硫酸亞鐵和高錳酸鉀聯(lián)合氧化深度處理酵母廢水

隨著我國制藥業(yè)和食品業(yè)的迅猛發(fā)展，酵母工業(yè)增長勢頭強(qiáng)勁[1]。據(jù)報道[2]，我國每生產(chǎn)1 t干酵母就會產(chǎn)生60～130 m3的高濃度有機(jī)廢水，酵母工業(yè)廢水的污染問題已成為制約酵母企業(yè)發(fā)展的瓶頸[3]，因此研究酵母廢水的深度處理技術(shù)迫在眉睫。目前，處理酵母廢水的方法有生物強(qiáng)化技術(shù)[4～9]、化學(xué)氧化技術(shù)[10～13]、膜分離技術(shù)以及臭氧、UV/O3[14]、雙氧水、Fenton試劑[15]、電-Fetton技術(shù)[16]、紫外汞燈結(jié)合雙氧水或結(jié)合Fenton試劑[17]等氧化技術(shù)。

周友華等[18]采用生物強(qiáng)化技術(shù)與傳統(tǒng)的活性污泥法相結(jié)合的方式對酵母廢水進(jìn)行處理，投加LLMO生物制劑后，廢水的COD、NH3-N和SS明顯降低，臭味消失，剩余污泥量減少了25%～40%，大大節(jié)省了后續(xù)物化處理的費用；高以煊等[19]和范燕文等[20]采用超濾(UF)、納濾(NF)技術(shù)處理酵母生產(chǎn)中不同階段的高濃度有機(jī)廢水，都取得了滿意效果，但投資及運行費用高、膜污染等問題限制了膜技術(shù)的應(yīng)用。目前對高錳酸鉀氧化深度處理酵母廢水的研究還較少[21]。作者在此針對湖北某酵母廠生產(chǎn)廢水，用硫酸亞鐵和高錳酸鉀聯(lián)合氧化深度處理，對處理條件進(jìn)行了優(yōu)化，以使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 實驗

1.1 試劑和儀器

七水硫酸亞鐵、30%過氧化氫、濃硫酸、硫酸汞、硫酸亞鐵銀、硫酸亞鐵銨、高錳酸鉀均為分析純。

JJ-4A型六聯(lián)同步自動升降攪拌儀，PB-10 Sartorius普及型pH計，722E型可見分光光度計，JH-12型COD恒溫加熱器，ACO-003型45 W曝氣機(jī)，SHZ-D型循環(huán)式真空泵。

1.2 酵母廢水水質(zhì)

湖北某酵母廠廢水，pH值為7.8～8.0、COD 1259.3 mg·L-1、色度1900。

1.3 方法

在曝氣條件下，用硫酸亞鐵處理100 mL酵母廢水，對硫酸亞鐵投加量、廢水pH值、反應(yīng)時間進(jìn)行了優(yōu)化；同時在硫酸亞鐵投加量為5.0 g·L-1條件下，考察了高錳酸鉀投加量、廢水pH值、反應(yīng)時間對COD去除率的影響。

1.4 分析測定[22]

采用重鉻酸鉀法測定COD；采用稀釋倍數(shù)法測定色度。

2 結(jié)果與討論

2.1 曝氣條件下，硫酸亞鐵處理酵母廢水

2.1.1 廢水pH值對COD去除率的影響

分別取100 mL酵母廢水置于5個燒杯中，將pH值分別調(diào)為6.5、7.0、7.8(原水)、8.5、9.0，開始曝氣，并投加適量硫酸亞鐵固體，反應(yīng)90 min。反應(yīng)完畢,取上清液測定COD，結(jié)果見圖1。

圖1 pH值對COD去除率的影響

由圖1可知，當(dāng)廢水pH值為7.0時，在曝氣條件下，硫酸亞鐵處理酵母廢水COD去除率最高。

2.1.2 硫酸亞鐵投加量對COD去除率的影響

分別取100 mL酵母廢水置于5個燒杯中，調(diào)節(jié)pH值為7.0，開始曝氣，分別投加硫酸亞鐵固體0.2 g、0.3 g、0.4 g、0.5 g、0.6 g，反應(yīng)90 min。反應(yīng)完畢，取上清液測定COD，結(jié)果見圖2。

