粗粒化法处理乳化食用油脂废水的研究

考油;‘袖针奋ShanghaiEnvironmentalSeienees2001年第20卷第7期废水的研究匕日粗粒化法处理乳化食用油月StudyonTreatmentofWastew欲erContainingEdible011andGreasewithCoa}eseenceTechno}09丫LiuRongZhangDanian刘蓉(美国乔治亚大学森林资源学院,亚特兰大)(SehoolofForestResources,UniversityofGeorgia,Atlanta,U.S.A)张大年(华东理工大学环境工程系,上海200237)(EastChinaUniversityofScieneeandTeehnology,Shanghai200237)摘要采用W型和H型改性聚丙烯纤维作为粗粒化材料,能有效处理乳化食用油脂废水,某些指标显示H型比w型具有更好的除油性能。废水流速和粗粒化材料填充量,是影响粗粒化除油效果的两个重要工艺操作参数,在最佳流速和适当填充量下,能使粗粒化取得最佳最经济的效果。超过一定浓度的表面活性剂存在,会影响粗粒化除油的效果;废水的温度对粗粒化除油的效果影响不大。实际处理餐饮废水的试验结果表明,采用粗粒化技术能有效降低餐饮废水中的含油量,并能大幅降低COD的浓度,有利于后续的生化处理。关键词:餐饮废水废水处理粗粒化材料乳化食用油脂废水除油效果处理,超速离心法虽然能有效地分离乳化食用油脂废水中的油和水,但处理量有限,费用也较高〔‘一”。80年代后,粗粒化技术被引人到含动植物油脂废水的处理过程中,还开发了同时具有亲油基团和亲水基团的高分子材料,由这类材料制成的粗粒化床,既具有较高的聚油性能又具有很好的拔油效果,大大提高了食用油脂废水的处理效果〔‘一”。本文采用改性聚丙烯纤维材料作为粗粒化床,处理乳化食用油脂废水,取得了令人满意的结果。作者简介:刘蓉,1971年生,1996年毕业于华东理工大学环境工程系硕士,2000年获美国乔治亚大学环境污染与控制专业博士学位,主要研究领域为废水处理系统的过程模拟和控制,现为美国加州NTC公司高级研究员。,引言食用油脂废水主要来自油脂加工、食品生产和餐饮等行业,由于食用动植物油脂是多组分长链烃脂肪酸醋的混合物,较难溶解于水,且粘度较高,易生成乳化液,COD和BOD值很高。我国的污水综合排放标准中对动植物油脂规定,一级、二级、三级标准应分别低于10、15和30mg/L。一般动植物油脂在水中的存在形式有5种:上浮油,分散油,乳化油,溶解油,含油固体物等。这几种形态中,最难以处理的是高浓度呈乳化状的油脂,对乳化状食用油脂废水不能采用传统的浮上法和水力旋流法2实验材料与方法2.1水样模拟废水由精制油、猪油等食用油高速搅拌sh,使成为稳定乳化状态;实际废水取自食堂和餐厅。2.2粗粒化材料实验采用2种改性聚丙烯纤维作为粗粒化材料,其性状如表1所示。表,改性聚丙烯纤维的物理性状Table1Charaeteristiesofeoaleseeneematerialinthisstudy物理性状W型改性聚丙烯纤维H型改性聚丙烯纤维”U叮r,JO1约0‘J‘UO3约单位面积质量(岁m,)透气性(cm,/em,·S)最大孔径(林m)纤维平均直径(“m)2.3实验装置粗粒化除油实验装置由水平粗粒化段和垂直重力分离段两部分组成(见图1)。乳化食用油脂废水进人除油装置后,首先流经水平段的粗粒化床,粗粒化后,油一331一粗粒化法处理乳化食用油脂废水的研究刘蓉珠迅速长大,然后进人垂直油水分离段,凭借油和水的密度差,油珠上浮,水由下方排出,达到油水分离的目的。粗粒化装置采用全透明结构,水平段和垂直段均为功60mm长lm的硬质玻璃管。2.4主要测试项目及方法食用油脂测定:重量法;COD测定:重铬酸钾法。