硫酸亞鐵和高錳酸鉀聯合氧化深度處理酵母廢水

隨著我國制藥業和食品業的迅猛發展，酵母工業增長勢頭強勁[1]。據報道[2]，我國每生產1 t干酵母就會產生60～130 m3的高濃度有機廢水，酵母工業廢水的污染問題已成為制約酵母企業發展的瓶頸[3]，因此研究酵母廢水的深度處理技術迫在眉睫。目前，處理酵母廢水的方法有生物強化技術[4～9]、化學氧化技術[10～13]、膜分離技術以及臭氧、UV/O3[14]、雙氧水、Fenton試劑[15]、電-Fetton技術[16]、紫外汞燈結合雙氧水或結合Fenton試劑[17]等氧化技術。

周友華等[18]采用生物強化技術與傳統的活性污泥法相結合的方式對酵母廢水進行處理，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%，大大節省了后續物化處理的費用；高以煊等[19]和范燕文等[20]采用超濾(UF)、納濾(NF)技術處理酵母生產中不同階段的高濃度有機廢水，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的應用。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廢水，用硫酸亞鐵和高錳酸鉀聯合氧化深度處理，對處理條件進行了優化，以使廢水達到排放標準。

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，SHZ-D型循環式真空泵。

1.2 酵母廢水水質

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、反應時間進行了優化；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；采用稀釋倍數法測定色度。

2 結果與討論

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90 min。反應完畢,取上清液測定COD，結果見圖1。

圖1 pH值對COD去除率的影響

由圖1可知，當廢水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，調節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90 min。反應完畢，取上清液測定COD，結果見圖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；當硫酸亞鐵投加量達到5.0 g·L-1時，COD去除率最大。

2.1.3 反應時間對COD去除率的影響

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

圖3 反應時間對COD去除率的影響

由圖3可知，隨著反應時間的延長，COD去除率顯著上升;但當反應時間達到50 min后,COD去除率基本保持穩定。

由上述實驗結果可以看出，在曝氣條件下，調廢水pH值至7.0、投加5.0 g·L-1硫酸亞鐵、反應50 min，COD去除率可達60%～65%，但此時廢水仍然沒有達到排放標準。考慮到高錳酸鉀在較廣泛的pH值條件下具備強氧化性，因此對硫酸亞鐵和高錳酸鉀聯合氧化深度處理酵母廢水進行進一步研究。

2.2 硫酸亞鐵和高錳酸鉀聯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，調節pH值為7.0，投加0.5 g硫酸亞鐵固體，反應50 min后，分別調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30 min。反應完畢,取上清液測定COD，結果見圖4。

圖4 pH值對COD去除率的影響

由圖4可知，當廢水pH值為8.0時，COD去除率達到最大。

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pH值為7.0，投加0.5 g硫酸亞鐵固體，反應50 min后，調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30 min。反應完畢,取上清液測定COD，結果見圖5。

圖5 高錳酸鉀投加量對COD去除率的影響

由圖5可知，當高錳酸鉀投加量為1.0 g·L-1時,COD去除率達到最大。

2.2.3 反應時間對COD去除率的影響

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

圖6 反應時間對COD去除率的影響

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

3 結論

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、反應時間為50 min時，COD去除率可達60%～65%；聯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、反應時間為10 min時，COD去除率可達75%左右。該方法簡單易行，處理廢水達到國家排放標準。

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