纖維素發酵廢水預處理
一、廢水特點
在纖維素廢棄物制取乙醇過程中,會產生大量發酵廢水即纖維素發酵廢水。該廢水與以淀粉或糖為原料的發酵廢水有很大不同,具有色度高、COD 高、鹽度高等特點。廢水中含有低分子量的有機酸、呋喃衍生物、酚類化合物、偶氮類化合物以及無機物,特別是乙酸、糠醛、乙酰丙酸5-羥甲基糠醛等對乙醇發酵微生物產生抑制作用的物質,如果直接循環使用會造成抑制劑的積累影響發酵效果。
二、預處理
1、鐵炭曝氣微電解法對纖維素發酵廢水預處理,在廢水處理過程中鐵炭床可起到氧化還原、電附集、物理吸附、絮凝沉降以及鐵作為催化劑等多種作用。鐵屑粒徑約為1—2mm1,首先用洗滌劑浸泡一段時間,去除油污,然后在稀硫酸溶液中浸泡半小時,以去除表面的氧化物,增大鐵屑的表面積,提高鐵的活性1用前用清水沖洗干凈。顆粒活性炭粒徑20—100目;工業級大顆粒活性炭,棒狀,粒徑3—4mm1實驗前均在廢水中浸泡24h,以排除吸附作用,發酵廢水采用高溫段水解發酵液。將鐵屑和活性炭混合均勻,裝入填料層,進水曝氣反應一段時間,完畢后將出水pH值調節到9,進入沉淀池靜置沉淀,取上清液過濾。
2、微電解對廢水的脫色率可達85%以上,相對而言,對廢水CODCr的去除率較低。鐵炭填料與廢水中的發色分子發生反應,在很大程度上破壞了發色分子的發色或助色基團,發色分子中的化學鍵斷裂,其電子共軛體系失去平衡,大部分發色分子變成無色的小分子有機物,但它們并沒有從根本上被去除,仍舊存在于廢水中發酵廢水中所剩余的糖類也無法通過微電解去除,仍存在于體系中,另外,反應初始階段會產生大量白色泡沫,這是由于廢水中含有較多發泡物質而產生的;隨著反應的進行,泡沫逐漸變少,發泡物質已被初步降解。
微電解無法去除氯離子,但對抑制劑有較好的去除效果,乙酸和乙酰丙酸的減少可能是由于加堿的影響;糠醛的減少可能是被還原生成呋喃甲醇,后者又經電解還原生成丁二醛;52羥甲基糠醛含量的降低可能和糠醛類似。活性炭比表面積就愈大,與廢水接觸時形成的微電池數量就愈多,微電解反應的速度就愈快,對廢水的處理效果也就愈明顯1但粒徑太小,容易引起填料層堵塞、板結。
3、銅、鐵、炭雙電解
最佳條件下,在填料層中加入銅,考察銅的加入對微電解反應的影響,銅的加入使得CODCr去除率比不加銅時有所增大,由于銅的電極電位高于鐵,可以和鐵形成銅-鐵原電池,發生銅-鐵-炭雙電解反應,從而促進了鐵的電解,使得微電解處理效果得到一定的提高。小顆粒活性炭處理效果較好,宜選用粒徑在20—100目之間的填料;在填料層中加入銅,形成銅-鐵-炭雙電解,加速了鐵的電解,促進了有機物的分解,使CODCr去除率提升到30%左右。

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