（由垃圾焚烧产物制得）、树皮、菇渣、枯枝落叶等,其中,餐厨垃圾、菇渣通及枯枝落叶均为经过生物发酵工艺制得的产物。

（2）高浓度有机废水。取自城市垃圾压缩站的高浓度有机废水。由于原废水COD很高,本实验将其稀释数倍作为进水进行处理,处理前用纱布过滤掉悬浮物。稀释后的废水pH值为4～5,CODcr为1 198.4～3 326.40mg/L。

2.2 实验仪器与试剂

JB90-D型强力电动搅拌器;pHS-25型pH计;XJ-Ⅲ型COD消解炉;PB2002-N型电子天平;KXB-250A型生化培养箱;硫酸;硫酸亚铁（AR）;重铬酸钾;硫代硫酸钠（AR）。

2.3 试验方法

在室温下（20℃）,移取500mL水样于1L烧杯中,投加一定量的生物吸附材料,在一定pH条件下,用机械搅拌机在180r/min的转速下搅拌15min,静止一定时间,取液过滤,对滤液进行COD、BOD5的测定。

2.4 实验测定方法

COD:催化消解密封法;pH:pH计;BOD5:5日培养碘量法。

3 实验结果分析

3.1 生物吸附材料的选择

原水COD为1340mg/l,PH值为4.92,取4g过2mm筛的生物吸附材料泥炭土（c1）、餐厨垃圾（c2）、生活垃圾湿法分选系统有机物（c3）、椰壳树皮（c4）、菇渣（c5）、枯枝落叶（c6）,加入到500mL废水中,处理结果见图1。

由图1可知,在相同条件下,各种生物吸附材料对废水COD的去除率不同,其中,以菇渣材料去除效果最好,去除率达到了30.85%。枯枝落叶材料对COD的去除率也有26.87%。泥炭土材料和树皮材料的COD去除率相当。生活垃圾湿法分选系统有机物生物吸附材料对COD的去除率最低,只有3.98%。故选择菇渣作为废水处理的生物吸附材料。

同时,对处理后的废水进行BOD5测定,结果如图2。从图2可以看出,废水经生物吸附材料处理后,BOD5/COD较处理前都有不同程度的增加,其中以椰壳树皮生物吸附材料处理后废水的BOD5/COD变化最大,其值为0.43,较原水提高了0.15。这主要是因为生物吸附材料中小分子有机物溶解到废水中,使得水中BOD5/COD的相对含量增加了。这说明废水经生物吸附材料处理后,可生化性增强,有利于废水的后续生化处理。

3.2 生物吸附材料用量对COD去除率的影响

原水COD为2448.00mg/l,在原水pH条件下,分别称取3、4、5、6、7g过2mm筛的菇渣吸附材料,加入到500mL废水中,处理结果见图3。

本试验采用的吸附材料本身是一种有机物,对增加废水COD浓度有一定的贡献。由图2可以看出,COD的去除率随着吸附材料用量的增加而增大,当用量大于5g时,COD的去除率有所下降,说明在用量为5g时,吸附材料的吸附能力已接近饱和,因此生物吸附材料的投加量以1%为宜。

3.3 不同粒径的生物吸附材料对COD去除率的影响

将菇渣分别过0.45mm、2mm、3mm的筛子,得到3种不同粒径的生物吸附材料对废水进行吸附试验,原水COD为2 544mg/l,在原水pH条件下,分别取5g 3种不同粒径吸附材料,加入到500mL废水中进行处理,结果表明粒径为0.45mm的COD去除率为9.43%;粒径为2mm时去除率为5.66%;粒径为3mm时去除率为3.77%。可以看出,粒径越小,对COD的去除效果越好,但实际处理中,为了便于吸附剂的沉淀分离以及操作方便,推荐以2mm粒径为宜。试验结果与上述结果相差较大,这可能是由于处理水样的COD浓度及pH值不一样造成的。

