混凝法处理餐饮废水

JINGDEZHEN CERAMIC INSTITUTE

水处理综合性实验

题目：用混凝法处理餐饮废水

姓名：

学号：

同组人员：

指导老师：唐燕超、刘媚老师

日期：2012-5-21 —

—2012-5-27

材料科学与工程学院

一、前言：随着城市及城市化的发展，宾馆、酒店、食堂的规模日益扩大，数量日益增多，随之产生的餐饮废水量越来越大，据不完全统计，我国每年餐饮业排放的未经处理的废水达上亿吨，且有不断增长的趋势. 另据资料报道，餐饮废水排放量约占城市生活污

水排放量的3%，但其BOD5 和CODCr 的含量却占总负荷的1/3。可见餐饮废水是高浓度污染源，是城市周围水体受污染的主要原因之一。随着城市环境管理水平的提高及排放标准的严格，餐饮废水排放前要达到污水排入城市下水道水质标准，否则面临超标罚款和搬离市中心的危险。因此，餐饮废水的治理达标排放具有重要的现实意义。

餐饮废水的成分复杂，有机物含量高，主要有食物纤维、淀粉、脂肪、动植物油脂、各类佐料、洗涤剂和蛋白质等。据对我国发达地区广州、上海等地餐饮废水检测结果表明[2]:BOD5 为300~500mg/L ，.CODCr 为500~1000mg/L ，SS 为300~568mg/L ，油脂为150~421mg/L ，氨氮平均值为6~50mg/L 。与国家5 污水综合排放标准

6(GB8978-1996)[3]( 表1)相比，餐饮废水中油脂，BOD5 ，CODCr ，SS 要远高于三级标准，即餐饮废水在排入有污水处理厂的城市管网前，应治理达到三级标准。因此，餐饮废水的治理任务主要是去除油脂、有机物和悬浮物。

根据餐饮废水的水质特点，其治理方法有物理法，生物法及电化学法。在实际使用时，一般是几种方法的合理组合应用。

混凝法：由于餐饮废水的污染物大都以胶体状态存在，少部分以悬浮物形式存在，且胶体呈负电性，但所带负电性强弱程度不同，因此在压缩双电层降低电位的同时，还需吸附、架桥、沉析网捕共同发挥作用才能达到理想的混凝效果。有实验结果表明:硫酸铝钾+聚丙烯酰胺复合絮凝剂优于单一絮凝剂的絮凝效果，使用复合絮凝剂可使CODCr 去除率达到83.13% ，浊度去除率达到76.19% ，且投药量及投药方式、PH值对处理效果都有很大影响。董晓丹利用自制复合混凝剂处理餐饮废水，餐饮废水CODCr 为2532mg/L ，通过对工艺指标的优化，

CODcr 去除率达到90% 以上，处理水达到了城市下水道接纳水质标准，经进一步砂滤处理后，出水可达到国家二级排放标准。

生物法：由于餐饮废水中BOD5/COD ，具有可生化性好这一特点，在先除去油脂，不影响后续生化反应的前提下，可利用生物法来处理餐饮废水。于金莲等采用序批式活性污泥法(SBR)工艺处理餐饮废水，考察了污泥浓度、污泥负荷与处理效果的关系以及该工艺的脱氮性能。

电化学法：采用电絮凝法处理餐饮废水，通过对油脂含量高、不同、BOD5 、CODcr 和SS 浓度的餐饮废水的电絮凝实验表明:Al 电极优于Fe 电极；进水pH 、电

导率和电流密度不影响污染物的去除效率。

本实验中，我们考察的是用混凝法处理餐饮废水，以CODcr 为指标，测定混凝法中PH 和混凝剂投加量对CODcr 浓度的影响，并确定出最佳PH和最佳混凝剂投加量。

、实验仪器与药品1、药品

(1) 餐饮废水

(2) 5%的硫酸铝钾溶液：取5g 的硫酸铝钾固体溶解于蒸馏水中，

(3) 0.1mol/L NaOH 和0.1mol/L HCL 溶液(必要时将其稀释至

(4) 蒸馏水

(5) 重铬酸钾标准溶液：硫酸亚铁铵标准溶液

(6) 硫酸银-硫酸溶液( 5g/500ml )

