大蒜廢水處理現狀

隨着我國的進--步對外開放，農副產品加工業的出口量越來越大，出口品種越來越多，因此，蔬菜加工企業也不斷增加。在蔬菜加工過程中，需要對蔬菜進行洗切、烘乾和包裝等，每個生產工段都會產生廢水，因此蔬菜加工廢水的處理是--個不可忽視的問題。尤其是大蒜廢水，因其有機物含量高、COD、NH-N、SS高、臭味大、廢水呈酸性，對環境危害嚴重，必須加以治理。山東某外資企業爲出口蔬菜加工企業，主營產品爲生薑、洋蔥和大蒜，其工藝過程主要是清洗、切片、烘乾、裝袋後出口外銷。由於加工產品是隨季節而變化的，因此所產生的廢水也隨之變化。該企業在建廠的同時建成了--套污水處理設施，其處理工藝爲：預曝氣調節池_酸化池--氣浮池+二段接觸氧化池+二沉池--出水，其進水水質爲：COD=1500—2000 mg/L，出水水質要求COD≤100 mg/L。污水處理工程經過運行發現，在加工大蒜季節出水很難達標排放，而其他加工季節出水很穩定且達標排放，爲此需對原處理工藝加以改進。經過分析，決定對大蒜廢水進行預處理。微電解法是利用金屬腐蝕原理，形成原電池對廢水進行處理的良好工藝，又稱內電解法、鐵屑過濾法等。該法具有適用範圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便等優點，並使用廢鐵屑爲原料，也不需消耗電力資源，具有“以廢治廢”的意義，使得該工藝技術自誕生開始，即在美、蘇、日等國家引起廣泛重視，已有很多的專利，並取得了--些實用性的成果。該工藝是在20世紀70年代應用到廢水治理中的，而我國從20世紀80年 始這--領域的研究，也已有不少文獻報道。特別是近幾年來，進展較快，在印染廢水、造紙廢水、電鍍和石油化工廢水等廢水的治理方面相繼有研究報道，有的已投入實際運行。

1、大蒜廢水特點

大蒜含有水分、蛋白質、碳水化合物、還原糖、粗纖維、灰分、維生素C及微量元素，其成分含量爲：水63%--69%，蛋白質4.4%--7.7%，脂肪0.2%--0.4%，碳水化合物23.6%～28.3%，還原糖6.4%--8.9%，粗纖維0.7%--1.3%，灰分1.1%～1.4%，維生素c及微量元素0.78%--0.117%。因其加工過程中需進行清洗、脫皮、切片或切段等，會有部分成分進入生產廢水中，因此造成大蒜廢水有機物含量高，廢水呈酸性。大蒜素具有殺菌能力、具有揮發性、並散發臭氣。大蒜本身並不含大蒜素，但在加工時，由於大蒜酶的作用而產生大蒜素。大蒜素獨特的分子結構使它具有濃烈的大蒜氣味。大蒜素的殺菌作用主要是因爲其中的 具有獨特的生理活性。烯丙基是共軛結構基團，它的電負性較高，可部分地給毗鄰的硫原子提供電子，使硫的缺電子性減小，活性增大。因此，當大蒜素被吸收後，能產生--定量的具生理活性的含硫基團，而許多含硫基團是已知的有效殺菌劑，能破壞細菌的蛋白質合成等生理過程，從而對生化處理法造成干擾和破壞。爲此，在進入生化處理單元之前必須進行預處理。

2、試驗分析

2.1試驗水質

COD=2 113.9—2 822 mg/L，pH=5—6。

2.2試驗設備裝置

(1)微電解柱：尺寸爲50 mm×800 mm(D×日)，材質爲有機玻璃；

(2)接觸氧化池：尺寸爲100 mm×2200 mm(D×日)，材質爲有機玻璃，內置組合填料，設曝氣器；

(3)水箱：尺寸爲800 mm×500 mm×650 mm，PVC板製作；

(4)污水泵；

(5)微型曝氣機。

2.3試驗結果及機理分析

2.3.1試驗結果

(1)微電解停留時間對COD去除率的影響試驗結果可知，微電解對COD的去除率隨停留時間的增加而增加，但在10 min內增加幅度很小，說明微電解處理大蒜廢水停留(min)需要足夠的時間進行反應，當停留時間爲15 min時，COD的去除率有了大幅度的提高，20 min時可達55.7%。由此可見，微電解法對大蒜廢水的處理是有效的。若再延長停留時間，雖然COD的去除率也會有所增加，但增加的幅度越來越小，因在實際工程中，停留時間的增加會引起投資及運行費用的增加，故選停留時間爲20 min爲宜。

