不同处理方法对大蒜制品生产废水中大蒜素去除效果比较研究.pdf
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1、 年月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第 卷第 期收稿日期:作者简介:方降龙(),男,高级工程师,研究方向为环境规划及水污染防控.不不同同处处理理方方法法对对大大蒜蒜制制品品生生产产废废水水中中大大蒜蒜素素去去除除效效果果比比较较研研究究方降龙,孔殿超,张 青,杜广礼,蒋佩娟(安徽环境科技集团股份有限公司,安徽 合肥 )摘要:为评估不同处理方法对大蒜废水中有机物和大蒜素(D A T S和D A D S)的去除效果,并对其嗅辨特征进行了关联性分析,设计了系统实验,对离心、酸碱调节、铁碳微电解、植物油萃取
2、、曝气和磁混凝等不同处理方法的降解效果进行了对比分析.实验结果表明:不同方法对于大蒜废水的C O D去除效果有限,离心、酸碱调节、铁碳微电解和磁混凝组的C O D去除率略大于,其余各组去除率均小于.大蒜素测定结果显示,不同实验组对D A T S的去除效果较为明显,而对D A D S的去除有限,大蒜素中的D A D S较D A T S更难去除.植物油萃取和曝气是有效降低大蒜废水中D A T S浓度的优选方法,D A T S的浓度可降至检测限以下.嗅辨特征判别方法对大蒜素降解的判断有一定局限性,嗅辨特征与D A T S关联性良好,但不能整体反映大蒜素的去除效果,仍需要借助分析测试手段来综合评估大蒜
3、废水处理的效果.该研究不仅对大蒜废水的处理具有重要参考价值,同时对于其他类似有机物废水的治理也具有借鉴意义.关键词:大蒜废水;大蒜素;铁碳微电解;萃取;嗅辨特征;D A D S;D A T S中图分类号:X 文献标识码:A文章编号:()C o m p a r a t i v eS t u d yo fA l l i i nR e m o v a lE f f i c i e n c y i nG a r l i cP r o c e s s i n gW a s t e w a t e rb yD i f f e r e n tT r e a t m e n tM e t h o d sF a
4、 n gX i a n g l o n g,K o n gD i a n c h a o,Z h a n gQ i n g,D uG u a n g l i,J i a n gP e i j u a n(A n h u iE n v i r o n m e n t a lT e c h n o l o g yG r o u pC o,L t d,H e f e i,A n h u i ,C h i n a)A b s t r a c t:T h i ss t u d ya i m e dt oe v a l u a t et h er e m o v a le f f i c i e n c
5、yo fd i f f e r e n t t r e a t m e n tm e t h o d so no r g a n i cc o m p o u n d sa n da l l i i nd e r i v a t i v e s(D AT Sa n dD A D S)i ng a r l i cw a s t e w a t e r T h ea s s o c i a t i o nb e t w e e nt h eo d o rc h a r a c t e r i s t i c sa n da l l i i nd e r i v a t i v e sw a sa
6、l s oa n a l y z e d As e r i e so fe x p e r i m e n t sw e r ed e s i g n e dt oc o m p a r ec e n t r i f u g a t i o n,p Ha d j u s t m e n t,i r o nc a r b o nm i c r o e l e c t r o l y s i s,p l a n to i le x t r a c t i o n,a e r a t i o n,a n dm a g n e t i cc o a g u l a t i o nm e t h o d
7、 s T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tt h eC O Dr e m o v a lr a t e sw e r el i m i t e df o ra l l t r e a t m e n tm e t h o d s,w i t hc e n t r i f u g a t i o n,p Ha d j u s t m e n t,i r o nc a r b o nm i c r o e l e c t r o l y s i s,a n dm a g n e t i cc o a g u l a
8、t i o na c h i e v i n gs l i g h t l ym o r e t h a n,w h i l et h er e m o v a l r a t e so fo t h e rg r o u p sa r el e s s t h a n R e g a r d i n ga l l i i nd e r i v a t i v e sa n ds i g n i f i c a n t r e d u c t i o n sw e r eo b s e r v e df o rD AT Sw i t hd i f f e r e n t t r e a t m