圖2 FeSO4投加量對COD去除率的影響

由圖2可知，隨著硫酸亞鐵投加量的增加，COD去除率顯著上升；當(dāng)硫酸亞鐵投加量達(dá)到5.0 g·L-1時，COD去除率最大。

2.1.3 反應(yīng)時間對COD去除率的影響

分別取100 mL酵母廢水置于5個燒杯中，調(diào)節(jié)pH值為7.0，并投加0.5 g硫酸亞鐵固體，分別反應(yīng)10 min、30 min、50 min、70 min、90 min。反應(yīng)完畢，取上清液測定COD，結(jié)果見圖3。

圖3 反應(yīng)時間對COD去除率的影響

由圖3可知，隨著反應(yīng)時間的延長，COD去除率顯著上升;但當(dāng)反應(yīng)時間達(dá)到50 min后,COD去除率基本保持穩(wěn)定。

由上述實驗結(jié)果可以看出，在曝氣條件下，調(diào)廢水pH值至7.0、投加5.0 g·L-1硫酸亞鐵、反應(yīng)50 min，COD去除率可達(dá)60%～65%，但此時廢水仍然沒有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到高錳酸鉀在較廣泛的pH值條件下具備強(qiáng)氧化性，因此對硫酸亞鐵和高錳酸鉀聯(lián)合氧化深度處理酵母廢水進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2.2 硫酸亞鐵和高錳酸鉀聯(lián)合氧化處理酵母廢水

2.2.1 廢水pH值對COD去除率的影響

分別取100 mL酵母廢水置于5個燒杯中，調(diào)節(jié)pH值為7.0，投加0.5 g硫酸亞鐵固體，反應(yīng)50 min后，分別調(diào)pH值為2.0、4.0、6.0、8.0、9.0，投加高錳酸鉀0.1 g，攪拌反應(yīng)30 min。反應(yīng)完畢,取上清液測定COD，結(jié)果見圖4。

圖4 pH值對COD去除率的影響

由圖4可知，當(dāng)廢水pH值為8.0時，COD去除率達(dá)到最大。

2.2.2 高錳酸鉀投加量對COD去除率的影響

分別取100 mL酵母廢水置于5個燒杯中，調(diào)pH值為7.0，投加0.5 g硫酸亞鐵固體，反應(yīng)50 min后，調(diào)pH值為8.0，分別投加高錳酸鉀0.05 g、0.10 g、0.15 g、0.20 g、0.25 g，攪拌反應(yīng)30 min。反應(yīng)完畢,取上清液測定COD，結(jié)果見圖5。

圖5 高錳酸鉀投加量對COD去除率的影響

由圖5可知，當(dāng)高錳酸鉀投加量為1.0 g·L-1時,COD去除率達(dá)到最大。

2.2.3 反應(yīng)時間對COD去除率的影響

分別取100 mL酵母廢水置于5個燒杯中，調(diào)pH值為7.0，投加0.5 g硫酸亞鐵固體，反應(yīng)50 min后，調(diào)pH值為8.0，投加0.1 g高錳酸鉀，分別攪拌反應(yīng)10 min、30 min、50 min、70 min、90 min。反應(yīng)完畢，取上清液測定COD，結(jié)果見圖6。

圖6 反應(yīng)時間對COD去除率的影響

由圖6可知，隨著反應(yīng)時間的延長，廢水的COD去除率逐漸升高，但升幅不明顯。綜合考慮，反應(yīng)10 min時，廢水COD去除率可達(dá)75%左右，已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

針對湖北某酵母廠廢水，研究了一種新的深度處理方法：在曝氣條件下，pH值為7.0、硫酸亞鐵投加量為5.0 g·L-1、反應(yīng)時間為50 min時，COD去除率可達(dá)60%～65%；聯(lián)合高錳酸鉀深度氧化處理，pH值為8.0、投加1.0 g·L-1高錳酸鉀、反應(yīng)時間為10 min時，COD去除率可達(dá)75%左右。該方法簡單易行，處理廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余景芝.酵母生產(chǎn)與應(yīng)用手冊[M].北京：中國輕工業(yè)出版社,2005:7.

