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啤酒廢水光催化氧化深度處理實(shí)驗(yàn)研究

2015-05-30 08:21王宗耀

王宗耀 等

摘 要:隨著國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高,采用一般的廢水處理工藝已經(jīng)難以滿足廢水達(dá)標(biāo)排放的要求。光催化氧化技術(shù)在處理廢水方面的理論日益成熟,給予光催化氧化技術(shù)優(yōu)越性,此技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于某些廢水的處理。

本實(shí)驗(yàn)希望通過(guò)光催化處理啤酒廢水的二級(jí)出水,研究啤酒廢水的CODCr降解情況,或者提高可生化性。在處理過(guò)程中通過(guò)改變各催化劑用量、TiO2/H2O2投配比、光照時(shí)間、pH值等條件來(lái)確定最佳處理?xiàng)l件。

關(guān)鍵詞:光催化氧化;生化性;內(nèi)源呼吸;生化呼吸線

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象為某啤酒廠廢水處理站(采用水解酸化+生物接觸氧化法)二級(jí)出水,其水質(zhì)指標(biāo)見表1:

實(shí)驗(yàn)主要藥劑:重鉻酸鉀;二氧化鈦;硫酸亞鐵銨;1,10-菲啰啉;硫酸銀等。

實(shí)驗(yàn)主要儀器:分析天平;蒸餾裝置;pH計(jì);500W汞鎢燈;磁力攪拌器;瓦氏呼吸儀等。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

①催化劑TiO2濃度確定。取5只燒杯中分別加入0、0.04、0.08、0.12、0.16g TiO2,同時(shí)加入100mL啤酒廢水,在500W高壓汞燈下光照1小時(shí),測(cè)定各種不同催化劑濃度下的生化比、啤酒廢水前后的CODCr,并繪制不同催化劑濃度下壓強(qiáng)差隨時(shí)間變化曲線。②光照時(shí)間的確定。在步驟1基礎(chǔ)上選取最佳TiO2的量,加入含有100mL啤酒廢水燒杯中,在500W高壓汞燈下光照0、0.25、0.5、1、2.0、3.0 h,測(cè)定各種不同催化劑濃度下的生化比、啤酒廢水前后的CODCr ,并繪制不同催化劑濃度下壓強(qiáng)差隨時(shí)間變化曲線。③H2O2濃度的確定。在步驟1、2基礎(chǔ)上選最佳的TiO2用量,加入有100mL啤酒廢水的5只燒杯中,再分別加入0、0.5、1.0、1.5、2.0、4.0mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的H2O2,在高壓汞燈光照1h,在高壓汞燈下光照1小時(shí),測(cè)定各種不同催化劑濃度下的生化比、啤酒廢水處理后的CODCr,并繪制不同催化劑濃度下壓強(qiáng)差隨時(shí)間變化曲線。④pH確定。取5只燒杯,各加入100mL啤酒廢水,加入最佳TiO2、H2O2量,最佳光照時(shí)間,將pH分別調(diào)為6、7、8、9、10,測(cè)定各種不同催化劑濃度下的啤酒廢水前后的CODcr,并繪制不同催化劑濃度下CODcr隨pH變化曲線。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 催化劑TiO2濃度的確定 先向中央小杯中加入10%的KOH溶液1mL,再分別將光照1h后的不同濃度的TiO2各吸取2mL到相應(yīng)的反應(yīng)瓶中,并向相應(yīng)的瓶中加入由磷酸鹽緩沖液稀釋配制成的活性污泥懸濁液1mL,然后裝到測(cè)壓管上放入瓦氏呼吸儀的恒溫水槽中測(cè)定液壓管高度并記錄數(shù)據(jù),由壓力管高度與時(shí)間作圖。結(jié)果如圖1。

如圖1所示,可以得出當(dāng)加入催化劑TiO2為0.08g/100mL時(shí),啤酒廢水生化性最佳,而當(dāng)催化劑TiO2濃度大于0.08g/100mL時(shí),隨著TiO2濃度的增加,啤酒廢水的生化性反而降低,這是因?yàn)樵跐舛却笥?.08g/100mL時(shí),溶液光透性降低,在相同的光照時(shí)間中難以提高可生化性。

2.2 光照時(shí)間的確定 先向中央小杯中加入10%的KOH溶液1mL,再分別將光照0、0.25、0.5、1、2、3h后TiO2濃度為0.08/100mL,各吸取2mL到相應(yīng)的反應(yīng)瓶中,并向相應(yīng)的瓶中加入由磷酸鹽緩沖液稀釋配制成的活性污泥懸濁液1mL,然后裝到測(cè)壓管上放入瓦氏呼吸儀的恒溫水槽中測(cè)定液壓管高度并記錄數(shù)據(jù),由壓力管高度與時(shí)間作圖。結(jié)果如圖2。

由圖2可以得出,隨著時(shí)間的增加,啤酒廢水的生化比逐漸提高,當(dāng)光照時(shí)間為1h時(shí)啤酒廢水的生化比有了階梯性的跨躍,因此當(dāng)光照時(shí)間為1h時(shí),啤酒廢水的生化性最佳。

2.3 H2O2濃度的確定 先向中央小杯

中加入10%的KOH

溶液1mL,再分別將

催化劑TiO2濃度為0.08/100mL,加有0、0.5、

1、1.5、2、4mLH2O2的各吸取2mL到相應(yīng)的反應(yīng)瓶中,并向相應(yīng)的瓶中加入由磷酸鹽緩沖液稀釋配制成的活性污泥懸濁液1mL,然后裝到測(cè)壓管上放入瓦氏呼吸儀的恒溫水槽中測(cè)定液壓管高度并記錄數(shù)據(jù),由壓力管高度與時(shí)間作圖。結(jié)果如圖3。

由圖3可知 當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的H2O2為1mL/100mL時(shí)生化比最佳。當(dāng)H2O2濃度小于0.003%時(shí),隨著H2O2濃度的升高生化效果越好,當(dāng)H2O2濃度大于0.003%時(shí),隨著H2O2濃度升高生化效果越差。

2.4 pH確定。在以上確定的最佳條件下,對(duì)不同pH值啤酒廢水處理,并測(cè)定廢水處理后的CODcr ,結(jié)果如圖4。

由圖4可以得出在pH為8.2時(shí),啤酒廢水降解效果最好,而啤酒廢水的pH為8.3,因此在以上最佳條件下不用調(diào)節(jié)pH即可獲得最佳處理效果。

綜上所述:當(dāng)TiO2用量為0.08g/100mL、光照時(shí)間為1h、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的H2O2為1mL/100mL、pH值為8.3時(shí),對(duì)啤酒廢水二級(jí)出水處理后的生化性最好,CODcr為27.74mL/L。

參考文獻(xiàn):

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作者簡(jiǎn)介:王宗耀(1984-),男,本科,助理工程師,從事廢水處理技術(shù)研究工作。