个个个卜卜---lllll备备备图,粗粒化除油实验装置Figure1CoaleseeneeexPerimentalequiPmentforedible011andgreaseremoval3结果与讨论3.1流速对处理效果的影响流速是影响粗粒化效果的主要因素之一,也是工艺操作中最容易控制的参数之一。在室温条件下,流速对不同浓度的模拟乳化食用油脂废水粗粒化效果的影响,结果见表2。从表2可以看出,加大流速有利于微小油珠的碰撞和小油珠与粗粒化材料的接触,提高油的去除率。但流速过大,会使有限长度的粗粒化床不能有效地捕集微小油珠,降低油的去除率。表2流速对模拟食用油废水粗粒化效果的影晌Table2Effeetofmodelwastewaterflowrateoneoaleseeneeeffieieney粗粒化材料流速(em/s)进水油浓度(m又/L)进水COD(mg/L)出水油浓度(mg/L)油去除率(%)出水COD(mg/L)COD去除率(%)95‘490.483.683.272.688.02.17.214.214.625.59.7‘产门/月呼n”00……20ŽU‘Jg†,‘,、””60丹。0000产。O,‘浦呼,IQ‘0.,、””‘U八,”,才”、一气j汽八”.上月呼诵,月,月呼月呼月片……,苦.,了月/,门声,才Q矛00”O产八,Q了,了了.,了门产,夕了O八O八On八八O八Ž汉”月呼月片诵片月片4月,n00妇、J”U尸、Ž11,‘,j凡J泥呼月片……八曰0ŽljCŽUC曰W型,‘,山n,O产哎†月,……,曰、,、Ž、J凡j,二”树”,J‘月”‘Jr、”6亡、’O八”八乙Q”Q”,”QUC”,山11.1QUQ了,j,‘凡‘,山,人1人气、”气J月叶月片n内z……八入””、†曰、亡飞Ž,夕”、曰Ž兄†000产Q”O产‘U‘U了‘U矛六”20‘O,产,苦内了,夕,于,月,滩什月呼月片浦叶月,ŽUn”0,勺上‘曰j…”Uon0.350.400.4527452745274527452745274532012812712682118,‘‘J口f””O.…,‘气J产、†尸、”‘U”6‘U‘OH型0.100.200.300.400.501679167916791679167912712211611611864.911CU020产八曰....-ŽU气J”I曰、†产、†O产O了O八,0211UQ八勺OU凡j”、”‘1孟U”000峨胜二J.孟‘O了CŽ乙U了O‘U八J一以戒,J,J曰」内J汽气”气J气、”内嘴„月片,‘月呼洲6”I口..…O,‘,‘,‘气‘Q了n,八,00了只哎JJt人O矛1三,‘n”ŽUO了0司.孟,几,人月.孟110产,‘月呼内Z..…,了Ž名020了O了Q才八,八,O了O9369936993699369936913381338133813381338274100n00,1,‘,,Ž…n”on0.400.507355713.2粗粒化材料填充量的影响一般粗粒化材料填充量越大,则粗粒化效果越好。但粗粒化装置也会随之增大,降低了处理设备的利用率。在流速为0.35(士0.03)cm/:条件下,不同填充量的处理效果,见表3、4。从表3和表4可以看出,采用W型或H型的聚丙烯纤维作为粗粒化材料,无论乳化油废水中油含量是高还是低,油的去除率基本上随粗粒化材料填充量的增多而上升,在适当的流速下,乳化油废水经粗粒化后,油的去除率可以达到94%以上。3.3表面活性剂对粗粒化效果的影响餐饮业废水中往往含有相当高浓度的表面活性一332一粗粒化法处理乳化食用油脂废水的研究刘蓉表3w型粗粒化材料坟充一对油去除率的影晌Table3EffeetofWtvPeeoajeseeneematerialPaekjngvolumeon011removal粗粒化材料填充量(g)进水油浓度(mg/L)进水COD(mg/L)出水油浓度(mg/L)出水COD(mg/L)油去除率(%)COD去除率(%)月呀,乙O,11了..…,丈,‘,王j.几‘.且,J,17.,刃.,了,‘,001‘J了O.…,,少.n石,沙,了,了090八,Q产,夕4‘以6LUnnŽ0001土J.