改性硅藻土處理餐飲廢水技術

發表時間：2021-11-15 12:58:22 閱讀次

　　現今社會人們的生活越來越好，餐飲業迅速發展。但由于餐飲廢水成分復雜，有機物含量相當高，存在很多細菌，因此餐飲廢水在排入污水處理廠的城市管網前，需要經過相應處理。近年來，國內外對餐飲廢水的處理方法主要有氣浮法、電化學法、活性污泥法、生物濾池法、膜分離法、磁吸附法、混凝法、吸附法等。其中，混凝沉淀分離技術是目前國內外處理餐飲廢水中應用最廣泛、成本最低廉的一種。

　　餐飲廢水一般為膠體狀態，擁有吸附作用的硅藻土則可以成為處理餐飲廢水的一種比較好的混凝吸附劑。由于硅藻土質輕、多孔、相對密度小，孔徑分布范圍大，孔隙率高，經濟且容易獲取，吸附能力強，具有巨大的比表面積和強大的表面吸附性能，在廢水處理中已經得到廣泛應用。

　　為了改善硅藻土處理污水的效果和范圍，可對硅藻土進行相應的提純、活化、擴容和改性等操作。硅藻土的改性方法：

　　①用鋁、鐵等帶正電荷的離子對其進行表面改性。

　　②加入其他的絮凝劑復合制成改性硅藻土。

　　③對其進行酸化、灼燒等活化處理。國內外研究采用的改性劑多為各種季銨鹽陽離子。張麗芳以硅藻土為基質，在高錳酸鉀溶液中通過化學方法制備了負載錳氧化物的改性硅藻土吸附劑，并利用該吸附劑對燃料活性艷紅進行吸附脫色實驗。本文是通過將硅藻土經過氯化鋁和氫氧化鈉改性后，再在微波輻射輔助下觀察其對餐飲廢水的處理效果。

　　1、實驗部分

　　1.1 材料與試劑

　　實驗用餐飲廢水取自某川菜館，先做過濾，除去水中的大顆粒物質，過濾后的水樣中的COD含量為1307.71mg/L，總磷TP為3.50mg/L，pH值為4.50。

　　實驗中所用到的主要材料和試劑有：硫酸、無水硫酸鈉、氯化鈉、過硫酸鉀、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀、磷酸二氫鉀、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、硫酸銀等，均為分析純。硅藻土(化學純)。

　　1.2 實驗儀器

　　該研究所采用的主要儀器有：VV2800型紫外分光光度計、ME104型電子天平、NX6lwmc-205型微波化學反應器、DZF-6020型高溫干燥箱、Wl-A8601SpH計、MD6型微波COD消解儀、MJ-54A型高壓蒸汽滅菌鍋等。

　　1.3 實驗方法

　　1.3.1 改性硅藻土的制備

　　將50g硅藻土置于1000mL燒杯中，按Al3+/土=7.5mmol/g的用量，將750mL的0.5mol/LAlCl3溶液倒入硅藻土中，室溫下攪拌均勻，再超聲攪拌1h后轉入微波反應器中，微波頻率為250～280W，加熱到85℃，按OH-/Al3+(摩爾比)=2.4的用量，以1～4mL/min的滴堿速度(一滴一滴地滴加氫氧化鈉溶液)，滴堿完成后繼續保溫并攪拌1h，稍冷卻取出后用保鮮膜封好，在30℃恒溫水浴中陳化3d，自然冷卻至室溫，即成液體水處理劑。將陳化后的溶液進行固液分離后，將固體在110℃下烘干，然后進行研磨，最后進行100目篩得到產品，即成固體水處理劑。

　　1.3.2 實驗條件的選擇

　　(1)最佳投加量的確定。準確量取100mL的餐飲廢水于6個燒杯中，順序標為1號—6號。再分別稱取0，0.30，0.50，0.70，0.90，1.10g的改性硅藻土加入到上述燒杯中，將溶液pH值調為中性，25℃下快速攪拌5min再超聲攪拌5min后取出，靜置30min待沉降后進行觀察，得知4號—6號3組的結果比較好，且3組現象比較接近，將這3組樣本進行各指標的測定。

