乙醛廢水的厭氧小試研究

方紅新，沈園園，高正華，李習(xí)紅

(安徽國(guó)星生物化學(xué)有限公司，安徽省雜環(huán)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,安徽 當(dāng)涂 243100)

安徽國(guó)星生物化學(xué)有限公司主要采用乙醇氧化法合成乙醛，該工藝產(chǎn)生大量的乙醛廢水。該類廢水是高濃度有毒有機(jī)廢水，廢水無色透明且有刺激性氣味。廢水的組成較為復(fù)雜，其中由于廢水中含有高濃度的乙酸，可生化性較好，適宜采用厭氧法進(jìn)行處理，以降低處理成本并產(chǎn)生甲烷[1]。厭氧生物法由于具有能耗少、效率高、成本低、無二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)而備受人們的青睞[2-3]。本文主要采用厭氧顆粒污泥，對(duì)乙醛廢水進(jìn)行厭氧處理。主要探討了溫度、pH值、停留時(shí)間和污泥量因素的影響。乙醛廢水的厭氧處理方法不但實(shí)現(xiàn)減排，而且可實(shí)現(xiàn)資源的回收再利用，帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

所用試劑：乙醛廢水(含0.6%的乙酸和少量的甲醛)、NaOH(S，AR)、蒸餾水、顆粒污泥、酵母粉。

所用儀器：250mL、500mL的錐形瓶各一個(gè)、橡膠管、三角洗瓶塞、橡膠塞、集氣瓶

1.2 廢水進(jìn)水水質(zhì)

表1 乙醛廢水進(jìn)水水質(zhì)

注：BOD5表示5日生化需氧量，COD表示化學(xué)需氧量。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟及原理

實(shí)驗(yàn)前，將厭氧顆粒污泥用清水洗干凈，調(diào)節(jié)乙醛廢水的pH值。

將一定量的厭氧顆粒污泥與調(diào)節(jié)pH值后的乙醛廢水混合后倒入500mL的錐形瓶，將其放入恒溫水浴中。如圖1所示，連接好反應(yīng)裝置，檢查裝置的氣密性。定期測(cè)量錐形瓶中廢水的pH值、COD，以及記錄產(chǎn)氣量。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖1. 恒溫水浴；2. 厭氧顆粒污泥；3. 0.5%的NaOH溶液；4. 三角洗瓶塞；5. 集氣瓶

該反應(yīng)的原理主要是厭氧顆粒污泥中的產(chǎn)甲烷菌，將乙醛廢水中的乙酸轉(zhuǎn)化成甲烷的過程。

1.4 主要檢測(cè)數(shù)據(jù)及測(cè)量方法

(1)CODcr:COD 快速測(cè)定法；(2)pH值：pH劑測(cè)定；(3)氨氮：鈉氏試劑比色法。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度的影響

表2表示了反應(yīng)溫度對(duì)厭氧顆粒污泥活性的影響?？梢钥闯?，廢水COD的去除效率隨著反應(yīng)溫度的增加先增加后減少。當(dāng)反應(yīng)溫度為10℃時(shí)，COD的去除效率為41.1%，產(chǎn)甲烷80mL。當(dāng)反應(yīng)溫度增加到40℃時(shí)，COD的去除效率降低到34.2%，產(chǎn)甲烷60mL。結(jié)合表2 和圖2 可以直觀的看出，在溫度范圍為25～35℃時(shí)，COD的去除效率達(dá)到70%以上，產(chǎn)甲烷氣體為250mL左右，這表明在該溫度區(qū)間內(nèi)，厭氧顆粒污泥的活性最佳。

表2 不同反應(yīng)溫度的影響

圖2 反應(yīng)溫度對(duì)乙醛廢水COD的影響

2.2 pH值的影響

表3 表示了pH值對(duì)厭氧顆粒污泥去除乙醛COD的影響?？梢钥闯?，經(jīng)過厭氧反應(yīng)后，未加NaOH的的乙醛廢水的COD基本沒有去除，產(chǎn)氣量為0mL，且污泥有部分浮起。當(dāng)廢水的pH值為7.2時(shí)，COD的去除率高達(dá)75.7%，產(chǎn)氣量為300mL。

從圖3可以看出，當(dāng)pH值在6.8～7.2范圍內(nèi)，乙醛廢水的出水COD可降至2000mg/L以下，COD的去除率高達(dá)71%以上。這可能是由于厭氧顆粒污泥中，含有的產(chǎn)甲烷菌對(duì)酸性較為敏感。強(qiáng)酸強(qiáng)堿的廢水環(huán)境抑制了污泥的生長(zhǎng)，中性環(huán)境適合污泥生存。

表3 不同 pH值的影響

圖3 pH值對(duì)乙醛廢水COD的影響

2.3 停留時(shí)間的影響

圖4表示了廢水停留時(shí)間的影響?？梢钥闯?，隨著停留時(shí)間的增加，乙醛廢水的出水COD逐漸降低。當(dāng)停留時(shí)間為24h時(shí)，出水COD降至1880mg/L，COD去除率為73.1%；當(dāng)停留時(shí)間為48h時(shí)，出水COD降至1005mg/L，COD去除率為85.6%；當(dāng)停留時(shí)間為72h時(shí)，出水COD降至664mg/L，COD去除率為90.5%。

圖4 停留時(shí)間對(duì)乙醛廢水COD的影響

2.4 污泥量的影響

圖5表示了污泥量的影響。可以看出，乙醛廢水的出水COD隨著污泥量的增加而降低。當(dāng)污泥與廢水體積比為1/4時(shí)，出水COD為5300mg/L，COD去除率為24.2%。當(dāng)污泥與廢水的體積比為1/2時(shí)，出水COD為1880mg/L，COD的去除率為73.1%。這表明一定量的厭氧顆粒污泥，處理一定量的乙醛廢水。當(dāng)污泥量增加時(shí)，產(chǎn)甲烷菌同時(shí)增加，乙醛中的乙酸得到了很好的去除。

圖5 泥水比對(duì)乙醛廢水COD的影響

3 結(jié)論

乙醛廢水具有較好的生化性，該類廢水經(jīng)過厭氧處理后，其出水COD能降低到2000mg/L以下，COD的去除率高達(dá)70%以上。其中，厭氧顆粒污泥生存的環(huán)境溫度在25～35℃，pH值在6.8～7.2之間。產(chǎn)生的甲烷氣體收集后，可作為燃料。

[1] 李亞新,李玉瑛.厭氧序批式反應(yīng)器預(yù)處理焦化廢水研究[J].工業(yè)用水與廢水,2002,33(5):17-20.

[2] 張 猛.乙醛廢水堿解-生物產(chǎn)甲烷工藝研究[D].蘭州:蘭州交通大學(xué),2015.

[3] 田忠明,金滄璐,何學(xué)文.厭氧技術(shù)處理費(fèi)托合成廢水的工程應(yīng)用[J].水處理技術(shù),2017,43(9):101-103.