[2] 王凱軍,秦人偉.發(fā)酵工業(yè)廢水處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000:325.

[3] 徐華,吳文偉,馬林,等.酵母廢水處理試驗研究[J].給水排水，2001,27(5):53-54.

[4] Merwe-Botha M Van Der， Britz T J. Combined pre-degradation and anaerobic digestion for the treatment of a baker′s yeast factory effluent[J].Wat Sci Tech,1997,36(6-7):295-301.

[5] 顏智勇,胡勇有,謝磊.厭氧顆粒污泥膨脹床處理酵母廢水及微生物相研究[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2007,33(2):217-220.

[6] 王文祥,韋朝海,吳超飛,等.A/O生物流化床-混凝工藝處理酵母廢水試驗研究[J].工業(yè)水處理,2006,26(4)：15-18.

[7] 盧平,羅國維.投菌水解(酸化)-生物接觸氧化-混凝法處理酵母生產(chǎn)廢水[J].干旱環(huán)境監(jiān)測,2000,14(2)：92-95.

[8] 張克強(qiáng),朱文婷,張蕾,等.含硫酸鹽高有機(jī)物濃度酵母生產(chǎn)廢水兩相厭氧處理[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2002,15(6)：42-44.

[9] 周旋,劉慧,王焰新,等.酵母廢水厭氧處理出水中可溶性微生物產(chǎn)物(SMP)的研究[J].水處理技術(shù),2007,33(9)：43-46.

[10] 王漢道,何錦強(qiáng),肖繼波.Fenton試劑——硫酸鎂深度處理酵母廢水實驗研究[J].生態(tài)環(huán)境，2007,16(2)：399-401.

[11] 國家環(huán)境保護(hù)局科技處，清華大學(xué)環(huán)境工程系.我國幾種工業(yè)廢水治理技術(shù)研究(第三分冊)——高濃度有機(jī)廢水[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1988：157-159.

[12] 張亞平，韋朝海，吳超飛，等.酵母廢水的Fenton試劑氧化預(yù)處理[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,33(12):19-24.

[13] 陳傳好,謝波,韋朝海.試劑廢水處理中各影響因素的作用機(jī)制[J].環(huán)境科學(xué)，2000，21(3)：93-96.

[14] Catalkaya E C,Sengul F.Application of Box-Wilson experimental design method for the photodegradation of bakery′s yeast industry with UV/H2O2and UV/H2O2/Fe(Ⅱ)process[J].Journal of Hazardous Materials,2006,128(2-3):201-207.

[15] Wei Chao-hai, Zhang Ya-ping, Wu Chao-fei, et al. Decoloration and mineralization of yeast wastewater by using Ce-Fe/Al2O3as heterogeneous photo-Fenton catalyst[J].J Cent South Univ Technol,2006,13(5):481-485.

[16] Muruganandham M,Swaminathan M.Decolourisation of reactive orange 4 by Fenton and photo-Fenton oxidation technology[J].Dyes and Pigments,2004,63(3):315-321.

[17] Pérrez M,Torrades F,García-Hortal J A,et al.Removal of organic contaminants in paper pulp treatment effluents under Fenton and photo-Fenton conditions[J].Appl Catal B,2002,36(1):63-74.

[18] 周友華,李超,閆喜鳳.LLMO處理酵母廢水[J].水處理技術(shù),2006,32(6)：58-60.

[19] 高以煊，姚仕仲,劉淑秀,等.UF、NF處理酵母廢水可行性研究[J].水處理技術(shù),1997，23(1)：12-18.

[20] 范燕文,謝輝玲,鄒敦華，等.有機(jī)納濾膜處理酵母廢水中試實驗研究[J].工業(yè)水處理，2006,26(7)：57-59.

[21] 周旋,劉慧,王焰新,等.酵母廢水處理技術(shù)進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2007，27(7)：8-11.

[22] 國家環(huán)保局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2002:401-405.