活性污泥法处理中浓度味精废水的研究

发布于:2021-06-11 03:30:00

第 27 卷   4 期 第 东              华 理 工 学 院 学 报        2004 年 12 月 J OU RNAL    EAST   OF CHINA  INSTITU TE    TECHNOLO GY OF

活性污泥法处理中浓度味精废水的研究
刘    艳 黄国林   张国庆   王学刚   张鸿雁
( 东华理工学院 ,江西 抚州   344000)

摘   : 采用活性污泥法处理人工味精废水 。实验前污泥进行驯化培菌 , 在驯化所得污泥指标适宜情况下 , 再对废水处 要 理 。结果表明 ,在*奔 12 h ,搅拌时间 15 min ,温度 25 ℃,p H 值为 7. 0 ,污泥体积为 80 % ,污泥指数为 42 %的工艺条件 到排放标准的要求 。 关键词 : 活性污泥 ; 味精废水 ; 驯化培菌 ;COD Cr ; N H32N
的研究工作 。

下 ,此方法对生化处理浓度为 2000~4000 mg? - 1的味精废水的主要污染指标 COD Cr和氨氮都具有较好的降解能力 , 能达 L

中图分类号 : X131. 2    文献标识码 :A    文章编号 :1000 - 2251 (2004) 04 - 373 - 05

   味精是人们广泛使用的食品助鲜剂 ,*年来产 量不断增加 。据不完全统计 , 80 年代我国味精年 产量为 5 万吨 ( 张益储等 ,1990 ) 。目前全国最大的 味精集团公司 ,河南省莲花味精集团有限公司年产 量已达 20 万吨 。味精产量的大幅提高 , 引起生产 废水的大量增加 , 若废水不经处理排放 , 必会严重 污染环境 。本文采用活性污泥对味精废水进行处 理 ,系统地研究污泥驯化和处理废水过程中各因素 的影响 , 试图为味精废水治理 , 提供一条现实而适 宜的途径 。

100 ∶ ∶~100 ∶ ∶ 。 5 1 10 2
表1  废水中各组分的含量
成分 成分
NaH2 PO 4? H2O 2 Na 2 SO 4 MgSO 4 FeSO 4? H2O 6

Tab. 1   Content of each component in wa sterwater
含量/ mg? - 1 L

味精 500 食糖
5 000

50 50 50

尿素 100 氯化钙
1. 5

1. 3   处理方法

1  实验材料与方法
1. 1   污泥

在水池中 , 加入经驯化好的活性污泥 , 再加入 一定浓度的味精废水 , 用 DD666 型超静强力增氧 泵进行表面* ,并使用电动搅拌器每隔一定 时间对污泥搅拌以使其溶化 。处理结束后 , 测定 CODCr的去除率 。工艺流程见图 1 。

取自南昌市朝阳区污水处理厂的好氧* , 草灰色 。其污泥指标 : 污泥指数为 72. 2 mg/ L ; 污 泥体积为 26. 0 % ; 污泥浓度 ( ML SS) 为 3. 6 。
1. 2   味精废水模拟

由于实验条件的限制 ,本试验采用的味精废水 为人工配制 ( Vogelpohl , 1985 ) , 主要成分包括 : 食 糖 、 精 、 素 、 酸 盐 、 酸 钠 及 Mg2 + , Ca2 + , 味 尿 磷 硫
Fe3 + 等 。其中 , 食糖 、 味精的含量主要决定废水中 CODCr的含量 , 其质量比约为 10 ∶ ; 尿素主要决定 1

图1  工艺流程图

Fig. 1  Schematic chart of procedure

2  结果与讨论
2. 1   污泥驯化

Vol127   14 No Dec. 2004
含量/ mg? - 1 L
2

氨氮的含量 ; 磷酸盐主要调节物质磷的含量 ; 所配 ) 制废水的营养比 (ρ 基本上保持为 BOD5 ∶ ∶ = N P
收稿日期 :2003210205

本实验在水桶 ( 大约 10 L ) 中 ,加入味精废水和 淘米水各 1 L ,再加入从南昌市潮阳区污水处理厂 处取回的污泥 8 L , 用 DD666 型超静强力增氧泵 , 进行表面* , 用电动搅拌器搅拌 , 每隔 2 h 搅拌

) 作者简介 :刘   (1980 — ,女 ,硕士生 ,主要从事化学与环境科学方面 艳

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东                                  华 理 工 学 院 学 报 2004 年

15 min ,搅拌 2 次后污泥溶化混匀 , 测定混合液污

染指标 ,结果见表 2 。
表2  混合液污染指标/ mg? - 1 L
Tab. 2  Pollution index of mixed liquid
CODCr BOD5 DO

