餐饮废水 | 生物质材料预处理

环保网讯:随着第三产业迅速发展，餐饮废水排放量也日益剧增，对生态系统及人体健康的造成严重危害，已成为水体的主要污染源之一。目前，空气浮选法、电化学技术、吸附、固定化脂肪酶分解、微生物法、凝聚和絮凝和膜处理工艺等都被用来进行处理餐饮废水。

吸附法以工艺简单快捷的特点，被许多研究者利用，吸附剂多为活性炭、壳聚糖和橡胶等，但这些吸附剂价格偏高;价廉、处理效果好、绿色环保的吸附材料，正快速成为研究的热点，生物质材料在水处理中应用前景广阔。廉价生物质材料替代常规材料，是环境领域众多研究人员感兴趣的课题，它具有技术简单、小加工成本和较好吸附能力等特点。餐饮废水中以胶体分散状态存在的微细分散油、乳化油，由于剧烈的碰撞、剪切，造成电离、吸附和摩擦，加上表面活性剂的作用，会使组成油珠界面的基团变为COO-和O-，生物质表面较多的活性物质和官能团与油珠通过化学键发生吸附。生物质材料还具有多孔性和良好的孔径分布，可对餐饮废水中的部分浮油、分散油和其他溶解性有机物进行物理吸附。

本研究尝试利用水葫芦、柚子皮、木屑和核桃壳四种生物质对餐饮废水进行预处理，探讨了生物质粒径、废水初始pH、生物质投加量、反应温度、时间对预处理效果的影响，以此实验参数为研究课题餐饮废水一体化处理装置提供理论依据。

1、实验部分

1．1实验仪器及材料

实验仪器:TDL-40B离心机、IＲ-200A红外三波数测油仪、JSM-6360LA扫描电子显微镜、AutosorbiQ2-MP快速全自动比表面和孔径分析仪材料:餐饮废水收集自学校食堂，核桃壳、柚子来自某超市，水葫芦取自滆湖边，木屑来自木材加工厂。

1．2生物质材料比表面积及SEM分析

材料的比表面积是影响其吸附性能的主要指标，经测试核桃壳、木屑、柚子皮、水葫芦的比表面积分别为0．35、5．31、1．87和5．86m2/g。

表面形态通过扫描电镜观察，图1为核桃壳、木屑、柚子皮、水葫芦的SEM图片，可以看出核桃壳表面呈现团状结构，层层包裹;木屑表面粗糙，呈现锯齿状;柚子皮表面有褶皱，呈现沟壑状;水葫芦具有紧凑的组织结构，排列紧密。

1．3实验步骤

1．3．1餐饮废水的预处理及分析

餐饮废水中含有大量浮油、胶体和悬浮杂质，将取回的废水通过4层无纺布过滤，得到实验中所用废水;废水COD为2021．5～3053．3mg/L，油含量为200．9～431．6mg/L，其中，油脂对COD的贡献率为2．3～2．8，可见油脂是COD产生的主要来源，除油是餐饮废水处理的关键。

1．3．2生物质材料的预处理及制备

将所得生物质材料进行剪碎(其中柚子皮去掉黄色表皮)，再用蒸馏水进行水洗，去除色素及其他溶解性物质，至水变得澄清，将水洗过生物质置于恒温干燥箱中，烘干至恒重，用高速粉碎机粉碎并过筛，获取所需粒径的生物质材料。

1．3．3预处理实验

取500mL烧杯数个，分别加入一定量的餐饮废水，调节pH，加入定量的生物质材料，恒温水浴振荡器内振荡一定时间，实验中摇床速率恒定为150r/min，实验完成后，取其上层清液稀释一定倍数，测定COD及油脂含量。

1．3．4COD及油脂含量的测定

采用快速密闭催化消解法测COD。红外分光光度法测油脂含量，其测量原理是根据国家标准GB/T16488-1996要求，在2930、2960cm-1及3030cm-1分别测出油分结构中的亚甲基，甲基和芳香环的吸光度，计算出油分浓度，油脂的吸附量，公式如下:

式中:v为餐饮废水体积(L);w为生物质的投加量(g);c0为吸附前油脂浓度(mg/L);c为吸附后油脂浓度(mg/L)。

2、结果与讨论

2．1生物质粒径对处理效果的影响

按照1．3．3实验方法，生物质投加量为28g/L，废水pH为3，处理时间为3h，反应温度为20℃，考察不同粒径对处理效果的影响，图2所示，生物质粒径越小，处理效果越好，粒径＜0．2mm时处理效果最优;这与相关研究吻合，颗粒粒径减小，总表面积增大，增加了生物质在外表面的吸附几率，而粒径越大，传质扩散阻力越大，影响处理效果。粒径越小，材料整体毛细孔越丰富，根据毛细管凝聚理论，微孔有利于油脂之间相互作用，所以当粒径较小时不仅有表面吸附作用，可能还会产生微孔填充效应，从而增加处理材料对有机物和油脂的吸附量。而同一粒径下，处理效果由大到小分别水葫芦、木屑、柚子皮、核桃壳;水葫芦对COD的去除率达到65%左右、油脂吸附量为16．42mg/g。

2．2废水pH对处理效果的影响

按照1．3．3实验方法，生物质粒径＜0．2mm，投加量为28g/L，处理时间为3h，反应温度为20℃，考察不同pH对处理效果的影响，结果如图3所示。

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