(7) 试亚铁灵指示剂

2、仪器

(1) 无极调速六联搅拌机一台

(2) 200ml 烧杯12 个

(3) 5,10,15ml 量筒各2个，20ml量筒1个

(4) PH 测定仪1 台

(5) 250ml 或500ml全玻璃回流装置( 6 套)

(6) 电炉(6 个)

(7) 25ml 滴定管

(8) 250ml 锥形瓶

三、实验方案设计及实验实施具体步骤

1、取餐饮废水：

用取水设备到二食堂排水管道中取餐饮废水，取回实验室。取150ml 水样到烧杯中，侧原水样的水温，PH 值以及CODcr 。

2、CODcr 的测定方法：(重铬酸钾法GB11914-89) 并定容到100ml 0.01mol/L )

用150ml 量筒量

3、确定最佳投加量：

(1) 取混匀好的水样6 份，每份150ml,分装于6 个烧杯中，并测水水温和PH 值

(2) 将6 份水样同时搅拌，中速120r/min

(3) 分别取5%的硫酸铝钾溶液1,3,5,7,9,11ml于6 个小量筒中备用

(4) 快速搅拌( 300-500r/min)，向6 份水样中同时对应另入6 份小量筒中准备好的硫酸铝钾药剂

(5) 中速5min

(6) 慢速(80r/min)

(7) 停止搅拌，静止15min,通过观察实验现象以及上清液的澄清程度来确最佳投加量。

4、正交试验确定投加量和PH交互作用，并确定最佳组合根据前面的实验确定的最佳的投加量，在最佳投加量附近取两个值，根据资料该实验的最佳PH为

8~10 。

餐饮废水的处理会同时受到PH 与投加量的影响，为确定它们之间的的最佳组合值，设计3 水平4 因素正交实验，用L9( 34)正交表(表一)。

9

每个实验根据PH与投加量的不同进行实验，实验步骤3 相似，只是PH与投加量不同。

5、验证实验：

验证正交实验找到的最佳组合，实验操作步骤与上面相似

四、实验结果及分析

1、确定最佳投加量的实验结果及分析

由表二可以粗略的估计混凝剂的最佳投加量为1ml 。并由此确定正交实验B因素（混凝剂的投加量）的 3 个水平分别为0.5ml 、1.0ml 、1.5ml 。

2、正交实验结果及分析

（1）实验结果

由实验测的原餐饮废水的CODcr （O2, mg/L ）=228.82 。实验测得各个实验后废水中CODcr 的含量如表三。

根据表三及原废水中CODcr 的含量计算个实验的CODcr 的去除率填入正交表（表四）中

正交实验结果

表四：

评价指标：CODcr的去除率a、直观分析

图一各实验去CODcr 除率比较图

由表四和图一可直接看出，第2号试验（A1B2）的COD的去除率（73.92%）最大、最好。

b、极差分析

①用因素水平为横坐标，指标的平均值为纵坐标，画出因素与指标的关系图，如图二所示。

图二因素与指标关系图

②根据正交表（表四）的计算结果R 值的大小可知影响因素的主次关系为

A>B>A*B 。但同时也可以观察出A*B 因素的极值与A 、B 因素的极值相差不大，特别是与B 因素的极值相差很小，又因为本实验采用的混凝剂为硫酸铝钾，硫酸铝钾溶液是带酸性的，投入的量的多少不但会对絮凝效果产生影响同时对废液的PH 也会有影响。所以对与B 因素与A*B 因素，我们着重于考虑A*B 因素的影响, 视A*B的因素的影响作用大于B因素。

