改性硅藻土处理餐饮废水技术

　　现今社会人们的生活越来越好，餐饮业迅速发展。但由于餐饮废水成分复杂，有机物含量相当高，存在很多细菌，因此餐饮废水在排入污水处理厂的城市管网前，需要经过相应处理。近年来，国内外对餐饮废水的处理方法主要有气浮法、电化学法、活性污泥法、生物滤池法、膜分离法、磁吸附法、混凝法、吸附法等。其中，混凝沉淀分离技术是目前国内外处理餐饮废水中应用最广泛、成本最低廉的一种。

　　餐饮废水一般为胶体状态，拥有吸附作用的硅藻土则可以成为处理餐饮废水的一种比较好的混凝吸附剂。由于硅藻土质轻、多孔、相对密度小，孔径分布范围大，孔隙率高，经济且容易获取，吸附能力强，具有巨大的比表面积和强大的表面吸附性能，在废水处理中已经得到广泛应用。

　　为了改善硅藻土处理污水的效果和范围，可对硅藻土进行相应的提纯、活化、扩容和改性等操作。硅藻土的改性方法：

　　①用铝、铁等带正电荷的离子对其进行表面改性。

　　②加入其他的絮凝剂复合制成改性硅藻土。

　　③对其进行酸化、灼烧等活化处理。国内外研究采用的改性剂多为各种季铵盐阳离子。张丽芳以硅藻土为基质，在高锰酸钾溶液中通过化学方法制备了负载锰氧化物的改性硅藻土吸附剂，并利用该吸附剂对燃料活性艳红进行吸附脱色实验。本文是通过将硅藻土经过氯化铝和氢氧化钠改性后，再在微波辐射辅助下观察其对餐饮废水的处理效果。

　　1、实验部分

　　1.1 材料与试剂

　　实验用餐饮废水取自某川菜馆，先做过滤，除去水中的大颗粒物质，过滤后的水样中的COD含量为1307.71mg/L，总磷TP为3.50mg/L，pH值为4.50。

　　实验中所用到的主要材料和试剂有：硫酸、无水硫酸钠、氯化钠、过硫酸钾、抗坏血酸、钼酸铵、酒石酸锑钾、磷酸二氢钾、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、硫酸银等，均为分析纯。硅藻土(化学纯)。

　　1.2 实验仪器

　　该研究所采用的主要仪器有：VV2800型紫外分光光度计、ME104型电子天平、NX6lwmc-205型微波化学反应器、DZF-6020型高温干燥箱、Wl-A8601SpH计、MD6型微波COD消解仪、MJ-54A型高压蒸汽灭菌锅等。

　　1.3 实验方法

　　1.3.1 改性硅藻土的制备

　　将50g硅藻土置于1000mL烧杯中，按Al3+/土=7.5mmol/g的用量，将750mL的0.5mol/LAlCl3溶液倒入硅藻土中，室温下搅拌均匀，再超声搅拌1h后转入微波反应器中，微波频率为250～280W，加热到85℃，按OH-/Al3+(摩尔比)=2.4的用量，以1～4mL/min的滴碱速度(一滴一滴地滴加氢氧化钠溶液)，滴碱完成后继续保温并搅拌1h，稍冷却取出后用保鲜膜封好，在30℃恒温水浴中陈化3d，自然冷却至室温，即成液体水处理剂。将陈化后的溶液进行固液分离后，将固体在110℃下烘干，然后进行研磨，最后进行100目筛得到产品，即成固体水处理剂。

　　1.3.2 实验条件的选择

　　(1)最佳投加量的确定。准确量取100mL的餐饮废水于6个烧杯中，顺序标为1号―6号。再分别称取0，0.30，0.50，0.70，0.90，1.10g的改性硅藻土加入到上述烧杯中，将溶液pH值调为中性，25℃下快速搅拌5min再超声搅拌5min后取出，静置30min待沉降后进行观察，得知4号―6号3组的结果比较好，且3组现象比较接近，将这3组样本进行各指标的测定。

　　(2)最适pH值的确定。量取100mL的餐饮废水于6个烧杯中，顺序标为1号―6号。1号烧杯为原水做参考，其余每个烧杯中都加入0.70g改性硅藻土。调节溶液pH值：1号维持原样，2号调节为4.98，3号调节为5.93，4号调节为7.04，5号调节为8.04，6号调节为9.01。在室温25℃下快速磁力搅拌5min，再超声搅拌5min，静置30min后进行观察，得知4号、5号、6号3组的结果比较好且3组现象比较接近。重复投加量时的COD、总氮、总磷测定，比较结果，得出最适宜的pH值为中性环境。

