CN101746911B - 十六烷基三甲基溴化铵对糖蜜酒精废水预处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种十六烷基三甲基溴化铵对糖蜜酒精废水预处理方法，该方法为：取糖蜜酒精废水置于烧杯中，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的体积比为1∶0.015～0.06，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。本发明具有在常温常压进行、处理时间短、适应性强、无须调节pH值等优点，糖蜜酒精废水经过预处理后，化学耗氧量、色度明显降低，为后续生化处理减轻了负荷，同时沉淀得到的黑色焦糖色素可回收，在食品加工工业中可用作色素。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种糖蜜酒精废水预处理方法。
背景技术
糖蜜生产酒精产生大量的废液，每生产1吨酒精要排放15吨左右的糖蜜酒精废水，糖蜜酒精废水是一种高浓度、棕褐色的酸性废水，化学耗氧量(COD)为150000mg/L、生物耗氧量(BOD)为60000mg/L、色度为7000倍都很高，其中所含的类黑色素和棕色素难以被微生物所降解，耐温，耐光照，放置时间延长其色值不减。因此，脱色是处理中的难点。难降解的糖蜜有机废水，是制约糖厂持续发展的“瓶颈”。传统的处理方法主要有农灌、制酵母、厌氧制沼气、厌氧后曝气、厌氧发酵、厌氧-好氧的生化-物理处理、浓缩干化处理、生物接触氧化处理和生物化学法处理等，或混合使用等方法。这些方法存在诸如处理设备庞大、投资和耗能大、发酵过程不稳定和处理效率低等系列问题。半导体或复合半导体光催化虽然处理效果较好，但存在催化剂回收困难、用量大(4～10g/L)以及催化剂再生和催化剂失效(一般只能使用三次)等系列问题，同时糖蜜废水污染物浓度很高时，色度也很高，光线难以透过，不利于光催化反应的进行，因此废水必须稀释很多倍(约30倍以上)才能进行光催化反应。所以半导体光催化已无工业应用价值。
糖蜜酒精废水是高浓度、难处理的工业废液，其成分相当复杂。废液中的有机物包括未发酵的残糖、各类色素、胶体、氨基酸、有机酸等。其中色素一般是大分子有机化合物，在溶液中呈现胶体状态，难以被微生物所降解，耐温、耐光照，放置时间延长其色值不减，是废液COD的重要组成，所以目前尚未有一种高效、低成本的处理方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述糖蜜酒精废水处理方法的缺点，提供一种技术简单、操作方便、易于管理、生化效率高的十六烷基三甲基溴化铵对糖蜜酒精废水预处理方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是它由下述步骤组成：
取糖蜜酒精废水置于烧杯中，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的体积比为1∶0.015～0.06，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。
在糖蜜酒精废水预处理方法中，取糖蜜酒精废水置于烧杯中，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的优选体积比为1∶0.025～0.05，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。
在糖蜜酒精废水预处理方法中，取糖蜜酒精废水置于烧杯中，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的最佳体积比为1∶0.05，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。
本发明十六烷基三甲基溴化铵对糖蜜酒精废水预处理方法，具有在常温常压进行、反应时间短、适应性强、无须调节pH值等优点，糖蜜酒精废水经过预处理后，化学耗氧量、色度明显降低，为后续生化处理减轻了负荷，同时沉淀得到的黑色焦糖色素可回收，在食品加工工业中可用作色素。
附图说明
图1是糖蜜酒精废水经不同预处理后的紫外光谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
以预处理1000mL糖蜜酒精废水为例所用原料以及预处理方法如下：
取糖蜜酒精废水1000mL，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液50mL，即糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液体积比为1∶0.05，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。
实施例2
以预处理1000mL糖蜜酒精废水为例所用原料以及预处理方法如下：
取糖蜜酒精废水1000mL，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液15mL，即糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的体积比为1∶0.015，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。
实施例3
以预处理1000mL糖蜜酒精废水为例所用原料以及预处理方法如下：
取糖蜜酒精废水1000mL，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液60mL，即糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液体积比为1∶0.06，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。
为了确定本发明的最佳工艺步骤，发明人进行了大量的实验室研究试验，各种试验情况如下：
实验仪器：红外灯，型号为DS-C10RO(10米)，由北京鼎信通科技发展有限公司生产；多功能水质测定仪，型号为CM-05，由北京双晖京承电子产品有限公司生产；浊度色度测定仪，型号为CM-06，由北京双晖京承电子产品有限公司生产；电子计数天平，型号为JM，由浙江余姚纪铭称重校验设备有限公司生产。