③由表四及图二可看出对于A 因素取A 1时也就是PH=8时，CODcr的去除率是最大最好的。对于B因素取B3时也就是混凝剂投加量为1.5ml 时是最好的。对A*B 的交互作用，由下表（表五）来确定最佳组合。

由表五可知9个值当中73.92最大，故取A1B2好。综上所述，对A 因素取A1，对A*B 因素取A1B2，对B 因素一般来说倾向于取B3，但对与B 因素与A*B 因素的影响，优先考虑交互作用（A*B）的影响，所以最优水平组合为A1B2，即混凝剂投加量为1ml，PH值为8，与直观分析的结果一致。

五、结论

根据正交实验结果及分析可知，最佳实验条件为在150ml 水样中加入5%的硫酸铝钾溶液1ml，PH值在8 左右。确定本实验的最佳投加量为1ml，最佳PH 值为8。本实验中在最佳投加量及最佳PH 的实验条件下CODcr 的去除率也只有73.92%。其他条件下CODcr 的去除率只是在60%上下波动，最差的尽只有40.59%，处理效果并不是很好，

所以在实际应用中我们可以考虑添加助凝剂和加强搅拌强度来提高混凝效果。

存在的问题是我们测得的原水中CODcr 只有228.82mg/L，比一般的餐饮废水的值低。产生这种结果的原因可能是：（1）我们取得是早上八点钟的餐饮废水，那么早食堂还没有产生什么餐饮废水；（2）我们取得的废水不是直接在排放口取得的，是在它的下游取得，使废水得到了一定的稀释与自净。

六、个人小结

此次实验可谓是完成的漂亮完美，当然这少不了上一次实验总结的经验，以及我们组成员的努力和团结合作。实验期间，唐老师来“督查”我们的实验进程，但是我们没有让他失望。不过唯一让他担心的是我们在滴加 (浓) 硫酸—硫酸银时，我们可爱的组员竟忘记那是浓硫酸，不戴手套，直接用移液管取溶液，想想这是多可怕的事情，浓硫酸，万

一渐到皮肤上，相当于是毁容，这是多么恐怖的事情，这是感谢唐老师的提醒，也让我们

吓一大跳。

此次实验，最大的收获是：实验成不成功都没有关系，安全才是第一位的。是的，在做实验时，我们一定要注意安全。

此次实验，我们用的是正交实验方法。此方法正是我们这学期学的《工程实验法》

中所讲的内容，可谓之学以致用。我们不仅仅用了我们学的专业知识，我们还用了比较正规严谨的实验分析方法。

综上所述，此次实验总结到以下几点：

1、实验重要，但是人生安全更重要。

2、实验前要认真检查实验仪器药品是否充足，这样可避免实验过程中缺少仪器或药品而手忙脚乱。

3、实验过程中，不要过于浮躁，要细心仔细的完成每一步。

4、实验不是一个人的事情，大家一同合作分工，才能事半功倍。

5、实验过程重要，但实验结果分析也很重要，这有助于以后我们分析其他实验，我们要学的不是这一个实验，而是实验的方法，这才是最重要的。

总之，此次实验学习了很多，不仅仅是实验，更是一些细节上的小问题。我们知道“细节决定成败” 。YES！我们学到做到了！

七、参考文献

[1] 刘媚，成岳. 环境工程实验指导书

[2] 潘健民, 成岳. 环境监测实验.北京：科学出版社

[3] 林新斌,蒋俊. 餐饮废水处理技术进展. 污染防治技术,2007(2)

[4] 丁保宏，宋波，韩元山，王晓丽.餐饮废水的化学处理研究.环卫科技网.2008

附录：

COD 测量方法（重铬酸钾法GB11914-89）

1 应用范围本标准规定了水中化学需氧量的测定方法。本标准适用于各种类型的含COD 值大于30mg/L 的水样，对未经稀释的水样的测定上限为700 mg/L 。超过水样稀释测定。本标准不适用于含氯化物浓度大于1000 mg/L（稀释后）的含盐水。

