CN111689649A - 一种乙醛废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乙醛废水的处理方法，包括如下步骤：步骤1：取5L乙醛废水分装在5个1L的锥形瓶中；步骤2：向步骤1的废水中接种乙醛降解菌，加入营养元素，同时加入一定比例的石墨烯放入摇床中培养，定时测定废水中的乙醛含量；步骤3：步骤2中处理后的实验组与对照组废水注入厌氧反应器中反应，定时测定进出水指标，观察反应器中微生物状态，测定微生物活性。采用石墨烯催化氧化与厌氧生化处理相结合处理乙醛废水，在保证出水达标的前提下，提高了废水的处理能力，也使得厌氧反应器能稳定运行，以解决上述背景技术中提出的由于废水中含有醛类等物质抑制微生物活性，导致污泥解体，出水水质不达标问题。

Description

一种乙醛废水的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种乙醛废水的处理方法。
背景技术
乙醛常温状态下是一种无色、可燃，具有刺激性气味的液体，密度比水小，易挥发，可与水、乙醇、乙醚等溶剂互溶。乙醛作为一种重要的化工原料，在医药、食品、农药、油漆、合成纤维等行业被广泛使用。
工业上乙醇的制备方法主要有四种，分别是乙醇氧化法、乙炔水化法、乙烯氧化法和烷烃氧化法。乙醇氧化法产生的乙醛废水，颜色透明澄清，具有刺激性气味，废水的主要成分包括甲酸、乙酸、甲醇、乙醇等，乙醛在低浓度条件下会引起呼吸道刺激，高浓度时会麻痹神经系统，甚至导致死亡。因此，有效处理乙醛废水对人类健康具有重要意义。乙醛废水的可生化性较好，且生物处理成本较为低廉，研究生物处理乙醛废水成为热点。
乙醛废水中含有的醛类物质具有生物毒性，不宜直接利用生物氧化技术对乙醛废水进行处理，需要在生物处理前段增加预处理设施，保证生化系统稳定运行。专利CN105601048B提供的乙醛废水处理方法是利用厌氧与好氧技术相结合来处理乙醛废水，虽然能够用在一定程度上降低废水COD，然而一旦水力负荷变大或者进水COD发生变化，会对前端厌氧反应器的污泥造成影响，长期运行下去，废水中的有毒有害物质会对微生物系统造成冲击，导致污泥颗粒解体后随水流走。
目前针对醛类废水的预处理技术有很多，包括芬顿法、光催化氧化法、树脂吸附等，芬顿法会引入新的杂质，需后续处理，且需要大量的过氧化氢，处理成本较高。光催化氧化法催化剂费用高，处理废水时氧化速率较慢。利用树脂吸附乙醛废水，树脂脱附时产生的废液需要处理。需要综合考虑各种因素筛选出最高效合理的处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种乙醛废水的处理方法，采用石墨烯催化氧化与厌氧生化处理相结合处理乙醛废水，在保证出水达标的前提下，提高了废水的处理能力，也使得厌氧反应器能稳定运行，以解决上述背景技术中提出的由于废水中含有醛类等物质抑制微生物活性，导致污泥解体，出水水质不达标问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种乙醛废水的处理方法，包括如下步骤：
步骤1：取5L乙醛废水分装在5个1L的锥形瓶中；
步骤2：向步骤1的废水中接种乙醛降解菌，加入营养元素，同时加入一定比例的石墨烯放入摇床中培养，定时测定废水中的乙醛含量，对照组在相同条件下，加入等量的微生物与去离子水，测定乙醛含量；
步骤3：步骤2中处理后的实验组与对照组废水注入厌氧反应器中反应，定时测定进出水指标，观察反应器中微生物状态，测定微生物活性。
进一步地，步骤1中乙醛废水来自乙醇氧化法生产乙醛产生的废水。
进一步地，步骤2中所接种的乙醛降解菌为Escherichia coli K-12，加入的菌量使废水中的菌浓度达到OD600＝1.0。
进一步地，废水中加入的营养元素为磷酸二氢钾及氯化铵，使步骤2废水中碳、氮、磷元素调整后的比例是C:N:P＝500:3:1，废水pH调至7-8。
进一步地，步骤2中加入的石墨烯与细菌的比值为3：1，培养条件：废水在30℃下震荡培养，转速为250rpm，同时在12、24、36、48、72h分别取样测定乙醛含量。
进一步地，步骤3中所使用的厌氧反应器为TSSB反应器，反应器配备三相分离器。
进一步地，厌氧反应器进水碳、氮、磷元素调整为C:N:P＝1000:5:1。
进一步地，厌氧反应器废水下进上出，顶部留有溢流口，反应器设有循环管道。
进一步地，三相分离器排出的甲烷接入最近的火炬塔作为燃料燃烧。
本发明的原理是：醛降解微生物在乙醛废水环境下，会产生醛脱氢酶，微生物能够利用甲醛、乙醛等物质作为电子供体，在醛脱氢酶催化作用下，将甲醛、乙醛等转化为相应的羧酸。而石墨烯的作用是在微生物降解醛类物质时，作为一种介质物，提高了醛脱氢酶的活性，促进该反应的发生。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明在厌氧反应器基础上增设石墨烯催化反应工段，设备建造简单，维护方便，石墨烯作为一种催化材料，不仅重复性高，它的多孔道结构还增加了反应的比表面积，增加反应速率，使废水处理能力大大提升。
2.本发明不产生其他废液，无二次污染。
3.本发明操作简单，无需人员看守，设备建有投料口，安全简便。