9、 e n tm e t h o d s,w h e r e a st h er e m o v a lo fD A D Sw a sl e s se f f e c t i v e,i n d i c a t i n gt h a tD A D Sw a sm o r ec h a l l e n g i n gt or e m o v ec o m p a r e dt oD AT S P l a n to i l e x t r a c t i o na n da e r a t i o nw e r e i d e n t i f i e da so p t i m a lm e t h
10、 o d sf o rr e d u c i n gD AT Sc o n c e n t r a t i o n,w i t hD AT Sl e v e l sr e a c h i n gb e l o wt h ed e t e c t i o nl i m i t T h ea s s o c i a t i o na n a l y s i so f o d o r c h a r a c t e r i s t i c s a n da l l i i nd e r i v a t i v e s r e v e a l e d l i m i t a t i o n s i n
11、d i r e c t l yc o r r e l a t i n go d o r r e d u c t i o nw i t hc o m p l e t ea l l i i nr e m o v a l a n dn e c e s s i t a t i n gt h eu s eo fc o m p l e m e n t a r ya n a l y t i c a lt e c h n i q u e s f o r c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o no f g a r l i cw a s t e w a t e r
12、 t r e a t m e n t T h i s s t u d yp r o v i d e s v a l u a b l e r e f e r e n c e sf o rg a r l i c w a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n do f f e r si n s i g h t sf o rt h e m a n a g e m e n to fs i m i l a ro r g a n i cw a s t e w a t e r K e yw o r d s:g a r l i cw a s t e w a t e r;a l
13、l i i nd e r i v a t i v e s;i r o n c a r b o nm i c r o e l e c t r o l y s i s;e x t r a c t i o n;o d o r c h a r a c t e r i s t i c s;D A D S;D AT S 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期 引言大蒜作为一种广泛种植的蔬菜,不仅因其独特的风味而受到人们喜爱,更因其丰富的营养价值和药用潜力备受推崇 .大蒜中含有丰富的活性成分,
14、其 中 以 大 蒜 素(主 要 为 硫 化 合 物)尤为引人关注.大蒜素具有广泛的生物活性,被广泛认为对人体健康具有多种益处 ,如抗菌、抗氧化、抗 炎 等 作 用,因 此 在 药 物、保 健 品 和 食品添加剂等领域得到大量应用 .大蒜素以其前体物质 蒜氨酸(S烯丙基半胱氨酸亚砜)为稳定的形式存在于新鲜大蒜中,在大蒜制品的生产过程中,通常需要物理破碎新鲜大蒜,激活其中的蒜氨酸酶,进而使得蒜氨酸分解为大蒜素等硫代亚磺酸脂类化合物 .大蒜素(三硫二丙烯,A l l t r i d e)的主要成分为二烯丙基二硫醚(d i a l l y l d i s u l f i d e,D AD S)、二 烯
15、丙基三硫 醚(d i a l l y l t r i s u l f i e d,D AT S).由于大蒜素拥有强大的抗菌特性,可以对抗多种病原微生物,包括细菌、病毒和真菌,因此大蒜制品生产废水具有较强的生物抑制作用,进而成为备受关注的环保处理难题,.现阶段,为了降低大蒜废水对环境的潜在危害,已有大量研究针对大蒜废水的高效降解进行了系统研究,目前常用的大蒜制品生产废水的处理工艺包括离心法、酸碱调节、铁碳微电解 、曝气、萃取 和磁混凝等技术方法 .然而,这些研究多关注大蒜废水常规指标的去除(如废水化学需氧量、氨氮),而对大蒜废水中起到生物抑制作用的大蒜素的去除效果的研究较少关注,由于不同处理方法
16、对大蒜素的去除效果存在明显差异,因此亟须进一步深入开展对比研究,以明晰不同处理工艺在大蒜废水可生化性改善方面的贡献.因此,从大蒜素去除效果比对角度出发,拟通过系统实验设计,对不同大蒜废水处理方 法 条 件 下 的 大 蒜 素(主 要 针 对D A D S和D AT S)去除效果进行比较分析,以期为大蒜废水处理,尤 其 是 大 蒜 素 降 解 方 法 的 筛 选 提 供 科 学参考.材料与方法 实验材料本次试验大蒜废水分为种:大蒜浓水 主要产自大蒜切片工段;大蒜混合水大蒜生产企业出水,为整个大蒜加工工艺混合废水.种废水中大蒜浓水呈乳白色,沉淀后其下部有较多蒜浆,大蒜混合水呈现淡黄色,其溶液中悬浮