等 ,1997 ;2000) ,经计算 ,需加硫酸氨 500 mg , 磷酸 氢二钠 100. 4 mg 。添加营养物质后 , 按前面确定 好的驯化条件即每隔 2 h 搅拌 15 min , 进行闷曝 6 h 培养驯化 , 每天换水一次 , 并测定水质相应的指 标 ( 中国医学科学院卫生研究所 ,1982 ) , 具体情况 可见表 3 。由表 3 所示 ,至 5 月 20 日 ,泥水界分明 , 驯化池出水透明 ,无沉淀物 ,驯化期共 27 d ,驯化后 活性污泥指标为 : 污泥体积 46. 0 % , 污泥指数为 8410 % 。用于味精废水处理驯化所得污泥指标是 适宜的 。
污泥浓度/ g? - 1 L
COD Cr/ mg? - 1 L pH 473. 3 635. 4 575. 6 434. 5 732. 4 523. 6 453. 8 325. 4 692. 5 416. 0 693. 6 7. 60 7. 44 6. 92 7. 02 7. 00 6. 86 6. 41 6. 33 6. 36 6. 40 7. 42 4. 63 6. 32 7. 01 7. 03 1040. 4 265. 2 324. 0 267. 2

氨氮
9. 32


1. 99

BOD5∶ Cr COD 0. 693

BOD5∶ ∶ N P 985∶ 68∶ 4. 1

2 828. 6 1 960. 2 8. 12

   对于生化处理 , 应使废水中的 BOD5 ∶ CODCr > 0. 7 , BOD5 ∶ ∶ = 100 ∶ ∶ , 才能取得较好的处理 N P 5 1 效果 。由表 3 可见 , 需添加适当的 N , P 源 。本研 究采用硫酸氨为 N 源 , 磷酸氢二钠为 P 源 ( 黄国林

表3  污泥驯化培菌记录
日    期
4 月 23 日 27. 3 4 月 25 日 32. 5 4 月 28 日 33. 5 4 月 29 日 32. 1 4 月 30 日 36. 4 5月1 日 5月4 日 5月5 日 5月6 日 5月9 日 37. 4 39. 5 40. 6 45. 0 45. 5

Tab. 3   Record of acclimatized sludge
污泥指数/ %
8. 0 11. 4 12. 4 8. 2 18. 2 19. 1 21. 0 23. 4 29. 5 30. 0 32. 2 40. 0 37. 2 39. 0 46. 0 p H 污泥体积/ %

2. 9 3. 5 3. 7 2. 5 5. 0 5. 1 5. 3 5. 8 6. 6 6. 6 6. 4 7. 0 6. 6 7. 1

5 月 12 日 50. 0 5 月 13 日 57. 0 5 月 15 日 56. 2 5 月 19 日 54. 9 5 月 20 日 84. 0

5. 48

2. 2   废水处理工艺条件 2. 2. 1   *奔涞娜范

对自制的味精废水进行稀释 , 使反应器内的 CODCr初 值 不 大 于 2 000 mg ? - 1 。保 持 温 度 为 L
25 ℃,测定*奔浞直鹞 4 ,6 ,10 ,22 h 时上层清 液的 CODCr值 ( 程明锋等 ,2002) 。结果见图 2 。 如图 2 所示 ,在*奔湮 6 h 以内时 ,曲线的

下降坡度最大 ,这表示 CODCr 值在这段时间内下降 速度最快 ; 接着在 6 ~ 10 h 间曲线趋于*稳 , 即表 示 CODCr的下降率开始减小 ,然而当*奔溲映 至 10~22 h 时 ,曲线又开始有较大的下降坡度 , 也 就是说当*奔渖瓒ㄎ 22 h 时 ,CODCr 的下降值 也是较为理想的 , 但从节省经费角度看 , 选择 6 h 为*奔 ,比较合理 。尽管 22 h 的*奔淙

图2  不同*奔涞 CODCr 值

Fig. 2   CODCr of different aeration time

除效果较好 ,但废水在*刂型A羰奔涫乔罢叩 3 倍以上 ,这意味着需要能源为前者的 3 倍以上 ,这 对一个初投资建设的味精生产厂来说是一笔很大

第 4 期                  刘艳等 : 活性污泥法处理中浓度味精废水的研究

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的开支 ,故在一般情况下 , 设计者都会选择 6 h 为 *奔 , 即缩短了工艺流程的循环时间 , 又节省 了能耗量 ,同时也能取得较好的降解效果 。

2. 2. 2   *露鹊挠跋

固定*奔湮 6 h. 控制温度分别为 25 ℃,
21 ℃ 17 ℃ 和 时取上清液测 CODCr值 ,结果见表 4 。
mg? - 1 L 25 ℃

表4  不同温度下的 CODCr 值
Tab. 4   CODCr in different temp erature condition
17 ℃ COD Cr初值 1 540. 6 1 603. 2 1 525. 3 1 496. 7 6 h后 COD Cr值 785. 4 712. 0 723. 4 695. 1 21 ℃

