現(xiàn)今社會(huì)人們的生活越來越好，餐飲業(yè)迅速發(fā)展。但由于餐飲廢水成分復(fù)雜，有機(jī)物含量相當(dāng)高，存在很多細(xì)菌，因此餐飲廢水在排入污水處理廠的城市管網(wǎng)前，需要經(jīng)過相應(yīng)處理。近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)餐飲廢水的處理方法主要有氣浮法、電化學(xué)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(shù)是目前國(guó)內(nèi)外處理餐飲廢水中應(yīng)用最廣泛、成本最低廉的一種。
餐飲廢水一般為膠體狀態(tài)，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(zhì)輕、多孔、相對(duì)密度小，孔徑分布范圍大，孔隙率高，經(jīng)濟(jì)且容易獲取，吸附能力強(qiáng)，具有巨大的比表面積和強(qiáng)大的表面吸附性能，在廢水處理中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。
為了改善硅藻土處理污水的效果和范圍，可對(duì)硅藻土進(jìn)行相應(yīng)的提純、活化、擴(kuò)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(duì)其進(jìn)行表面改性。
?、诩尤肫渌男跄齽?fù)合制成改性硅藻土。
?、蹖?duì)其進(jìn)行酸化、灼燒等活化處理。國(guó)內(nèi)外研究采用的改性劑多為各種季銨鹽陽(yáng)離子。張麗芳以硅藻土為基質(zhì)，在高錳酸鉀溶液中通過化學(xué)方法制備了負(fù)載錳氧化物的改性硅藻土吸附劑，并利用該吸附劑對(duì)燃料活性艷紅進(jìn)行吸附脫色實(shí)驗(yàn)。本文是通過將硅藻土經(jīng)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(duì)餐飲廢水的處理效果。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 材料與試劑
實(shí)驗(yàn)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(zhì)，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(shí)驗(yàn)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(xué)純)。
1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
該研究所采用的主要儀器有：VV2800型紫外分光光度計(jì)、ME104型電子天平、NX6lwmc-205型微波化學(xué)反應(yīng)器、DZF-6020型高溫干燥箱、Wl-A8601SpH計(jì)、MD6型微波COD消解儀、MJ-54A型高壓蒸汽滅菌鍋等。
1.3 實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)入微波反應(yīng)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(xù)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(jìn)行固液分離后，將固體在110℃下烘干，然后進(jìn)行研磨，最后進(jìn)行100目篩得到產(chǎn)品，即成固體水處理劑。
1.3.2 實(shí)驗(yàn)條件的選擇
(1)最佳投加量的確定。準(zhǔn)確量取100mL的餐飲廢水于6個(gè)燒杯中，順序標(biāo)為1號(hào)—6號(hào)。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(diào)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(jìn)行觀察，得知4號(hào)—6號(hào)3組的結(jié)果比較好，且3組現(xiàn)象比較接近，將這3組樣本進(jìn)行各指標(biāo)的測(cè)定。
(2)最適pH值的確定。量取100mL的餐飲廢水于6個(gè)燒杯中，順序標(biāo)為1號(hào)—6號(hào)。1號(hào)燒杯為原水做參考，其余每個(gè)燒杯中都加入0.70g改性硅藻土。調(diào)節(jié)溶液pH值：1號(hào)維持原樣，2號(hào)調(diào)節(jié)為4.98，3號(hào)調(diào)節(jié)為5.93，4號(hào)調(diào)節(jié)為7.04，5號(hào)調(diào)節(jié)為8.04，6號(hào)調(diào)節(jié)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(jìn)行觀察，得知4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)3組的結(jié)果比較好且3組現(xiàn)象比較接近。重復(fù)投加量時(shí)的COD、總氮、總磷測(cè)定，比較結(jié)果，得出最適宜的pH值為中性環(huán)境。
1.3.3 廢水水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定
廢水中TP、TN、COD的濃度和pH值測(cè)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(jì)法。以上指標(biāo)取平均值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用Origin8.5作圖、SPSS17.0軟件分析。
1.3.4 微波輔助實(shí)驗(yàn)
在1個(gè)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(jìn)行微波輔助實(shí)驗(yàn)，設(shè)置3個(gè)微波功率(350，450，550W)和3個(gè)消解時(shí)間(5，10，15min)(表1)，對(duì)總氮總磷以及COD的測(cè)定進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。
2、結(jié)果與討論
2.1 改性硅藻土投加量對(duì)餐飲廢水處理效果的影響
改性硅藻土的投加量對(duì)餐飲廢水處理效果的影響見表2—表4。結(jié)果表明，經(jīng)過30min的自然沉降之后，1號(hào)(未添加硅藻土)仍然很渾濁，2號(hào)相對(duì)比較澄清，從3號(hào)開始明顯有分層現(xiàn)象，上層均浮著一層油脂狀物質(zhì)，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(tuán)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(nèi)且還為負(fù)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)總磷去除率為97.57%，濃度為82.24mg/L。從表4來看，硅藻土對(duì)COD的處理效果不太理想，普遍較低，最高也只有22.48%。從實(shí)際經(jīng)濟(jì)成本來看，最適改性硅藻土投加量為0.70g比較經(jīng)濟(jì)有效。
2.2 餐飲廢水
pH值對(duì)改性硅藻土處理效果的影響pH值對(duì)改性硅藻土處理效果的影響見表5、表6。結(jié)果表明，1號(hào)還是很渾濁，油漂在上面。2號(hào)和1號(hào)的現(xiàn)象差距不大，仍然渾濁。從3號(hào)開始漸漸有分層的現(xiàn)象，但3號(hào)中間廢水層還是渾濁。而4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)這3組的處理效果比較好。
從表5可知，總磷去除率都達(dá)到70%以上，pH值在8.04時(shí)總磷去除率最高，達(dá)到79.03%，改性硅藻土在弱堿性和酸性條件下對(duì)總磷的去除效果比較好，隨著pH值的增加，去除效果會(huì)下降。從表6可知，當(dāng)pH值在7.02中性時(shí)，COD去除率達(dá)到最高19.01%，調(diào)節(jié)pH值的處理效果比不調(diào)節(jié)pH值時(shí)下降了。綜上所述，將最適pH值調(diào)節(jié)為中性。
2.3 微波輔助對(duì)處理餐飲廢水的影響
微波輔助對(duì)處理餐飲廢水的影響見表7、表8。可以看出，當(dāng)微波功率為550W、微波時(shí)間為5min時(shí)，COD的去除效果最好，此時(shí)去除率可以達(dá)到88.54%。此種情況下總磷的去除效果也較好，可達(dá)92.09%。由于電磁波能量是以波的形式輻射到介質(zhì)內(nèi)的，內(nèi)外同時(shí)加熱，無滯后效應(yīng)，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(duì)處理餐飲廢水有明顯的效果。
3、結(jié)論
(1)改性硅藻土處理餐飲廢水的最佳投加量為0.7g，pH值為中性，此時(shí)COD的去除率為19.01%，總磷去除率為76.00%。
(2)微波輔助有利于提高廢水的處理效果，最佳處理?xiàng)l件為：微波功率550W，微波時(shí)間5min，改性硅藻土投加量0.7g，pH值為中性，此時(shí)廢水中COD的去除率為88.54%，總磷去除率為92.09%。研究結(jié)果為難以處理的餐飲廢水提供一種成本低效果好的處理方法。( >
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