臭氧在酱油生产线废水脱色中的应用

2023-05-29

酱油作为人们日常生活中的调味品,在满足人们饮食需要的同时,也带来严重的环境污染问题。研究表明,生产1t酱油将带来约6~9t的酱油废水。废水中的主要成分包括粮食残留物、发酵过程产物、微量洗涤剂、消毒剂、大量的盐分、各种微生物及微生物的分泌物和代谢产物,废水呈现较高的BOD、COD、SS和色度,各污染的含量如表1。酱油废水的处理难度主要在于色度高,酱油色素是酱油废水中最难去除的部分,酱油色素主要由两部分组成:一是酱油发酵过程中由于糖氨反应(美拉德反应)形成的黑色素,其次是由于产品调配时人工加入的焦糖色素。上述两类物质均是结构极其复杂的高分子化合物,目前为止,尚未明了其分子结构。酱油色素含有的共轭生色基使有机物分子在可见光区产生吸收峰,使废水具有了色度。经验表明,活性炭吸附、微电解等方法对这类废水色度的去除并不理想,且在充氧吹脱过程中色度有加深的趋势。

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  目前,国内外常见的脱色方法有混凝脱色、吸附脱色、臭氧氧化、膜分离技术等,采用常规的混凝脱色法处理酱油废水效果并不理想,且产生大量污泥需二次处理,吸附脱色具有选择性,但价格较高,再生困难等问题,膜分离技术主要存在膜堵塞,膜污染和投资高的问题。本实验选择臭氧作为酱油生产线排放水脱色实验,臭氧具有很强的氧化能力,且不产生二次污染,在污水处理中广泛应用。臭氧对水溶性染料、蛋白质、氨基酸、有机氨及不饱和化合物、酚和芳香族衍生物以及杂环化合物、木质素、腐殖质等有机物有强烈的氧化降解作用。臭氧氧化反应的途径有两条:其一,臭氧通过亲核或亲电作用直接参与反应,其二,臭氧在碱等因素作用下,通过活泼的自由基·OH与污染物反应。采用臭氧处理酱油废水能较好的降解废水中成分复杂的色素。

  本实验采用臭氧处理某酱油企业经A/O法+混凝处理后的排放废水,该酱油废水流量为5000吨/天,先经过气浮→并联二条升流式厌氧污泥床UASB反应器→氧化沟→二沉池→混凝沉淀池→三沉池工艺处理后,具体工艺流程如图1,氨氮、COD、总磷均达标,但色度为80~100倍,超出污水排放二级标准。

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  一、实验材料和方法

  1.1 实验装置的组成规格

  反应柱、配水箱1只、液体流量计1只、气体流量计1只、水泵1台、臭氧发生器(产气5克)1台、填料球1套、电控箱1只、漏电保护开关、按钮开关、连接管道和球阀、带移动轮子不锈钢台架、722型可见光分光光度计。

  1.2 实验方法

  1.2.1 实验装置图

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  1.2.2 脱色率计算

  将原液、臭氧脱色液用722型可见光分光光度计在520nm下进行吸光度测定,计算其脱色率。

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  1.2.3 实验步骤

  (1)开启电控箱总开关,开启反应柱顶部的放气阀,打开提升泵,将原水从原水箱提升到反应柱内,通过调节流量计控制进水量。

  (2)原水在反应柱内的高度到达空气多面球的顶部时,开启臭氧发生器。

  (3)以脱色率作为检验指标进行实验。

  (4)臭氧投加量一定时,进水流量变化。

  (5)实验完毕,依次关闭臭氧发生器、提升泵、电控箱总开关。

  二、不同进水浓度对臭氧脱色效果的影响

  根据实验步骤设定臭氧流量为0.3m3/h,先测得原液吸光度为0.063,通过改变进水流量来测定实验效果如下表2。

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  三、从上表得出实验结论:

  (1)工业上采用高频放电制取臭氧,通常制得的是含1%~4%臭氧的混合气体,称为臭氧化气体。按混合气体含臭氧4%计,流量为0.3m3/h混合气体含臭氧为12L/h臭氧,则臭氧气体对水比率达到1∶5时,脱色率超过能达到65%以上,因此用臭氧对酱油生产线排水脱色是可行的,可达到环保部门一级要求。

  (2)用臭氧对酱油生产线排水脱色对排水COD也有一定帮助,能一定程度上降低化学需氧量COD。

  四、对酱油生产线排水臭氧脱色工艺初步探索意见

  (1)臭氧脱色不产生二次污染,且能增加水中的溶解氧,比次氯酸钠脱色环保效益更显著。

  (2)臭氧能氧化其它生物氧化不易处理的污染物,对除臭、脱色、杀菌、降解有机物和无机物都有显著效果,能一定程度降低COD、氨氮等含量,因此采取臭氧酱油生产线带色水是工艺技术是可行的。

  (3)在酱油生产线排水三沉池处增加臭氧脱色,工艺流程只需增加臭氧生产设备和管线,投资省、收效快。

  (4)建议臭氧生产设备选用臭氧机直接生产臭氧,臭氧纯度高。(来源:江门职业技术学院)

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