去除率/ %
49. 02 55. 59 52. 57 53. 56

COD Cr初值 1 130. 6 1 182. 5 1 180. 0 1 214. 2

6 h后 COD Cr值 530. 4 575. 3 558. 7 610. 4

去除率/ %
53. 09 51. 35 52. 65 49. 73

COD Cr初值 1 203. 6 1 199. 5 1 201. 6 1 205. 6

6 h后 COD Cr值 695. 6 685. 4 679. 3 693. 6

去除率/ %
42. 21 42. 86 43. 47 42. 47

   4 数据表明 ,在 17~25 ℃ 表 之间 ,* 6 h , 废 水 CODCr值都能降低到 600 mg? - 1 左右 。由此可 L 知 ,温度在 25 ℃ 左右时对好氧活性污泥法处理味 精废水的效果影响不大 。
2. 2. 3   搅拌时间的影响

2. 2. 4   H 值对处理效果的影响 p 取 1 L 废水和 1 L 污泥 ( 驯化 ) 混合 , 用 NaO H ( 1 mol ? - 1 ) 和 H2 SO4 ( 1 mol ? - 1 ) 液调节 p H 值 , L L ( 2 次 ) , 搅拌 15 min ( 每隔 2 h) , 取上 连续* 6 h

污泥驯化过程中搅拌的作用是使混合液均匀 , 在实际操作中 , 则涉及到耗电量的大小 , 故在污泥 驯化前应对搅拌时间的大小进行考察 。 固定*奔湮 6 h , 在室温的条件下分别测 量每隔 2 h 内搅拌 15 min ,30 min ,1 h 和连续搅拌 下上层清液 CODCr值的变化情况 。结果见图 3 。随 着搅拌时间的增加 ,混合液的 CODCr 的去除率有所 增长 ,但变化并不是很大 。从每隔 2 h 搅拌 15 min ( 即 6 h 内搅拌 3 次) 到连续6 h的搅拌 ,其去除率仅 仅从 73. 0 %增加到 7619 % ,可见搅拌时间的长短 对废水有机污染物的降解影响并不很大 , 鉴于此 , 选择 15 min 为搅拌时间 , 是比较适宜的 , 因为这个 时间即可起到使混合液混合均匀的目的 ,又可节省 大量的能源消耗 。
图3  不同搅拌时间的 CODCr 去除率
Fig. 3   Removal rate of CODCr in different agitating time

层清液测 CODCr ,结果见图 4 。p H 值过高或过低均 会使酶的活力降低 ,甚至丧失活力 。故本实验在使 用经驯化好的污泥处理味精废水前应先就酸度对 处理效果的影响作测定 ( 黄国林等 ,1999a ;1999b) 。

图4  酸度对处理效果的影响
Fig. 4  Effect of acidity to treatment re sult

图 4 表明 ,当 p H = 6. 00~8. 00 时 ,CODCr 的去 除率最高 ; 当 p H > 8. 00 时 , 仍然有较高的去除率 , 但 p H 过大不适宜应用 ; p H < 6. 00 时 , 则随 p H 值 的降低 , CODCr的去除率明显降低 。这主要是因为 味精废水中含有机酸类 , 在酸性范围内 , 有些丝状 细菌大量繁殖 , 使其它微生物生长受到抑制的结 果 ,故而导致其降解率下降 。本实验确定适宜 p H 值范围为 6. 00~8. 00 。 2. 2. 5   废水浓度对处理效果的影响 采用 1 L 活性污泥 ,选择不同浓度的废水 ,调节 p H 值在 6. 00~8. 00 之间 , 连续* 6 h (2 次) ,每隔 2 h 搅拌 15 min ,取清液测 CODCr ,结果见图 5 。

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  从 图 5 可 以 看 出 , 当 使 用 经 驯 化 好 的 污 泥 ( 1 L ) 对味精废水进行处理时 , 废水量不超过 1 500
ml 时 , CODCr 的去除率稳定在 70 % 左右 , 当大于 1 500 ml时 , CODCr 的去除率反而快速下降 。这是

因为当废水浓度达到一定程度时 ,活性污泥的降解 能力已达到饱和 ,不能对其起到较好的降解性 。所 以对于高浓度味精废水 ( 有机污染严重) ,可先经过 预处理 , 然后再进行稀释或加大污泥投入量 , 这样 才能取得较好的效果 。
图5  废水浓度对处理效果的影响
Fig. 5   ffect of wasterwater concentration E to treatment result