　　1.3.3 废水水质指标的测定

　　废水中TP、TN、COD的浓度和pH值测定分别采用钼酸铵分光光度法(GB11893―1989)、碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(GB11894―1989)、水杨酸分光光度法(GB11894―1989)、酸性高锰酸钾法(GB11894―1989)、便携式pH计法。以上指标取平均值。实验数据利用Origin8.5作图、SPSS17.0软件分析。

　　1.3.4 微波辅助实验

　　在1个500mL烧杯中，用量筒量取400mL的餐饮废水于烧杯中，称取2.8g改性硅藻土放入废水中，在25℃下快速搅拌5min，然后再超声波搅拌5min，取出静置30min后观察絮凝情况，取上层清液进行微波辅助实验，设置3个微波功率(350，450，550W)和3个消解时间(5，10，15min)(表1)，对总氮总磷以及COD的测定进行正交实验。

　　2、结果与讨论

　　2.1 改性硅藻土投加量对餐饮废水处理效果的影响

　　改性硅藻土的投加量对餐饮废水处理效果的影响见表2―表4。结果表明，经过30min的自然沉降之后，1号(未添加硅藻土)仍然很浑浊，2号相对比较澄清，从3号开始明显有分层现象，上层均浮着一层油脂状物质，中间为较干净的废水层，最下面为吸附絮凝后的硅藻土层，硅藻土絮团较为大且分散。

　　从表2可知，总氮吸光度都未落在0.2～0.8的有效范围内且还为负值，主要是背景值过大，找不到合适的参比溶液，或者说改性硅藻土对餐饮废水中的总氮没有处理效果。因此，只考虑改性硅藻土对餐饮废水中总磷和COD的去除情况。从表3可知，改性硅藻土对总磷的去除效果较好，均在95%以上，改性硅藻土的最佳投加量为0.90g，此时总磷去除率为97.57%，浓度为82.24mg/L。从表4来看，硅藻土对COD的处理效果不太理想，普遍较低，最高也只有22.48%。从实际经济成本来看，最适改性硅藻土投加量为0.70g比较经济有效。

　　2.2 餐饮废水

　　pH值对改性硅藻土处理效果的影响pH值对改性硅藻土处理效果的影响见表5、表6。结果表明，1号还是很浑浊，油漂在上面。2号和1号的现象差距不大，仍然浑浊。从3号开始渐渐有分层的现象，但3号中间废水层还是浑浊。而4号、5号、6号这3组的处理效果比较好。

　　从表5可知，总磷去除率都达到70%以上，pH值在8.04时总磷去除率最高，达到79.03%，改性硅藻土在弱碱性和酸性条件下对总磷的去除效果比较好，随着pH值的增加，去除效果会下降。从表6可知，当pH值在7.02中性时，COD去除率达到最高19.01%，调节pH值的处理效果比不调节pH值时下降了。综上所述，将最适pH值调节为中性。

　　2.3 微波辅助对处理餐饮废水的影响

　　微波辅助对处理餐饮废水的影响见表7、表8。可以看出，当微波功率为550W、微波时间为5min时，COD的去除效果最好，此时去除率可以达到88.54%。此种情况下总磷的去除效果也较好，可达92.09%。由于电磁波能量是以波的形式辐射到介质内的，内外同时加热，无滞后效应，热量几乎不外散，热效率高，所以体系受热均匀。因此，微波辅助硅藻土对处理餐饮废水有明显的效果。

　　3、结论

　　(1)改性硅藻土处理餐饮废水的最佳投加量为0.7g，pH值为中性，此时COD的去除率为19.01%，总磷去除率为76.00%。

　　(2)微波辅助有利于提高废水的处理效果，最佳处理条件为：微波功率550W，微波时间5min，改性硅藻土投加量0.7g，pH值为中性，此时废水中COD的去除率为88.54%，总磷去除率为92.09%。研究结果为难以处理的餐饮废水提供一种成本低效果好的处理方法。(来源：宁波天河水生态科技股份有限公司，诚通凯胜生态建设有限公司)