啤酒廢水外排處理的必要性

啤酒廢水外排處理的必要性

啤酒是大型采礦和污染排放的行業(yè)。啤酒廢水占全國工業(yè)產值排放量的1.3%，必要的化學氧（cod）占全國廢水排放總額的0.5%。啤酒廢水含有較高濃度的有機物,如糖類、醇類、維生素、氨基酸、酒糟等,若未經處理直接排入自然水體,會導致水質發(fā)黑變臭,嚴重污染環(huán)境。因此,在水資源供應日趨緊張的今天,如何有效處理啤酒廢水,已成為環(huán)境保護的一項重要研究內容之一?；钚蕴渴且环N優(yōu)良的吸附劑,其發(fā)達的細孔結構和特殊的表面特性使它在水處理技術中得以廣泛應用。近年來,以廢棄的杏核、花生殼、椰殼、檳榔渣等物質原料制備活性炭成為企業(yè)、學者研究的熱點,但以新疆薄皮核桃殼為原料生產的活性炭進行應用性研究卻未見報道。本文以新疆薄皮核桃殼制備的活性炭為吸附劑,對啤酒廠發(fā)酵罐定位清洗(CIP)產生的工業(yè)廢水進行吸附凈化處理,以期為核桃殼活性炭在啤酒廢水處理方面的應用提供有益探索。1材料和方法1.1核桃殼活性炭薄皮核桃殼:新疆和田農十四師224團提供;薄皮核桃殼活性炭:ZnCl2活化法自制,60~80目;活性炭:河南省鞏義市,60~80目;啤酒工業(yè)廢水:發(fā)酵罐CIP清洗廢水直接取樣,啤酒廠提供。1.2hgso4、cuso4、ki、mnso3、kras3、kcr2o3、kio3、kcr2o3、kras3e、可溶性淀粉的組成ZnCl2、H3PO4、I2、Na2S2O3、HgSO4、CuSO4·5H2O、KI、MnSO4、NaOH、KIO3、K2Cr2O7、亞甲藍、鄰苯二甲酸氫鉀、可溶性淀粉等,均為分析純。1.3c29粉碎機和儀器設備KQ5200B超聲波清洗器,昆山市超聲儀器有限公司;FPC99粉碎機,深圳市威斯比生物科技有限公司;PB-20pH計,北京賽多利斯儀器設備公司;UV759紫外可見分光光度計,上海第二儀器廠;85-2恒溫磁力攪拌器,江蘇醫(yī)療儀器廠。1.4測試方法1.4.1新疆薄皮核桃殼生產區(qū)主要過程為:核桃殼※干燥、粉碎※53%氯化鋅浸漬※微波中高火活化,輻射19min※水洗過濾※干燥※活性炭成品。1.4.2薄皮核桃殼活性炭法處理啤酒廢水將制備的薄皮核桃殼活性炭投入一定量啤酒工業(yè)廢水中,并用超聲波進行輔助處理,濾紙過濾,測定處理前后廢水中的COD和DO變化。1.4.3cod在啤酒廢水中的測量重鉻酸鉀法測定。COD去除效果以COD%,即COD去除百分率表示。1.4.4通過測定啤酒廢水中的溶氧do碘量法測定。DO去除效果以DO去除的百分率表示,即DO%。1.5試驗計劃1.5.1薄皮核桃皮酒精試驗，啤酒廢水的單因素試驗將一定量的活性炭加入到啤酒工業(yè)廢水中,在超聲波的作用下,分別考察溫度、pH、吸附處理時間、料液比對廢水中COD和DO去除效果的影響。1.5.2活性炭處理啤酒工業(yè)廢水的最佳條件的確定在單因素實驗基礎上,對影響COD和DO去除效果的四個因素:料液比、pH、溫度、吸附處理時間進行L9(34)正交試驗,確定活性炭處理啤酒工業(yè)廢水的最佳條件。1.5.3與測定污染啤酒廢水的比較分別選用市售活性炭和自制活性炭,在上述最佳處理條件下比較處理啤酒工業(yè)廢水的效果。2結果與分析2.1啤酒工業(yè)廢水cod和溶解氧含量檢測化學需氧量(COD)是水環(huán)境監(jiān)測中最重要的有機污染綜合指標之一,它可用以判斷水體中有機物的相對含量。按照前述測定方法對啤酒企業(yè)發(fā)酵罐CIP清洗廢水進行檢測,所采集的啤酒工業(yè)廢水COD為941mg/L。溶解氧(DO)的含量是評價水體、水質和水體自凈能力的重要指標,也是水產養(yǎng)殖業(yè)、自來水廠、污水處理廠和水質監(jiān)測部門必不可少的測定項目。