2. 3   活性污泥法对 CODCr和氨氮的去除结果

根据已经测定的工艺条件 ,确定最后处理味精 废水的条件如下表 5 所示 。

表5  处理味精废水的工艺条件
Tab. 5  Technological conditions in treatment of mono sodium glutamate wa sterwater
*奔/ h
12

搅拌时间/ min
15

温度/ ℃
25

pH 值 7. 0

污泥体积/ %
80. 0

污泥指数/ %
42. 0

废水浓度/ mg? - 1 L
2000~4000

   取味精废水 1L ,在上图所示的条件下处理 。结果见表 6 。
表6  活性污泥法对 CODCr 和 N H32N 的去除结果
COD Cr去除率/ %

2542. 0 2828. 6 2206. 6 3030. 0

   由表 6 知 , 用活性污泥法处理味精废水 , 在如 表 5 所示的工艺条件下 ,CODCr 的去除率达 70 %左 右 ,比较理想 ,氮主要以 N H4 + 形式存在 ,对 N H32N 的去除率 ( 50 %左右 ) 略低些 。此方法对味精废水 中的主要污染指标 CODCr 和氨氮都具有较好的降 解能力 ,能达到排放标准的要求 。

3  结论

行闷曝 , 然后加入已知浓度的淘米水和味精水 , 味 精水的比例 ( 浓度) 逐渐提高 ,以 CODCr 的去除率衡 量驯化的效果 ; (2) 利用好氧活性污泥法处理中浓度人工味

Tab. 6  The removal re sults of CODCr and NH32N on treatment of mono sodium glutamate wa sterwater by actived sludge
COD Cr/ mg? - 1 L

原  值

处理后

原  值

405. 2 442. 5 396. 0 509. 0

74. 06 74. 30 72. 05 73. 2

28. 70 31. 20 26. 30 29. 10

( 1) 本文采用的污泥驯化方法是通过对污泥进

黄国林 . 1997. 氯化钙体系对松香废水的絮凝处理 [J ] . 华东地质学

精废水 ,当反应容器有效体积为 2 L ,空气*奔 为 6 h , 温度在 17 ~ 35 ℃左右 , 搅拌时间为每隔 2 h 15 min ,p H 为 6. 00 ~ 8150 之间时 ,取得较好的 处理结果 ; ( 3) 本次试验由于外在条件的限制 , 采用的是 人工味精废水 , 与实际的味精废水水质有一定差 异 ,真实的味精废水处理尚待进一步试验 , 以使其 能指导工程设计 。
参 考 文 献
程明锋 ,王增田 . 2002. 活性污泥法在实际应用中易出现的问 题及对策 [J ] . 内蒙古环境保护 ,14 (3) :14~15.

N H32N/ mg? - 1 L 14. 58 15. 80 12. 62 14. 11

处理后

49. 90 49. 42 52. 10 51. 53

N H32N 去除率/ %

第 4 期                  刘艳等 : 活性污泥法处理中浓度味精废水的研究 院学报 ,20 (4) :396~400. 黄国林 , 陈礼辉 . 2000. 活性污泥法对松香废水的二级处理试验
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张益储 , 奚旦立 . 1990. 味精废水处理工艺的研究 [J ] . 上海环境科 学 ,9 (5) : 28~30. 中国医学科学院卫生研究所 . 1982. 水质分析法 [ M ] . 北京 : 卫生出 版社 .
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黄国林 , 梁* . 1999a. 活性炭动态吸附处理味精废水的研究 [J ] . 环境导报 , (3) :16~18. 黄国林 ,梁* . 1999b. 化学絮凝法对钛白废水的处理 [J ] . 华东地质 学院学报 ,22 (3) :270~274.

Study on Medium Concentration Monosodium Glutamate Waste water Treated by Activated Sludge Process
L IU Yan ,  HUAN G Guo2lin ,   ZHAN G Guo2qing ,   WAN G Xue2gang ,   ZHAN G Hong2yan ( East China Instit ute of Technology , Fuzhou , J X 344000 , China)

ied. Firstly , before t he t reating process , t he sludge is acclimatized until t he polluted indexes are in order , t hen systemic investigating on t he technical conditions of t reat ment of monosodium glutamate wastewater. U nder following conditions when t he time of inflating is 12 h , t he time of mixing is 15 min , temperat ure is 25 ℃, p H f rom 2 000 to 4 000 mg/ L , t his met hod is very good for t he reducing of CODCr and N H32N in t he monosodium glutamate wastewater , so t his process is proved to be feasible. Key Words : activated sludge ; monosodium glutamate wastewater ; acclimatization ; CODCr ;ammonia2nit rogen

is 7. 0 , t he volume of sludge is 80 % ,t he index of sludge is 42 % , and t he concent ration of t he waste water is

Abstract : The t reat ment of simulated monosodium glutamate wastewater by activated sludge process is st ud2


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