【果胶废水】如何处理果胶废水

北极星环保网来源:2016/11/27 23:29:10我要投稿

所属行业: 水处理关键词：果胶废水污泥驯化废水处理

2.3 果胶浓度对厌氧降解果胶废水的影响

从图4(a)可以看出，厌氧驯化污泥能够降解浓度大于4500 mg ˙L-1的果胶废水. 反应初期，各浓度下的降解速率均较快，降解曲线斜率很大，随着降解时间的延长，降解速率逐渐下降，最终接近于0.在果胶浓度为100、 500、 1000、 2500、 3000、 4500 mg ˙L-1时，厌氧降解果胶的平均速率分别为4.5、 23.1、 29.3、 49.8、 64.5和74.0 mg ˙(L ˙h)-1.由此可见，随着进水果胶浓度的上升，厌氧降解速率逐步提高.从图4(a)还可以看出，当进水果胶浓度为100 mg ˙L-1时，厌氧降解速率缓慢，厌氧降解24 h后，废水中果胶残留量为52.3 mg ˙L-1.这主要是由于在低浓度碳源环境下，微生物新陈代谢活动减弱，从而影响了酸化水解菌将果胶转化为中间产物的能力.由厌氧消化四阶段理论可知，酸化水解阶段大分子的有机物在细菌胞外酶的作用下分解成小分子有机物，有机物只是在形式和质上发生了变化，而在数量上变化较小[17].因此废水中果胶和COD的去除不能同时完成，为了进一步了解废水中中间产物的转化情况，实验分别考察了上述不同果胶浓度条件下，废水中COD的变化情况，结果见图4(b).

图 4不同进水浓度下果胶和COD的厌氧降解曲线

从图4(b)可以看出，24 h内COD降解速率较快，24~144 h降解速率逐步下降，144 h后COD基本上保持不变.144 h内，在果胶浓度为100、 500、 1000、 2500、 3000、 4500 mg ˙L-1时，厌氧污泥对COD的去除率分别为41.6%、 82.0%、 93.1%、 96.1%、 94.1%、 91.7%.在果胶浓度为1000~4500 mg ˙L-1时，系统对COD的去除率维持在91%以上.当果胶浓度为100 mg ˙L-1、 500 mg ˙L-1时，去除率却相对较低.这主要是由于低浓度的果胶进水不能满足微生物对营养的需求，导致微生物繁殖和新陈代谢活动均受到抑制，因而不利于果胶废水的厌氧生物处理.

综上所述，进水果胶浓度对厌氧降解果胶废水中的果胶和COD的影响大致相同.在进水果胶浓度为100~500 mg ˙L-1时，厌氧系统对果胶和COD的去除率分别为93.1%~98.3%、 41.6%~82.0%.而在进水果胶浓度为1000~4500 mg ˙L-1时，厌氧系统对果胶和COD的去除率分别为98.9%~99.6%、 91.7%~96.1%，这与前者相比，果胶和COD的平均去除率分别提高了3.6%、 32.0%.当进水果胶浓度从1000 mg ˙L-1提高到4500 mg ˙L-1时，系统对果胶和COD的去除率影响均较小.因此，驯化污泥适宜处理果胶浓度大于1000 mg ˙L-1的废水.

2.4 温度对厌氧降解果胶废水的影响

温度是影响厌氧消化的重要因素之一，在仅以温度为变量的条件下分别进行了厌氧污泥对果胶废水的降解实验，降解曲线如图5所示.