DO的變化在一定程度上反映水體受污染的程度。檢測結果表明,啤酒企業(yè)發(fā)酵罐CIP清洗廢水的DO為144.0mg/L。2.2單因素試驗2.2.1啤酒工業(yè)廢水處理試驗活性炭與啤酒工業(yè)廢水的料液比1:30,pH=8的條件下超聲波處理20min,分別考察吸附溫度20℃、30℃、40℃、50℃、60℃對啤酒工業(yè)廢水處理效果的影響,試驗結果見圖1。由圖1可知,溫度在20~30℃時,隨著溫度的升高,COD%和DO%均呈上升趨勢,30℃~60℃時,COD%和DO%有所下降,其中COD%減少的更為明顯。這是因為溫度會影響活性炭的吸附性能,溫度升高,解吸速度大于吸附速度,因此30℃為活性炭處理啤酒廢水的適宜溫度。2.2.2活性炭吸附時間對處理效果的影響用薄皮核桃殼活性炭處理啤酒廢水,在料液比1∶30,pH=8,溫度30℃的條件下,考察活性炭吸附處理時間對啤酒工業(yè)廢水處理效果的影響,試驗結果如圖2所示。由圖2可知,吸附時間從10min升至30min時,COD%和DO%的變化幅度較大,隨著吸附過程的進行,活性炭吸附達到平衡,因此在30min以后,變化基本趨于平穩(wěn)。2.2.3ph對啤酒工業(yè)廢水效果的影響在料液比1∶30,溫度30℃,吸附處理時間30min的條件下,控制pH在5~12范圍內變化,研究pH對活性炭處理啤酒工業(yè)廢水效果的影響,其試驗結果如圖3所示。由圖3可知,從啤酒廢水中去除有機物和降低COD和DO的最適pH為8,這可能是由于pH會改變活性炭表面化學基團的特性從而導致活性炭吸附性能的變化。2.2.4性炭處理啤酒工業(yè)廢水效果的試驗結果活性炭處理時間30min,溫度30℃,pH=8的條件下考察料液比對活性炭處理啤酒工業(yè)廢水效果的影響,試驗結果見表1。由表1可知,在活性炭量一定的條件下,隨著啤酒廢水量的加大,活性炭達到其吸附飽和點以后,不再進行吸附,則COD%和DO%均呈現(xiàn)出下降趨勢。因此,料液比以1∶10為宜。2.3活性炭處理啤酒廢水達到cod%及模型驗證試驗結果根據(jù)活性炭處理啤酒廢水的單因素試驗,選擇溫度、料液比、吸附處理時間、pH進行L9(34)正交試驗,每組3個平行,以優(yōu)化啤酒廢水的活性炭處理條件。正交試驗因素水平表見表2,正交試驗方案和試驗結果見表3。1)COD%方差分析結果見表4,COD%各因素、水平間差異顯著性檢驗見以上尿素,見表5。由方差分析可知,活性炭處理啤酒廢水達到COD%最大值的最優(yōu)組合為A1B1C2D2,即溫度20℃,吸附處理時間20min,料液比1∶20,pH=8。對得出的最優(yōu)組合進行驗證試驗,COD%可達77.5%。2)DO%方差分析結果見表6,DO%各因素、水平間差異顯著性檢驗,見表7。DO%的方差分析可知,活性炭處理啤酒廢水達到DO%最大值的最優(yōu)組合為A1B1C1D2,即溫度20℃,吸附處理時間20min,料液比1∶10,pH=8。對得出的最優(yōu)組合進行驗證,DO%可達90.0%。2.4活性炭處理啤酒工業(yè)廢水的效果結果見表8,在溫度20℃,吸附處理時間20min,料液比1∶10,pH=8的條件下,比較市售活性炭與薄皮核桃殼活性炭處理啤酒工業(yè)廢水的效果。由表8可知,市售活性炭在降低啤酒工業(yè)廢水CDO和DO上稍優(yōu)于自制的薄皮核桃殼活性炭,但二者并無顯著性差異,說明自制薄皮核桃殼活性炭可用于啤酒工業(yè)廢水的處理。3減少啤酒工業(yè)廢水中cod的措施1)薄皮核桃殼活性炭可有效降低啤酒工業(yè)發(fā)酵罐CIP清洗中廢水的COD和DO,且與市售活性炭處理效果無顯著性差異,從而為其在食品工業(yè)廢水中的進一步應用提供了有益參考。2)對于降