17、物质较少.表理化分析测试结果表明,大蒜废水浓水与混合水的p H值相近,均为,但大蒜废水浓水C O D含量极高,约为混合水的 倍,且其嗅辨特征呈现极重蒜味.表大蒜废水水质特征废水种类p H值C O D/(m g/L)嗅觉表征大蒜废水浓水 蒜味极重大蒜废水混合水 蒜味特别重,但不及浓水 实验设计 离心试验通过离心试验对大蒜废水进行处理,以探究其对大蒜素去除的影响.将大蒜废水浓水与混合水样本分别装入离心管中,使用高速离心机将样品在转速为 和 r/m i n的条件下进行离心分离,取上清液进行C O D及大蒜素检测.酸碱调节试验高浓度有机废水中有机物往往可在不同p H值条件下呈现不同的赋存状态(溶解及析
18、出),部分物质存在酸溶碱不溶状况,故设计该实验以验证大蒜废水污染物质的赋存形态是否发生变化.因大蒜废水极易酸化,其通常称酸性,故本实验将p H值调节至,以观测碱性条件下大蒜废水的变化.在p H值调节至 后,加入阳离子型P AM助溶,静置m i n后取上清液进行C O D及大蒜素检测.铁碳微电解试验微电解工艺在生物难降解废水领域被广泛研究与运用,将微电解作为预处理手段,实现大分子有机污染物的断链发色及助色基团的破坏而脱色,从而提髙废水可生化性,降低后续处理负荷与成本.因此,本实验设计铁碳微电解试验分别对大蒜废水浓水及混合水进行处理,实验条件控制p H值为,反应时间h,反应结束后p H值调至,然后
19、取上清液进行C O D及大蒜素检测.植物油萃取试验本研究选择葵花仁油、玉米油为萃取剂进行试验,萃取比例为(油水比).萃取实验使用磁力搅拌装置,转速设为 r/m i n,温度为,搅拌时间设为 m i n,使用分液漏斗进行萃取清液分离,萃取静置时间设为 m i n.待萃取结束后取下层液体进行C O D及大蒜素检测.曝气试验大蒜废水伴有刺鼻味道,因此其含有较多挥发性物质,而曝气产生的微气泡有助于挥发性物质的逸散,基于此,本研究针对浓水及混合水开展曝气试验.在 h和 h时分别取上清液进行C O D及大蒜素检测.混凝试验大蒜浓水及大蒜混合水均呈现较浑浊的表观方降龙,等:不同处理方法对大蒜制品生产废水中大
20、蒜素去除效果比较研究环境与安全特征,其含有较多悬浮物质,因而混凝法是一种潜在的大蒜废水高效去除方法,故设计开展混凝实验.此外,在磁混凝实验中加入磁粉时,往往可显著提高混凝效果,因此本研究使用磁混凝方式开展混凝试验,待反应结束后取上清液进行C O D及大蒜素检测.试验设计汇总本研究实验设计如表所示.表实验组别设计组别编号组别大蒜废水浓水实验组大蒜废水浓水离心后清液 r/m i n离心后清液 r/m i n调节p H值至 加入阳离子型P AM,取上清液铁碳微电解 p H值 反应 h,p H值调节至后取上清液植物油萃取(葵花仁油,p H值调至中性)植物油萃取(玉米油,p H值调至中性)曝气 h后曝气
21、 h后 磁混凝试验大蒜废水混合水实验组 大蒜废水混合水 离心后清液 r/m i n 离心后清液 r/m i n 调节p H值至 加入阳离子型P AM,取上清液 铁碳微电解 p H值 反应 h,p H值调节至后取上清液 植物油萃取(葵花仁油,p H值调至中性)植物油萃取(玉米油,p H值调至中性)曝气 h后 曝气 h后 磁混凝试验 C O D测试C O D测试采用快速分光光度法(H J/T )进行测试.大蒜素检测 大蒜素废水样品分析步骤大蒜废水样品通过加入甲醇作为促溶剂促进大蒜素溶解,然后通过有机微孔滤膜过滤,再使用液相色谱紫外线检测器进行检测.其测试步骤如图所示.图大蒜废水样品分析步骤示意 D
22、 A D S和D A T S标准曲线的建立()D A D S和D AT S液相色谱标样谱见图.图D A D S及D A T S色谱()标准曲线的绘制.D AT S及D A D S标准曲线如图所示,D AT S标准曲线为f(x)x,R ,D A D S标准曲线为f(x)x,R .由 此 可 知,D AT S及D A D S标准曲线线性关系极好.图D A D S及D A T S标准曲线绘制 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期 样品加标和相对标准偏差分析针对D AT S及D A D
23、 S样品分别开展组加标检测,结果表 明D AT S加标回 收 率 为 和 ,D A D S样 品 加 标 回 收 率 为 和 ,其回收率均大于.D AT S及D A D S两组平行样的相对标准偏差分析结果如表所示,表明检测方法可靠.表相对标准偏差分析D A D S重复/(m g/L)重复/(m g/L)均值/(m g/L)相对偏差/D A T S重复/(m g/L)重复/(m g/L)均值/(m g/L)相对偏差/结果与讨论 不同处理方法对大蒜废水浓水C O D去除效果分析表呈现了大蒜废水浓水经不同处理方法后的C O D浓度和去除率数据,经分析知:整体上,不同处理方法对大蒜废水的C O D去除
24、率存在一定差异,但这几种处理方式对大蒜废水浓水的有机物去除效果均较差,其中高速离心、酸碱调节、铁碳微电解和磁混凝组的C O D去除率大于,其余各组去除率均小于,曝气h的处理效果最差,仅有 的去除率.表不同处理方法对大蒜废水浓水C O D去除率的影响编号组别C O D/(m g/L)去除率/大蒜废水浓水 离心后清液 r/m i n 离心后清液 r/m i n 调节p H值至 加入阳离子型P AM,取上清液 铁碳微电解 p H值 反应h,p H值调节至后取上清液 植物油萃取(葵花仁油,p H值调至中性)植物油萃取(玉米油,p H值调至中性)曝气h后 曝气h后 磁混凝试验 不同处理方法对大蒜废水混合
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