(2)微電解·接觸氧化處理大蒜廢水將微電解預處理20 min後的廢水接入接觸氧化池，測試其對COD的去除效果：原水COD=2 113.9—2 822 mg/L時，經過微電解法處理20 min後，出水COD在980—1 300 mg/L，COD的平均去除率爲53.3%，微電解後的出水進入接觸氧化柱，試驗結果表明，隨着接觸氧化時間的延長，出水COD越來越低，這說明微電解後廢水的可生化性很好，有利於生物氧化的進行。從試驗結果還可看出，當接觸氧化時間爲2 h時，COD的去除率相對較低，當接觸氧化時間增加到6 h時，COD的平均去除率可達86.5%，當接觸氧化時間增加到12 h時，出水COD可達到100 mg/L以下，出水水質較好。

(3)微電解.接觸氧化處理大蒜蔬菜混合廢水

將微電解預處理20 min後的大蒜廢水與蔬菜廢水混合接入接觸氧化池，COD的去除率隨接觸氧化時間的增加而增加，而且接觸氧化時間爲5 h時，COD的平均去除率可達90.2%，這說明微電解預處理20 min後的大蒜廢水與蔬菜廢水混合後的混合廢水的可生化效果依然很好。由表3可以看出，NH-N去除結果與COD有些不同，1、2、3和4號樣的NH，-N去除率在 h內隨時間的延長而增長，且速度較快，但5 h時出現反彈，而5、6和7號樣在5 h內均是隨時間的延長而增長，但速度較慢，原因可能是由於蔬菜廢水中所含的蔬菜種類及比例不同造成的，但這並不影響總的去除效果，且均在達標範圍之內。這再--次證明微電解是大蒜廢水預處理的可靠工藝。

2.3.2機理分析

鐵屑中含有碳和鐵2種元素，鐵屑與廢水接觸時，碳的電位高爲陰極，鐵的電位低爲陽極，它們之間形成--個小的原電池，將在其周圍產生--個電場，分散在廢水中的膠體粒子、極性分子和細小污染物在電場下會產生電泳，通過靜電力、表面能的作用而被凝聚和附集。由於大蒜廢水呈酸性，偏酸性條件下電極反應產生的新生態的[H]和Fe“均具有較高的化學活性，同時鐵本身也具有較強的還原作用，可與大蒜素中的共軛結構基團烯丙基、硫原子等發生氧化還原反應。並且，在酸性條件下微電解產生的Fe2+和Fe3+是很好的絮凝劑，隨着溶液pH值的升高會形成Fe(OH)3和Fe(OH)2，絮凝沉澱。新生成的Fe(OH)3是--種很好的膠體絮凝劑，它的吸附能力高於--般藥劑水解得到的Fe(OH)3。水中原有的懸浮物及通過微電池反應產生的不溶物等均可被其吸附凝聚。電極反應和由此所引起的--系列作用，改變了大蒜廢水中污染物的性質，使大蒜廢水中的蛋白質、脂肪和大蒜素等大分子物質被吸附或轉化，微電解作用改善了混凝吸附的效果，這種混凝吸附的結果使廢水中的可生物降解有機物和難生物降解有機物的比例發生變化，此消彼長，使廢水的可生化性明顯提高。另外，鐵是生物氧化酶系中細胞色素的重要組成部分，通過Fe3+與Fe2+之間的氧化還原反應進行電子傳遞。生物氧化反應大都是去 氧化，有機物不是直接把 原子交給氧原子，而是在脫 酶和各種輔酶作用下，經過一系列載 體進行傳遞，再把 原子遞給細胞色素，細胞色素與鐵離子配合反應，作爲質子和電子的傳遞體 終把質子和電子交給分子氧，達到完全氧化。微電解產生的新生態鐵離子參與這種電子傳遞，促進細菌對有機物的降解，提高了生化反應速度，從而使生化處理效率明顯提高。

3、結論

 

(1)由於大蒜廢水中有機物濃度較高，大蒜素屬大分子物質且具有較強的殺菌作用，因此，直接採用生化法進行處理無法達到理想效果，必須進行預處理。

(2)試驗結果表明，用微電解法作爲大蒜廢水的預處理工藝是實際可行的。它既解決了大蒜素對生化系統中微生物的殺死或抑制問題，也達到了除臭的目的，同時可使預處理後的廢水可生化性明顯提高，使出水水質得到保障。試驗結果得出微電解預處理大蒜廢水的較佳停留時間爲20 min。

(3)微電解-生物接觸氧化法處理大蒜廢水試驗和微電解.生物接觸氧化法處理大蒜蔬菜混合廢水的試驗結果表明，微電解預處理使廢水的可生化性和生化處理效率明顯提高，由此可得出，只要在原有大蒜廢水處理工藝前加上鐵屑微電解工藝，就可保證在大蒜加工季節整套污水處理工藝達標排放。

(4)原處理工藝中，調節pH需加鹼，爲了去除大蒜素的臭味而加大調節池曝氣量，而用微電解預處理後，由於微電解的電極反應消耗H+，可減少鹼的投加量。同時，由於微電解的預處理作用，可減少調節池的曝氣量，從而降低運行費用。

(5)微電解法使用廢鐵屑爲原料，也不需消耗電力資源，具有“以廢治廢”的意義，具有適用範圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護方便等優點，具有發展前景的處理工藝。

案例展示