图 5不同温度下果胶和COD的厌氧降解曲线

从图5(a)可以看出，温度较低时，厌氧降解果胶速率较慢.温度为5℃和15℃时，在144 h内，厌氧污泥对果胶的降解不能达到稳定，出水中果胶浓度为428.9~2589.6 mg ˙L-1.温度为25℃和35℃时，厌氧降解果胶分别可以在60 h和108 h达到稳定，并且出水中检测到的果胶浓度在70 mg ˙L-1以下.当温度上升到45℃和55℃时，厌氧污泥降解果胶在开始的36 h内就可以达到平衡，出水果胶浓度为65.5~73.8 mg ˙L-1.驯化污泥降解果胶达到稳定时，当降解温度分别为5、 15、 25、 35、 45、 55℃时，果胶的平均降解速度分别为5.3、 20.3、 28.1、 56.1、 92.6和93.6 mg ˙(L ˙h)-1.上述结果表明，在5~45℃厌氧污泥对果胶的降解能力随着温度的升高而提高，当温度高于45℃时，厌氧污泥对果胶的降解速率变化很小.这与Ahring等[18]得出的结论相似: 不同底物的厌氧消化在其最优范围内对有机物的去除率随温度的升高而增加，超出最适温度，去除率不随温度升高反而下降.这主要是由于温度升高时，一方面厌氧污泥吸附果胶分子的速率增大，另一方面温度较高时，酸化水解菌中酶的活性会受到影响.总体来说，45~55℃时处理效果达到最优.

由图5(b)可以看出，144 h时，各温度下对COD的去除率大小表现为：35℃>25℃>45℃>15℃>55℃>5℃.在5~35℃，厌氧污泥对果胶废水中COD的降解能力随着温度的升高而提高，当温度高于35℃时，厌氧污泥对果胶废水中COD的降解能力逐渐变小.这说明在厌氧降解果胶废水过程中，产甲烷菌的最适温度为35℃.温度太低时，抑制微生物的生长与酶的活性，从而影响COD的去除. 温度过高(>35℃)则会使得产甲烷菌体内酶发生不可逆转的破环，从而导致COD去除率大幅度下降.

综上所述，厌氧污泥在不同温度下降解果胶废水时，酸化水解菌和产甲烷菌不能同时达到最优去除效果.综合考虑果胶和COD的降解情况，当温度为25~45℃时，厌氧污泥对果胶废水具有较好处理效果.

3 果胶的厌氧降解方式

采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对果胶厌氧降解的中间产物进行了分析，结果如表1所示，检出中间产物中的主要有机物是乙酸、丙酸、低级酯、烷基醇(C12~C40).

表1 果胶厌氧降解中间产物中的主要有机物

推测果胶的厌氧降解途径[19]如图 6.

图 6果胶的厌氧降解过程

果胶分子中的单体半乳糖醛酸中的C—O—C键首先断裂，果胶分子聚合度下降，然后低聚合度的中间体近一步降解生成挥发性酸、 H2等，最后被彻底分解成CH4和CO2.

4 结论

(1)厌氧污泥经过55 d驯化，对3000 mg ˙L-1果胶废水的果胶和COD去除率均稳定在90%以上，与未驯化厌氧污泥处理果胶废水相比，驯化后的污泥对果胶去除率提高了59.2%.

(2)驯化污泥能够降解初始浓度大于4500 mg ˙L-1的果胶废水.果胶浓度越高，降解速率越快. 果胶浓度为100和500 mg ˙L-1时，果胶降解速率分别为4.5和23.1 mg ˙(L ˙h)-1，而浓度为2500和4500 mg ˙L-1的果胶废水，降解速率分别为49.8和74.0 mg ˙(L ˙h)-1.果胶初始浓度低于500 mg ˙L-1，COD去除率较低，仅为41.6%~82.0%.果胶初始浓度高于1000 mg ˙L-1，COD去除率稳定在91%以上.

(3)温度越高，降解果胶所需的时间越短. 5℃时，降解144 h后，出水果胶浓度为2589.6 mg ˙L-1，而温度为55℃时仅需36 h，出水果胶浓度可在80 mg ˙L-1以下. 随着温度在5~35℃范围内变化，厌氧污泥对果胶废水中COD的去除率从38.6%逐渐增加到91.5%，当温度高于35℃时，厌氧污泥对果胶废水中COD的去除率逐渐降低.

(4)果胶可能的厌氧降解途径为：果胶分子中的单体半乳糖醛酸中的C—O—C键首先断裂，然后低聚合度的中间体进一步降解生成挥发性酸、 H2等，最后被彻底分解成CH4和CO2.

首页上一页 1 23