　　(2)最適pH值的確定。量取100mL的餐飲廢水于6個燒杯中，順序標為1號—6號。1號燒杯為原水做參考，其余每個燒杯中都加入0.70g改性硅藻土。調節溶液pH值：1號維持原樣，2號調節為4.98，3號調節為5.93，4號調節為7.04，5號調節為8.04，6號調節為9.01。在室溫25℃下快速磁力攪拌5min，再超聲攪拌5min，靜置30min后進行觀察，得知4號、5號、6號3組的結果比較好且3組現象比較接近。重復投加量時的COD、總氮、總磷測定，比較結果，得出最適宜的pH值為中性環境。

　　1.3.3 廢水水質指標的測定

　　廢水中TP、TN、COD的濃度和pH值測定分別采用鉬酸銨分光光度法(GB11893—1989)、堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB11894—1989)、水楊酸分光光度法(GB11894—1989)、酸性高錳酸鉀法(GB11894—1989)、便攜式pH計法。以上指標取平均值。實驗數據利用Origin8.5作圖、SPSS17.0軟件分析。

　　1.3.4 微波輔助實驗

　　在1個500mL燒杯中，用量筒量取400mL的餐飲廢水于燒杯中，稱取2.8g改性硅藻土放入廢水中，在25℃下快速攪拌5min，然后再超聲波攪拌5min，取出靜置30min后觀察絮凝情況，取上層清液進行微波輔助實驗，設置3個微波功率(350，450，550W)和3個消解時間(5，10，15min)(表1)，對總氮總磷以及COD的測定進行正交實驗。

　　2、結果與討論

　　2.1 改性硅藻土投加量對餐飲廢水處理效果的影響

　　改性硅藻土的投加量對餐飲廢水處理效果的影響見表2—表4。結果表明，經過30min的自然沉降之后，1號(未添加硅藻土)仍然很渾濁，2號相對比較澄清，從3號開始明顯有分層現象，上層均浮著一層油脂狀物質，中間為較干凈的廢水層，最下面為吸附絮凝后的硅藻土層，硅藻土絮團較為大且分散。

　　從表2可知，總氮吸光度都未落在0.2～0.8的有效范圍內且還為負值，主要是背景值過大，找不到合適的參比溶液，或者說改性硅藻土對餐飲廢水中的總氮沒有處理效果。因此，只考慮改性硅藻土對餐飲廢水中總磷和COD的去除情況。從表3可知，改性硅藻土對總磷的去除效果較好，均在95%以上，改性硅藻土的最佳投加量為0.90g，此時總磷去除率為97.57%，濃度為82.24mg/L。從表4來看，硅藻土對COD的處理效果不太理想，普遍較低，最高也只有22.48%。從實際經濟成本來看，最適改性硅藻土投加量為0.70g比較經濟有效。

　　2.2 餐飲廢水

　　pH值對改性硅藻土處理效果的影響pH值對改性硅藻土處理效果的影響見表5、表6。結果表明，1號還是很渾濁，油漂在上面。2號和1號的現象差距不大，仍然渾濁。從3號開始漸漸有分層的現象，但3號中間廢水層還是渾濁。而4號、5號、6號這3組的處理效果比較好。

　　從表5可知，總磷去除率都達到70%以上，pH值在8.04時總磷去除率最高，達到79.03%，改性硅藻土在弱堿性和酸性條件下對總磷的去除效果比較好，隨著pH值的增加，去除效果會下降。從表6可知，當pH值在7.02中性時，COD去除率達到最高19.01%，調節pH值的處理效果比不調節pH值時下降了。綜上所述，將最適pH值調節為中性。

　　2.3 微波輔助對處理餐飲廢水的影響

　　微波輔助對處理餐飲廢水的影響見表7、表8。可以看出，當微波功率為550W、微波時間為5min時，COD的去除效果最好，此時去除率可以達到88.54%。此種情況下總磷的去除效果也較好，可達92.09%。由于電磁波能量是以波的形式輻射到介質內的，內外同時加熱，無滯后效應，熱量幾乎不外散，熱效率高，所以體系受熱均勻。因此，微波輔助硅藻土對處理餐飲廢水有明顯的效果。