3.4 不同pH值对COD去除率的影响

取4份500mL的废水,用石灰分别将pH调节至原水、5、7、9,投加5g菇渣进行处理。吸附结果如图4所示。由图4可知,随着pH值的上升,COD的去除率有所下降,这可能是由于水中溶液中的氢离子影响了废水中难降解有机物的离子化和生物吸附材料表面的性能［8］,从而有利于COD的去除。在原水pH值下,COD的去除率最高,为12.54%。

3.5 不同废水浓度对COD去除率的影响

将原废水稀释不同的比例,在不调节pH的情况下（pH值在4～5之间）,投加5g过2mm的菇渣进行处理。测定COD。结果如图5所示。由图5可知,生物吸附材料对COD的去除率随原废水COD浓度的不同而有很大的变化。当原废水COD浓度在1 515.7mg/L时,COD去除率最高,达32.02%。

3.6 废水处理效果

选用上述最佳试验条件,即将废水稀释到1 500mg/L左右,移取500mL的废水,投加5g过2mm的菇渣,处理废水的结果如下表1所示。由表1可知,经试验条件优化,COD的去除率可达35.98%,处理后废水pH为6.42。

表1 优化条件下废水处理结果

4 结语

生物吸附材料由有机废弃物经过发酵工艺制得,来源广,处理废水成本低廉,且能做到以废治废。对生物吸附材料处理废水的研究表明:菇渣材料对废水中COD的去除效果较其他几种生物吸附材料要好。在粒径为2mm,投加量为5g,处理COD浓度为1 478.40mg/L,pH值为4.92的废水,其COD去除率可达35.98%。生物吸附材料处理高浓度有机废水,能够提高废水可生化,有利于废水的后续生化处理。

参考文献：

［1］ 张自杰.排水工程［M］.北京:中国建筑工业出版社,1996.

［2］ 王 芳,王增长,侯安清.高浓度有机废水处理技术的应用研究［J］.科技情报开发与经济,2005,15（23）:139～141.

［3］ 杨 超,柯丽霞,龚仁敏,等.花生壳粉作为生物吸附剂去除水溶液中偶氮染料的研究［J］.生物学杂志,2005,22（2）:45～48.

［4］ 张 俊,王宏勋.菌糠过滤处理染料溶液研究［J］.环境科学与技术,2006,29（1）:77～78.

［5］ Gaballah I,Kibertus G.Recovery of heavy metal ionsthrough decontamination of synthetic solutions and industrialeffluents using modified barks［J］.J Geochem.Explor,1998（62）:241～286.

［6］ 周 桂,邓光辉,何子平.腐植酸在糖蜜酒精废液处理中的应用研究［J］.广西轻工业,2001（4）:28～30.

［7］ 张 俊,王宏勋,罗 莉.菌糠过滤处理染料溶液研究［J］.环境科学与技术,2006,29（1）:77～78.

［8］ 郎咸明.炉渣吸附法处理硝基废水的研究［J］.环境保护科学,2001,27（105）:18～41.

Experiment Study on Treating High Concentrations of Organic Wastewater

by Adsorption of Biological Materials

Wang Peng1，Li Junfei2

（1.Foshan Environmental Monitoring Station,Guangdong,Foshan 528000,China;

2.PanYu Enviroment Research Institue.Guangdong,Guangzhou 511400,China）

Abstracts：This paper studies the effects of high concentrations of organic wastewater treated by compost biological materials under different elements.The results show that the Mushroom residue is adequate for biological sorbent.When diameter is 2mm,dosage is 5g,COD is 1478.4mg/l,and pH is 4.92,the remove rate of COD could reach 35.98%,and the BOD/COD is improved.Therefore,compost biological sorbent is an excellent mdium on high organic concentrations wastewater treatment,and has advantages of good effect on low cost.

Key words：biological materials;organic wastewater;the remove rate of COD