2 定义在一定条件下，经重铬酸钾氧化处理时，水样中的溶解性物质和悬浮物所消耗的重铬酸钾盐相对应的氧的质量浓度。

3 原理

在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂，经沸腾回流

后，以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾有西欧爱好的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度。在酸性重铬酸钾条件下，芳烃及吡啶难以被氧化，其氧化率较低。在硫酸因催化作用下，直链脂肪族化合物可有效地被氧化。

4 试剂

除非另有说明，实验时所用试剂均为符合国家标准的分析纯试剂，试验用水均为蒸馏水或同等纯度的水。

4.1硫酸银（Ag2SO4），化学纯。

4.2硫酸汞（Hg SO4），化学纯。

4.3 硫酸（H2SO4），ρ=1.84g/ml。

4.4硫酸银-硫酸试剂：向1L硫酸（4.3）中加入10g硫酸银（4.1），放置1～2天使之溶解，并混匀，使用前小心摇动。

4.5 重铬酸钾标准溶液：

4.5.1 浓度为C（1/6K2Cr2O7）=0.250mol/L 的重铬酸钾标准溶液：将12.258g 在105℃干燥2h 后的重铬酸钾溶于水中，稀释至1000mL。

4.5.2浓度为C（1/6K2Cr2O7）=0.0250mol/L 的重铬酸钾标准溶液：将4.5.1 条的溶液稀释10 倍而成。

4.6 硫酸亚铁铵标准滴定溶液

4.6.1 浓度为C〔（NH4）.2Fe（SO4）2·6H2O〕≈0.10mol/L 的硫酸亚铁铵标准滴定溶液：溶解39g 硫酸亚铁铵〔（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O〕于水中，加入20ml 硫酸（4.3），待其溶液冷却后稀释至1000ml。

4.6.2 每日临用前，必须用重铬酸钾标准溶液（4.

5.1）准确标定此溶液（4.

6.1）的浓度。

取10.00 mL 重铬酸钾标准溶液（4.5.1）置于锥形瓶中，用水稀释至约100mL，加入30 mL 硫酸（4.3），混匀，冷却后，加3滴（约0.15m L）试亚铁灵指示剂（4.7），用硫酸亚铁铵（4.6.1）滴定溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色，即为终点。记录下硫酸亚铁铵的消耗量（mL）。

4.6.3硫酸亚铁铵标准滴定溶液浓度的计算：

C〔（NH4 ）2Fe（SO4）2·6H2O〕=10.00*0.250 /V 式中：V——滴定时消耗硫酸亚铁铵溶液的毫升数。

4.6.4 浓度为C〔（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O〕≈0.010mol/L 的硫酸亚铁铵标准滴定溶

液：将4.6.1条的溶液稀释10 倍，用重铬酸钾标准溶液（4.5.2）标定，其滴定步骤及浓度计算分别与4.6.2及4.6.3类同。

4.7邻苯二甲酸氢钾标准溶液，C（KCr 6H5O4）=2.0824m mol/L：称取105℃时干燥

2h 的邻苯二甲酸氢钾（HOOCC6H4COOK ）0.4251g溶于水，并稀释至1000ml，混匀。以重铬酸钾为氧化剂，将邻苯二甲酸氢钾完全氧化的COD 值为1.176g 氧/克（指1g邻苯二甲酸氢钾耗氧1.176g）故该标准溶液的理论COD值为500mg/L。4.8 1，10-菲绕啉（1，10-phenathroline monohy drate）指示剂溶液：溶解0.7g 七水合硫酸亚铁（FeSO4 ·7H2O）于50mL 的水中，加入1.5g1，10-菲绕啉，搅动至溶解，加水稀释至100mL。

4.9 防爆沸玻璃珠。

5 仪器

常用实验室仪器和下列仪器。

5.1回流装置：带有24号标准磨口的250mL 锥形瓶的全玻璃回流装置。回流冷凝管长度为300～500mm。若取样量在30mL 以上，可采用带500mL 锥形瓶的全玻璃回流装置。