4.本发明有效解决了厌氧反应器跑泥问题，厌氧系统更稳定运行，且提高了处理量，减缓了废水处理压力。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)取5L乙醛废水分装在5个1L的锥形瓶中，向其中添加一定量的氯化铵及磷酸二氢钾，使C：N：P＝500:3:1，向废水中接种醛类降解菌(废水中菌浓度达到OD600＝1.0)以及3倍体积的石墨烯溶液。废水放入30℃恒温气浴摇床中培养，定时检测废水中的乙醛含量；
(2)待醛类物质降低至检测限以下，取出培养后的乙醛废水，将废水注入厌氧反应器中，对反应器中的菌种进行驯化培养20d；
(3)增加进水量，连续运行一个月，检测反应器出水情况，同时测定厌氧反应器中的污泥指标。
对比例1：
(1)取5L乙醛废水分装在5个1L的锥形瓶中，向其中添加一定量的氯化铵及磷酸二氢钾，使C：N：P＝500:3:1，向废水中接种醛类降解菌(废水中菌浓度达到OD600＝1.0)以及3倍体积的去离子水。废水放入30℃恒温气浴摇床中培养，定时检测废水中的乙醛含量；
(2)经培养后的乙醛废水，醛类物质含量降低，将废水注入厌氧反应器中，对反应器中的菌种进行驯化培养20d；
(3)增加进水量，连续运行一个月，检测反应器出水情况，同时测定厌氧反应器中的微污泥指标。
乙醛测定方法参照GB11934-89中方法测定，样品用0.22μm滤膜过滤后，用微量注射器吸取50μl注入色谱仪，同时配制标准系列，以峰高为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准曲线，样品浓度通过标准曲线求出。
色谱条件：采用氢火焰离子化检测器，柱温76℃，气化室温度160℃，检测器温度150℃，气体流量：N2 40 ml/min，H2 52 ml/min，空气700ml/min。
乙醛降解率(％)＝(A0-A1)/A0*100％。
下表为实施例通过步骤(1)处理得到的乙醛浓度，进水中乙醛浓度为515ppm：
Figure BDA0002547724820000041
Figure BDA0002547724820000051
NA：未测得，结果低于检测限。
对比上述实验组与对照组的结果，发现实施例1加入石墨烯的废水在相同时间内乙醛降解速率更快，且最终乙醛含量更低；而用石墨烯处理后的废水进行厌氧处理，出水COD更低，且污泥无解体现象，而对照组出水中含有大量的污泥，水质浑浊。这些都说明加入石墨烯更能有效处理乙醛废水。
处理后的废水进入厌氧生化系统，稳定运行后，进水COD约为10000ppm出水COD(ppm)结果如下表所示：
Figure BDA0002547724820000052
实验结果显示，添加石墨烯的实验组由于醛类被降解，降低了乙醛废水对后续厌氧生化系统的毒害作用，细菌通过驯化后稳定运行，出水COD控制在500-600ppm之间；而未添加石墨烯的对照组，厌氧处理后的出水COD偏高。
进一步检测污泥指标，结果如下：
Figure BDA0002547724820000053
Figure BDA0002547724820000061
实验结果说明未添加石墨烯的对照组由于废水中的醛类物质含量较高，对污泥生长产生影响，出水含泥量较高，污泥存在解体现象，VFA偏高，乙酸降解量偏低，污泥活性不足。
本发明在乙醛废水中接种乙醛降解菌，加入营养元素，并加入石墨烯，加速乙醛降解，在去除废水中醛类物质的基础上再进行厌氧处理，能有效处理乙醛废水，无二次污染产生。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种乙醛废水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：取5L乙醛废水分装在5个1L的锥形瓶中；
步骤2：向步骤1的废水中接种乙醛降解菌，加入营养元素，同时加入一定比例的石墨烯放入摇床中培养，定时测定废水中的乙醛含量，对照组在相同条件下，加入等量的微生物与去离子水，测定乙醛含量；
步骤3：步骤2中处理后的实验组与对照组废水注入厌氧反应器中反应，定时测定进出水指标，观察反应器中微生物状态，测定微生物活性。
2.如权利要求1所述的乙醛废水的处理方法，其特征在于，步骤1中乙醛废水来自乙醇氧化法生产乙醛产生的废水。
3.如权利要求1所述的乙醛废水的处理方法，其特征在于，步骤2中所接种的乙醛降解菌为Escherichia coliK-12，加入的菌量使废水中的菌浓度达到OD600＝1.0。
4.如权利要求1所述的乙醛废水的处理方法，其特征在于，废水中加入的营养元素为磷酸二氢钾及氯化铵，使步骤2废水中碳、氮、磷元素调整后的比例是C:N:P＝500:3:1，废水pH调至7-8。
5.如权利要求1所述的乙醛废水的处理方法，其特征在于，步骤2中加入的石墨烯与细菌的比值为3：1，培养条件：废水在30℃下震荡培养，转速为250rpm，同时在12、24、36、48、72h分别取样测定乙醛含量。
6.如权利要求1所述的乙醛废水的处理方法，其特征在于，步骤3中所使用的厌氧反应器为TSSB反应器，反应器配备三相分离器。
7.如权利要求1所述的乙醛废水的处理方法，其特征在于，厌氧反应器进水碳、氮、磷元素调整为C:N:P＝1000:5:1。
8.如权利要求7所述的乙醛废水的处理方法，其特征在于，厌氧反应器废水下进上出，顶部留有溢流口，反应器设有循环管道。
9.如权利要求6所述的乙醛废水的处理方法，其特征在于，三相分离器排出的甲烷接入最近的火炬塔作为燃料燃烧。
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