1、十六烷基三甲基溴化铵加入量的确定
取1000mL糖蜜酒精废水置于2000mL的烧杯中共10份，分别加入15mL、20mL、25mL、30mL、35mL、40mL、45mL、50mL、55mL、60mL质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵溶液，即糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液的体积比为1∶0.015、1∶0.02、1∶0.025、1∶0.03、1∶0.035、1∶0.04、1∶0.045、1∶0.05、1∶0.055、1∶0.06，搅拌均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，沉淀物用红外灯辐射烘干，直至完全干燥，用电子天平测定干燥物质量，即焦糖沉淀量。
将上述红外灯辐射干燥的沉淀物分别用少量二次蒸馏水在50℃温水浴中完全溶解，用1000mL容量瓶定容，摇匀，吸取5mL置于500mL容量瓶，定容，待测；取2支专用比色管，1支加入1.5mL二次蒸馏水作为空白样，另一支加入1.5mL已稀释的待测水样，再分别向两个比色管中加入0.5mL掩蔽剂(HgSO4)，摇匀，加入1.5mL催化剂(Ag2SO2)、2.5mL消解液(K2Cr2O7)，盖紧盖，摇匀，用多功能水质测定仪自带的加热器加热至160℃对其进行消解，消解15分钟，取出比色管，冷却至室温，擦拭干净，待测；先将加入二次蒸馏水的专用比色管插入测定仪的比色孔中，按“确定”，仪器自动调零，等到提示后再放入另一支加入已稀释的待测水样的比色管，按“确定”，仪器自动显示该水样的化学耗氧量(COD)值，测试结果见表1。
取糖蜜酒精废水(原样)和用高速离心后的上清液各1mL，分别用二次蒸馏水稀释30倍，搅拌均匀，取三支专用比色管，一支专用比色管加入10mL的二次蒸馏水，另一支专用比色管加入10mL稀释30倍的原样，还有一支专用比色管加入10mL稀释30倍的上清液。将加入二次蒸馏水的专用比色管插入浊度色度测定仪的比色孔中，按“确定”，仪器自动调零，等到提示后再放入另两支盛有原样或上清液的比色管，按“确定”，仪器自动显示该水样的色度值，根据下式计算色度去除率：
试验和计算结果见表1。
表1十六烷基三甲基溴化铵加入量的确定
| CTAB(mL) | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 |
| 焦糖沉淀量(mg/L) | 16002 | 18056 | 29016 | 35054 | 38006 | 41090 | 43100 | 45050 | 45060 | 45062 |
| COD去除量(mg/L) | 15920 | 18034 | 29009 | 35047 | 38000 | 41082 | 43093 | 45042 | 45053 | 45052 |
| 色度去除率(％) | 15.6 | 16.87 | 43.67 | 48.76 | 50.62 | 54.89 | 54.37 | 57.74 | 57.77 | 57.77 |
从表1可见，每1000mL的糖蜜酒精废水，十六烷基三甲基溴化铵的加入量低于25mL时，化学耗氧量去除量和色度去除率迅速下降；加入量高于50mL时，化学耗氧量去除量和色度去除率增加较小。从化学耗氧量(COD)去除量和色度去除率以及节约十六烷基三甲基溴化铵的用量三方面考虑，糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液优选体积比为1∶0.025～0.05，在此比例范围内，化学耗氧量去除量为29000～45000mg/L，色度去除率为43.67％～57.74％。糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的最佳体积比为1∶0.05，化学耗氧量去除量为45050mg/L，色度去除率为57.74％。
为了验证本发明的有益效果，发明人对糖蜜酒精废水预处理方法进行了对比试验，各种试验情况如下：
实验仪器：紫外光谱仪，型号为WGZ-8，由天津港东科技发展股份有限公司生产。
采用糖蜜酒精废水、实施例1的预处理糖蜜酒精废水后的上清液、生化处理糖蜜酒精废水后的上清液用紫外光谱仪进行光谱扫描，紫外光谱图见图1。在图1中曲线A是原糖蜜酒精废水的紫外光谱图，曲线B是原糖蜜酒精废水经生化处理后上清液的紫外光谱图，曲线C是实施例1糖蜜酒精废水预处理后上清液的紫外光谱图。由图1可见，曲线C和曲线B的紫外光谱图非常接近，表明1000mL原糖蜜酒精废水，加入50mL的20％十六烷基三甲基溴化铵溶液预处理，其处理效果接近生化处理。因此对原糖蜜酒精废水经过十六烷基三甲基溴化铵的预处理，可以预先除去难以被微生物降解的焦糖色素，为后续微生物处理减轻负荷。
Claims (3)
1.一种十六烷基三甲基溴化铵对糖蜜酒精废水预处理方法，其特征在于它是由下述步骤组成：
取糖蜜酒精废水置于烧杯中，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的体积比为1∶0.015～0.06，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。
2.按照权利要求1所述的十六烷基三甲基溴化铵对糖蜜酒精废水预处理方法，其特征在于：在糖蜜酒精废水预处理方法中，取糖蜜酒精废水置于烧杯中，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的体积比为1∶0.025～0.05，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。
3.按照权利要求1所述的十六烷基三甲基溴化铵对糖蜜酒精废水预处理方法，其特征在于：在糖蜜酒精废水预处理方法中，取糖蜜酒精废水置于烧杯中，加入质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，糖蜜酒精废水与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的体积比为1∶0.05，搅拌，混合均匀，静置1～5分钟，高速离心机4000转/分钟离心20分钟，沉淀，分离沉淀物，上清液进入生化系统处理。
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