茶多酚生產(chǎn)廢水怎么處理，茶多酚生產(chǎn)廢水處理
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1茶多酚處理工藝的選擇
1.1 廢水水質(zhì)
茶多酚生產(chǎn)廠廢水主要包括提取后的殘留母液和沖洗水，水質(zhì)見(jiàn)表1。
從茶多酚的生產(chǎn)過(guò)程中可以看出，廢水的組成與茶葉中的水溶性成分基本相同，其中有機(jī)酸、糖、氨基酸和果膠具有較好的生物降解性，生物堿的生物降解性還有待研究(但含量較少)。廢水中茶多酚含量高，因此著重研究了茶多酚的去除方法和廢水生物降解性的變化。
茶多酚對(duì)細(xì)菌(包括厭氧菌、需氧菌和兼性菌)有很強(qiáng)的抑制作用。茶多酚的抑制能力與其濃度成正比，并與其三維結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般脂質(zhì)兒茶素類(lèi)(如EGCG、心電圖等。)比其他成分具有更強(qiáng)的抗菌效果。茶多酚對(duì)大腸桿菌的小抑制濃度為1000毫克/升，而心電圖和心電圖對(duì)金黃色葡萄球菌的小抑制濃度分別為160毫克/升和250毫克/升。然而，茶多酚具有很強(qiáng)的抑菌選擇性，可以抑制有害菌群的生長(zhǎng)，但對(duì)霉菌、酵母等正常菌群具有維持菌群平衡的作用。因此，相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)告[ 3 ]顯示兒茶素對(duì)細(xì)菌有抑制作用，但它也能在厭氧條件下馴化污泥。
1.2 處理工藝的選擇 該廠廢水采用活性污泥法處理，但處理裝置運(yùn)行后每隔10天左右出現(xiàn)細(xì)菌膠團(tuán)解體現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)廢水未經(jīng)預(yù)處理直接進(jìn)行好氧生化處理時(shí)，在35℃條件下，細(xì)菌膠束的崩解現(xiàn)象也在5 ~ 9天內(nèi)發(fā)生。因此，直接對(duì)廢水進(jìn)行好氧生化處理是不可行的，而廢水的實(shí)測(cè)生化需氧量( BOD5/COD )為0.55 (生物降解性好)，這與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不符。主要原因是茶多酚的濃度和毒性因測(cè)定BOD5時(shí)稀釋而降低，但這并沒(méi)有反映在BOD5/COD中。此外，考慮到工廠所在區(qū)域要求的排放標(biāo)準(zhǔn)為cod < 100毫克/升，bod5 < 30毫克/升，廢水處理工藝終確定
2 試驗(yàn)方法
2.1 預(yù)處理
取800mL廢水進(jìn)行燒杯試驗(yàn)，投加Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH值，然后投加一定量的混凝劑進(jìn)行磁力攪拌，靜沉1h后取上清液進(jìn)行分析。
2.2 生化處理
沉淀后的上清液進(jìn)行水解酸化-接觸氧化試驗(yàn)。厭氧和好氧反應(yīng)器均采用80毫米×500毫米有機(jī)玻璃柱(厭氧柱內(nèi)攪拌，好氧柱內(nèi)懸掛軟填料)。厭氧污泥取自工業(yè)污水處理廠水解酸化池，好氧污泥取自城市污水處理廠二沉池，用于排放污泥。污泥在測(cè)試前適應(yīng)了一個(gè)多月。為了研究廢水中污染物濃度的變化，進(jìn)一步確定廢水在實(shí)際工程應(yīng)用中的停留時(shí)間，采用間歇運(yùn)行方式水解酸化廢水24h，然后進(jìn)入接觸氧化池(停留時(shí)間24h )。
2.3 后處理
取缺氧24h、好氧12h的生化出水進(jìn)行燒杯混凝沉淀試驗(yàn)(與預(yù)處理相同)。
2.4 測(cè)定方法
COD：快速重鉻酸鉀法；BOD5：標(biāo)準(zhǔn)稀釋法；色度：稀釋倍數(shù)法；茶多酚：比色法。
3 結(jié)果與分析
3.1 預(yù)處理
廢水中的茶多酚在一定的pH值下會(huì)和金屬離子(如Al3+、Ca2+等)反應(yīng)生成難溶化合物，和某些過(guò)渡金屬離子會(huì)發(fā)生顯色反應(yīng)，如投加含F(xiàn)e2+、Fe3+的混凝劑時(shí)會(huì)生成有色絡(luò)合物，水的顏色會(huì)由黃色變成墨綠色，并且有酸臭味，反應(yīng)式如下：