人,上,11.1倪”,人口0n7苦..…,Ž飞乙,产哎†气‘””644戈†Ž、„8.312.516.720025.022072207220722072207374374374374374月,,声67.八石..…00000八,八,Q”Q八,98899299099299.2QU..1月马月1000LJO一XR„O曰,工1人11曰.111J片O内,J”I口n,J片n,liC了八乙月,J1.18.312.516.720025.0117151171511715117151171519531953195319531953表4H型粗粒化材料填充t对油去除率的影晌Table4EffeetofHtyPeeoaleseaneematerialPaekingvolumeon011removal粗粒化材料填充量(g)进水油浓度(m只/L)进水COD(mg/L)出水油浓度(mg/L)出水COD(mg/L)油去除率(%)COD去除率(%)气乙月,26通,孟.…八己n,0产0”O‘U乙U一IŽ、”nU气、”0.…J叶艺O了bl了产n,八,Q护八,,0QLJ11‘U…,Q户尹J户,Ž,、ŽOn,Qrn,”,J气气„JI气」”.上11,11人八j飞奋气J,J50.01938193819381938107.577.571.558.5,才n八j…了O”、”,O唯.二,‘内j,O气l了bz.…0000O产八,八,O”n己气乙,工,土.…O八八,OZQ/n,O了n,O户n八,jC†O了.呻:00‘J‘U」心,子一了,,产nl、”0尺一.…,”只”,、„,‘‘UIJ4d.鸟‘勺‘气‘,‘1人闭.人‘.上‘卫100OOQ口口O5037503750375037,0几‘”0.…‘U‘J内jnj.人气乙八j产、一剂,不利于油的去除。在进水油浓度为2168mg/L和流速为0.36。nl/s的条件下,非离子表面活性剂对粗粒化效果的影响,结果如图2所示。件下,温度对油去除效果的影响如图3。外858090ƒ%„讲盼一米扭一1008O::巧2025303540455055温度(C)ƒ馥宋听弓坦10020()300表面活性剂浓度(mg/L)图3温度对粗粒化效果的影响Figure3EffeetoftemPeratureon图2表面活性剂对粗粒化效果的影响eoaleseeneeeffieieneyFigure2EffeetofsurfaetantoneoaleseeneeeffieieneV从图2可以看出,当表面活性剂的含量超过200mg/L,除油效果随水中表面活性剂浓度的增加而大幅度下降。3.4温度对粗粒化效果的影响在进水油浓度为2308mg/L,流速为0.34cm/s条由图3可见,在35℃以下,温度的升高对油的去除率略微有所改善,超过35℃,温度对粗粒化的效果并无太大的影响。3.5实际餐饮废水的粗粒化处理效果实际餐饮废水的成分要比模拟废水复杂得多,为了验证模拟废水的实验结果,对2个餐厅的废水,用H型粗粒化材料,在流速为0.35(士0.05)cm/s和室温下一333一粗粒化法处理乳化食用油脂废水的研究刘蓉除油,其效果如表5。表5实际餐饮废水的粗粒化处理效果Tabfe5Theeffieienevofreafistierestaurantwastewatertreatmentbyeoaleseeneeteehnology餐饮废水的试验结果表朋,采用粗粒化技术能有效降低餐饮废水中的含油量,并能大幅降低coD的浓度,采用粗粒化技术作为餐饮废水的预处理,将有利于后续的生化处理。项目A餐厅B餐厅颜色进水褐色黄色出水黄色浅黄色pH进水8.57.9油浓度(mg/L)出水进水出水油去除率(%)2212511499.559947498、8COD浓度(mg/L)进水出水COD去除率(%)33589184894.525911154994.0表5数据表明,尽管不同的餐厅水质相差甚远,但粗粒化除油的效果却十分接近,初步表明粗粒化技术可用于乳化食用油脂废水的预处理,经粗粒化除油后