茶多酚生產(chǎn)廢水怎么處理，茶多酚生產(chǎn)廢水處理
文章出處：http://www.bohuiwl.cn/ 人氣：發(fā)表時間：2019-06-04 21:06
1茶多酚處理工藝的選擇
1.1 廢水水質(zhì)
茶多酚生產(chǎn)廠廢水主要包括提取后的殘留母液和沖洗水，水質(zhì)見表1。
從茶多酚的生產(chǎn)過程中可以看出，廢水的組成與茶葉中的水溶性成分基本相同，其中有機酸、糖、氨基酸和果膠具有較好的生物降解性，生物堿的生物降解性還有待研究(但含量較少)。廢水中茶多酚含量高，因此著重研究了茶多酚的去除方法和廢水生物降解性的變化。
茶多酚對細菌(包括厭氧菌、需氧菌和兼性菌)有很強的抑制作用。茶多酚的抑制能力與其濃度成正比，并與其三維結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般脂質(zhì)兒茶素類(如EGCG、心電圖等。)比其他成分具有更強的抗菌效果。茶多酚對大腸桿菌的小抑制濃度為1000毫克/升，而心電圖和心電圖對金黃色葡萄球菌的小抑制濃度分別為160毫克/升和250毫克/升。然而，茶多酚具有很強的抑菌選擇性，可以抑制有害菌群的生長，但對霉菌、酵母等正常菌群具有維持菌群平衡的作用。因此，相關(guān)數(shù)據(jù)報告[ 3 ]顯示兒茶素對細菌有抑制作用，但它也能在厭氧條件下馴化污泥。
1.2 處理工藝的選擇 該廠廢水采用活性污泥法處理，但處理裝置運行后每隔10天左右出現(xiàn)細菌膠團解體現(xiàn)象。實驗中，當廢水未經(jīng)預處理直接進行好氧生化處理時，在35℃條件下，細菌膠束的崩解現(xiàn)象也在5 ~ 9天內(nèi)發(fā)生。因此，直接對廢水進行好氧生化處理是不可行的，而廢水的實測生化需氧量( BOD5/COD )為0.55 (生物降解性好)，這與實驗現(xiàn)象不符。主要原因是茶多酚的濃度和毒性因測定BOD5時稀釋而降低，但這并沒有反映在BOD5/COD中。此外，考慮到工廠所在區(qū)域要求的排放標準為cod < 100毫克/升，bod5 < 30毫克/升，廢水處理工藝終確定
2 試驗方法
2.1 預處理
取800mL廢水進行燒杯試驗，投加Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH值，然后投加一定量的混凝劑進行磁力攪拌，靜沉1h后取上清液進行分析。
2.2 生化處理
沉淀后的上清液進行水解酸化-接觸氧化試驗。厭氧和好氧反應器均采用80毫米×500毫米有機玻璃柱(厭氧柱內(nèi)攪拌，好氧柱內(nèi)懸掛軟填料)。厭氧污泥取自工業(yè)污水處理廠水解酸化池，好氧污泥取自城市污水處理廠二沉池，用于排放污泥。污泥在測試前適應了一個多月。為了研究廢水中污染物濃度的變化，進一步確定廢水在實際工程應用中的停留時間，采用間歇運行方式水解酸化廢水24h，然后進入接觸氧化池(停留時間24h )。
2.3 后處理
取缺氧24h、好氧12h的生化出水進行燒杯混凝沉淀試驗(與預處理相同)。
2.4 測定方法
COD：快速重鉻酸鉀法；BOD5：標準稀釋法；色度：稀釋倍數(shù)法；茶多酚：比色法。
3 結(jié)果與分析
3.1 預處理
廢水中的茶多酚在一定的pH值下會和金屬離子(如Al3+、Ca2+等)反應生成難溶化合物，和某些過渡金屬離子會發(fā)生顯色反應，如投加含F(xiàn)e2+、Fe3+的混凝劑時會生成有色絡合物，水的顏色會由黃色變成墨綠色，并且有酸臭味，反應式如下：
6R-OH+FeCl3→H3［Fe(OR)6](綠色)+3HCl
為了避免色度的產(chǎn)生，聚合氯化鋁和硫酸鋁分別用于對比試驗。一方面，這兩種物質(zhì)可以與茶多酚產(chǎn)生不溶性化合物，另一方面，膠體和水中微懸浮狀態(tài)的有機和無機物質(zhì)可以通過絮凝作用去除，從而降低生化處理的負荷。由于廢水的酸性，添加Ca ( OH ) 2一方面可以調(diào)節(jié)廢水的酸堿度，另一方面Ca2還與茶多酚反應生成不溶性化合物，進一步降低水中茶多酚的含量，為后續(xù)生化處理的順利實施提供條件。茶多酚在堿性條件下容易氧化和變色。
3.2 生化處理
由于大部分廢水含有大分子量的天然物質(zhì)，水解酸化可以在產(chǎn)酸細菌的作用下將水中的大分子物質(zhì)分解成小分子，從而降低好氧處理的負荷，同時廢水中殘留的茶多酚在厭氧條件下可以部分降解。好氧采用接觸氧化，微生物附著在填料上不易流失，能夠滿足批量生產(chǎn)的要求。
因此，在試驗過程中進行了多次降解試驗(原水溫度為15.2℃，進水化學需氧量為1166毫克/升，茶多酚濃度為145毫克/升，污泥濃度為3560毫克/升)。試驗結(jié)果表明，茶多酚在水解酸化階段降解率很小，停留時間為24 h時降解率僅為18個門，數(shù)據(jù)表明兒茶素在厭氧條件下3天停留酸化率僅為30，說明茶多酚的生物降解性很差。水解酸化階段化學需氧量的降解率也很低。停留時間為24小時時，化學需氧量的去除率僅為9.5。水解酸化流出物的BOD5/COD值從0.57增加到約0.68 (增加19.3 )，主要是因為水解酸化可以將果膠、糖等有機聚合物降解成小分子，便于后續(xù)好氧處理。厭氧出水進入好氧狀態(tài)后，由于曝氣充氧，茶多酚在短時間內(nèi)被完全氧化。好氧階段，停留時間為12h，出水化學需氧量從1056毫克/升降至161毫克/升，去除率為85。出水呈紅色，色度大于50倍。分析主要是由于預處理中未沉淀的水中的一些茶多酚在生化處理過程中難以降解，只能被空氣氧化，將酚類轉(zhuǎn)化為醌類和茶紅素，呈現(xiàn)紅色[ 5 ]。因此，茶多酚在預處理階段是否被完全去除對廢水處理效果至關(guān)重要。由于在預處理階段很難完全去除茶多酚，好氧對茶多酚的降解影響不大，雖然水解酸化對茶多酚的降解率很低，但為了盡可能降低茶多酚濃度和出水色度，水解酸化池應采用較長的停留時間。
3.3 后處理
茶多酚廢水經(jīng)過預處理和生化處理后，水質(zhì)有了明顯改善，但出水仍達不到標準，尤其是色度相對較大。為此，化學氧化、活性炭吸附和混凝沉淀分別用于后處理試驗。
氯化鈉( NaClO )是化學氧化中使用的氧化劑，活性炭試驗中加入粉狀活性炭，兩者都存在用量過大和不經(jīng)濟的問題。
混凝沉淀試驗采用聚合鋁作為混凝劑。試驗結(jié)果表明，厭氧24h和好氧12h出水混凝沉淀處理的用量為80毫克/升。沉淀1.0h后，化學需氧量可降至80毫克/升，出水色度小于50倍，出水清澈透明，完全達到該地區(qū)廢水排放標準。
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