6R-OH+FeCl3→H3［Fe(OR)6](綠色)+3HCl
為了避免色度的產(chǎn)生，聚合氯化鋁和硫酸鋁分別用于對(duì)比試驗(yàn)。一方面，這兩種物質(zhì)可以與茶多酚產(chǎn)生不溶性化合物，另一方面，膠體和水中微懸浮狀態(tài)的有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)可以通過(guò)絮凝作用去除，從而降低生化處理的負(fù)荷。由于廢水的酸性，添加Ca ( OH ) 2一方面可以調(diào)節(jié)廢水的酸堿度，另一方面Ca2還與茶多酚反應(yīng)生成不溶性化合物，進(jìn)一步降低水中茶多酚的含量，為后續(xù)生化處理的順利實(shí)施提供條件。茶多酚在堿性條件下容易氧化和變色。
3.2 生化處理
由于大部分廢水含有大分子量的天然物質(zhì)，水解酸化可以在產(chǎn)酸細(xì)菌的作用下將水中的大分子物質(zhì)分解成小分子，從而降低好氧處理的負(fù)荷，同時(shí)廢水中殘留的茶多酚在厭氧條件下可以部分降解。好氧采用接觸氧化，微生物附著在填料上不易流失，能夠滿(mǎn)足批量生產(chǎn)的要求。
因此，在試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行了多次降解試驗(yàn)(原水溫度為15.2℃，進(jìn)水化學(xué)需氧量為1166毫克/升，茶多酚濃度為145毫克/升，污泥濃度為3560毫克/升)。試驗(yàn)結(jié)果表明，茶多酚在水解酸化階段降解率很小，停留時(shí)間為24 h時(shí)降解率僅為18個(gè)門(mén)，數(shù)據(jù)表明兒茶素在厭氧條件下3天停留酸化率僅為30，說(shuō)明茶多酚的生物降解性很差。水解酸化階段化學(xué)需氧量的降解率也很低。停留時(shí)間為24小時(shí)時(shí)，化學(xué)需氧量的去除率僅為9.5。水解酸化流出物的BOD5/COD值從0.57增加到約0.68 (增加19.3 )，主要是因?yàn)樗馑峄梢詫⒐z、糖等有機(jī)聚合物降解成小分子，便于后續(xù)好氧處理。厭氧出水進(jìn)入好氧狀態(tài)后，由于曝氣充氧，茶多酚在短時(shí)間內(nèi)被完全氧化。好氧階段，停留時(shí)間為12h，出水化學(xué)需氧量從1056毫克/升降至161毫克/升，去除率為85。出水呈紅色，色度大于50倍。分析主要是由于預(yù)處理中未沉淀的水中的一些茶多酚在生化處理過(guò)程中難以降解，只能被空氣氧化，將酚類(lèi)轉(zhuǎn)化為醌類(lèi)和茶紅素，呈現(xiàn)紅色[ 5 ]。因此，茶多酚在預(yù)處理階段是否被完全去除對(duì)廢水處理效果至關(guān)重要。由于在預(yù)處理階段很難完全去除茶多酚，好氧對(duì)茶多酚的降解影響不大，雖然水解酸化對(duì)茶多酚的降解率很低，但為了盡可能降低茶多酚濃度和出水色度，水解酸化池應(yīng)采用較長(zhǎng)的停留時(shí)間。
3.3 后處理
茶多酚廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理和生化處理后，水質(zhì)有了明顯改善，但出水仍達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，尤其是色度相對(duì)較大。為此，化學(xué)氧化、活性炭吸附和混凝沉淀分別用于后處理試驗(yàn)。
氯化鈉( NaClO )是化學(xué)氧化中使用的氧化劑，活性炭試驗(yàn)中加入粉狀活性炭，兩者都存在用量過(guò)大和不經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題。
混凝沉淀試驗(yàn)采用聚合鋁作為混凝劑。試驗(yàn)結(jié)果表明，厭氧24h和好氧12h出水混凝沉淀處理的用量為80毫克/升。沉淀1.0h后，化學(xué)需氧量可降至80毫克/升，出水色度小于50倍，出水清澈透明，完全達(dá)到該地區(qū)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
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