5.2 加热装置。

5.3 25mL 或50mL 酸式滴定管。

6 采样和样品

6.1 采样水样要采集于玻璃瓶中，应尽快分析。如不能立即分析时，应加入硫酸（4.3）

至pH < 2，置4℃下保存。但保存时间不多于5 天。采集水样的体积不得少于100mL。

6.2 试料的准备将试样充分摇匀，取出20.0mL 作为试料。

7 步骤

7.1对于COD值小于50mg/L的水样，应采用低浓度的重铬酸钾标准溶液（4.5.2）氧化，加热回流以后，采用低浓度的硫酸亚铁铵标准溶液（4.6.4）回滴。

7.2 该方法对未经稀释的水样其测定上限为700mg/L，超过此限时必须经稀释后测定。7.3对于污染严重的水样，可选取所需体积1/10的试料和1/10的试剂，放入10*150 mm 硬质玻璃管中，摇匀后，用酒精灯加热至沸数分钟，观察溶液是否变成蓝绿色。如呈蓝绿色，应再适当少取试料，重复以上试验，直至溶液不变蓝绿色为止。从而确定待测水样适当的稀释倍数。

7.4取试料（6.2）于锥形瓶中，或取适量试料加水至20.0Ml。

7.5 空白试验：按相同步骤以20.0mL 代替试料进行空白试验，其余试剂和试料测定（7.8）相同，记录下空白滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的毫升数V1。

7.6校核试验：按测定试料（7.8）提供的方法分析20.0m L邻苯二甲酸氢钾标准溶液（4.7）的COD 值，用以检验操作技术及试剂纯度。

该溶液的理论COD 值为500mg/L，如果校核试验的结果大于该值的96%，即可认为实验步骤基本上是适宜的，否则，必须寻找失败的原因，重复实验，使之达到要求。

7.7 去干扰试验：无机还原性物质如亚硝酸盐、硫化物及二价铁盐将使结果增加，将其须氧量作为水样COD 值的一部分是可以接受的。

该实验的主要干扰物为氯化物，可加入硫酸汞（4.2）部分地除去，经回流后，氯离子可与硫酸汞结合成可溶性的氯汞络合物。

当氯离子含量超过1000mg/L 时，COD 的最低允许值为250mg/L，低于此值结果的准确度就不可靠。

7.8 水样的测定：于试料（7.4）中加入10.0mL 重铬酸钾标准溶液（4.5.1）和几颗防爆沸玻璃珠（4.9），摇匀。

将锥形瓶接到回流装置（5.1）冷凝管下端，接通冷凝水。从冷凝管上端缓慢加入30mL 硫酸银- 硫酸试剂4.4 ），以防止低沸点有机物的逸出，不断旋动锥形瓶使之混合均匀。自溶液开始沸腾起回流两小时。

冷却后，用20～30mL 水自冷凝管上端冲洗冷凝管后，取下锥形瓶，再用水稀释至

140mL 左右。

溶液冷却至室温后，加入3 滴1，10-菲绕啉指示剂溶液（4.8），用硫酸亚铁铵标准滴定溶液（4.6）滴定，溶液的颜色有黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点。记下硫酸亚铁铵标准滴定溶液的消耗毫升数V2 。

8 结果的表示

8.1 计算方法

以mg/L 计的水样化学需氧量，计算公式如下：

COD（mg/L）= C（V1-V2 ）*8000/V0

式中：C——硫酸亚铁铵标准滴定溶液（4.6）的浓度，mol/L ；

V1——空白试验（7.4）所消耗的消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；V2——试

料试验（7.8）所消耗的消耗硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；V0——试料的体积，mL；8000——1/4 O2的摩尔质量以mg/L 为单位换算值。测定结果一般保留三位有效数字，对COD 值小的水样（7.1），当计算出COD 值小于10mg/L 时，应表示为“ COD <10mg/L”。