食品废水氧化还原法
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化学氧化还原是处理食品废水中污染物的有效方法。食品废水中呈溶解状态的无机物和有机物,通过化学反应被氧化或还原为微毒、无毒的物质,或者转变成容易与水分离的形态,从而达到处理的目的。
由标准氧化还原电位可以判断氧化剂和还原剂的氧化还原能力,£值越小(负值越小),电对中还原型作还原剂时还原能力就越强。电极电位E值越大(正值越大),电对中氧化型为氧化剂时氧化能力越强。理论上,氧化能力最强的是氟,但是用氟来处理废水目前尚存在一定的困难,一般用得比较多的氧化剂主要是Cl2、03等。
氧化法
投加化学氧化剂可以处理废水中的CN-、S2-、Fe2+、Mn2+等离子。废水处理中常用的氧化剂包括下列几类。
①接受电子后还原成负离子的分子,如Cl2、〇2、〇3等。
②电荷的离子,接受电子后还原成带较低正电荷的离子,如Fe3十变为Fe2+;Mn04中的Mn7+变为Mn2+。
③带正电荷的离子,接受电子后还原成负离子,如漂白粉的次氯酸根中的C1+变为Cl-等。
常用的氧化法如下。
(1)空气氧化法空气氧化法是利用空气中的氧气氧化食品废水中的有机物和还原性物质的一种处理方法,因为空气氧化能力比较弱,所以主要用于处理含有还原性较强物质的废水。如炼油厂的含硫废水,就可以用空气氧化法来处理。
(2)氯氧化法氯气是普遍使用的氧化剂,既用于给水消毒,又用于废水氧化,主要是起到消毒杀菌的作用。通常的含氯药剂有漂白粉、二氧化氯、液氯、次氯酸钠等。各药剂的氧化能力用有效氯含量表示。氧化价大于一1的那部分氯具有氧化能力,称为有效氯。作为比较基准,取液氯的有效氯含量为100%。氯氧化法目前主要是用在含酚、含氰、含硫化物的废水治理方面。
(3)臭氧氧化法臭氧(03)是氧的同素异构体。在常温常压下是一种具有鱼腥味的淡紫色气体。臭氧还具有一些不同于氧气的重要性质。臭氧不稳定,在常温下容易自行分解成为氧气并释放出热量。而且温度越高,分解越快;浓度越高,分解也越快。臭氧在水中的分解很快,能与废水中大多数有机物及微生物迅速作用,因此在废水处理中对除臭、脱色、杀菌及除酚、氰、铁、锰等具有显著的效果,剩余的臭氧很容易分解为氧,一般来说不产生二次污染。臭氧氧化适用于废水的三级处理。臭氧氧化处理废水的装置是一些气液接触装置,有气泡塔,筛板塔、填料塔、湍流塔等。臭氧的投配装置一般采用多孔扩散器、乳化搅拌器、文丘里水射器等。臭氧与废水的接触时间一般大于30min。臭氧具有强腐蚀性,因此,与之接触的设备、管路均采用耐腐蚀材料或防腐处理。臭氧是有毒气体,生产和使用场合中的空气最高容许浓度为0.1mg/L。
臭氧氧化处理废水具有很多优点:①反应速度快,因此反应时间短,设备尺寸小,设备费用低;②臭氧的氧化能力强,约为氯的氧化能力的2倍;③臭氧制取方便,只需空气或氧和电力,不需要原料的储存和运输;④臭氧的氧化或部分氧化产物的毒性较低,与用氯氧化含酚废水相比,它不会产生氯酚的气味;⑤臭氧在水中很快分解为氧,不会造成二次污染,只会增加水中溶解氧;⑥操作管理简便,只需调节电源的周波数和电压以及气体流量。
如果臭氧氧化法和其他处理方法联合使用,对废水处理会发挥更好的经济效果,例如将混凝或活性污泥法与臭氧氧化法联合使用,可以有效地去除色度和难降解的有机物。
(4)湿式氧化法湿式氧化法是在较高温度和压力下,用空气中的氧来氧化废水中溶解和悬浮的有机物和还原性无机物的一种方法。因为氧化过程在液相中进行,故称为湿式氧化。湿式氧化法的优点是适用范围广、处理效率高、二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能源和有用物料,而缺点是需要高压设备,基建投资比较大。
湿式氧化法常规流程。储槽经高压泵加压后,与来自空压机的空气混合,经换热器加热升温后进入反应塔进行氧化燃烧,反应后汽液混合液进人气液分离器,分离出来的蒸汽和其他废气在洗涤器内洗涤后,可用于涡轮机发电或其他动力,而分离出来的废水则进入固液分离器,进行固液分离后排放或作进一步处理。
电解法
(1)原理电解是利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程。食品废水中的污染物在阳极被氧化,在阴极被还原,或者与电极反应产物作用,转化为无害成分被分离除去。目前对电解还没有统一的分类方法,一般按照阳极材料的溶解特性可分为不溶性阳极电解法和可溶性阳极电解法。按照污染物的净化机理可分为电解氧化法、电解还原法、电解凝聚法和电解浮上法;也可以分为直接电解法和间接电解法。
利用电解可以处理各种离子状态的污染物及各种无机物和有机物中的耗氧物质,如硫化物、治病微生物等。
(2)电解常用设备电解的设备是电解槽,按
食品废水的流动方式分为回流式和翻腾式,一般多为矩形。
回流式电解槽电极板与进水方向垂直,水流沿着极板往返流动,因此水流路线长,接触时间长,死角少,离子扩散与对流能力好,电解槽的利用率高,阳极钝化现象也较为缓慢,但更换极板较为困难。
翻腾式电解槽,槽内水流方向与极板面平行,水流沿着隔板作上下翻腾流动。这种形式电极板利用率高排空清洗,更换极板都很方便。