柠檬酸废水处理研究
摘要:介绍了柠檬酸的性质和用途,详细地阐述了几种柠檬酸废水的处理工艺,如厌氧生物法、好氧生物法、厌氧—好氧生物组合法、厌氧—兼氧—好氧生物组合法,并对不同方法的原理和工艺流程做了比较,从而促进柠檬酸废水处理的研究。
关键词:柠檬酸,废水,工艺流程
1 柠檬酸的性质与用途
柠檬酸, 又名枸橼酸, 分子式 C6H8O7, 学名 3- 羟基-3- 羧基戊二酸。柠檬酸是无色半透明晶体或白色结晶性粉末, 无臭, 有强烈的令人愉快的酸味, 其在温暖空气中渐渐风化, 在潮湿空气中有潮解性。根据结晶条件不同, 它的结晶形态有无水柠檬酸和含结晶水柠檬酸。商品柠檬酸主要是无水柠檬酸( C6H8O7) 和一水柠檬酸(C6H8O7#H2O) 。柠檬酸是一种重要的化工产品, 具有广泛的用途。在食品工业中, 添加柠檬酸可降低蔗糖的转化, 增加防腐剂的功效, 提高香料的风味, 稳定抗氧剂, 阻抑酶的催化和微量金属引起的催化氧化等。食品中加入柠檬酸除增添酸味外, 还可用于控制适当的pH 值; 在医药工业中, 柠檬酸的钠盐可用作血液防凝剂和利尿剂, 钾盐可用作解酸剂, 铁盐可用作补血剂, 铜盐可用作收敛剂。柠檬酸代替三聚磷酸钠用作家用洗涤剂, 不仅去污和清洗效果好, 而且易于生物降解, 不会带来环境污染和公害。
2 柠檬酸生产废水处理方法
随着经济的发展, 我国柠檬酸的消费水平也在不断提高, 目前年消费量在 60 kt~ 80 kt, 其中 90% 以上用于食品工业, 特别是饮料的生产。在我国, 柠檬酸生产主要以薯干、玉米等为原料, 依次经原料处理、发酵、提取、精制等工序制得产品。柠檬酸生产过程中产生的高浓度废水主要来自中和、洗糖以及离子交换剂再生工段, 其中中和废水污染最大。废水中主要含有淀粉质、蛋白质、各种有机酸、生产菌体所分泌的酶、发酵残留物、葡萄糖、氨氮和脂肪等有机物及 N, P, S 等无机物。行业统计数据表明, 每生产 1 t 柠檬酸可产生 7. 5 m3废水, 高时可达 10 m3~ 15 m3。其 CODcr和BOD5负荷分别达到 25 000 m3/ L 和 15 000 m3/ L 以上。若以我国柠檬酸产量 30 万 t 计, 每年仅柠檬酸行业的高超标废水的排放量就达 450 万 t, 成为环境的严重污染源。因此, 治理废水、保护环境已成为我国柠檬酸行业的当务之急。目前, 国内主要以生物法对柠檬酸工业废水进行处理。因为柠檬酸生产废水属于高浓度有机废水, 不含有毒物质, 可生化性好, 因此, 国内外常用的柠檬酸废水处理方法是生物法, 根据作用微生物的不同, 生物处理方法可分为好氧处理和厌氧处理两大类型。
2. 1 厌氧生物法
上流式厌氧污泥床( Upflow Anaerobic Sludge Bed process, 缩写为 UASB)是国外主要采用的柠檬酸废水处理方法。
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