臭氧在醬油生產線廢水脫色中的應用初探

楊 琳,陳煥明

(江門職業技術學院,廣東 江門 529000)

醬油作為人們日常生活中的調味品，在滿足人們飲食需要的同時，也帶來嚴重的環境污染問題[1]。研究表明，生產1t醬油將帶來約6～9t的醬油廢水。廢水中的主要成分包括糧食殘留物、發酵過程產物、微量洗滌劑、消毒劑、大量的鹽分、各種微生物及微生物的分泌物和代謝產物，廢水呈現較高的BOD、COD、SS和色度，各污染的含量如表1。醬油廢水的處理難度主要在于色度高，醬油色素是醬油廢水中最難去除的部分，醬油色素主要由兩部分組成[2]：一是醬油發酵過程中由于糖氨反應(美拉德反應)形成的黑色素；其次是由于產品調配時人工加入的焦糖色素。上述兩類物質均是結構極其復雜的高分子化合物，目前為止，尚未明了其分子結構。醬油色素含有的共軛生色基使有機物分子在可見光區產生吸收峰，使廢水具有了色度[3]。經驗表明，活性炭吸附、微電解等方法對這類廢水色度的去除并不理想，且在充氧吹脫過程中色度有加深的趨勢。

表1 醬油廢水的污染物指標

目前，國內外常見的脫色方法有混凝脫色、吸附脫色、臭氧氧化、膜分離技術等，采用常規的混凝脫色法處理醬油廢水效果并不理想，且產生大量污泥需二次處理，吸附脫色具有選擇性，但價格較高，再生困難等問題，膜分離技術主要存在膜堵塞，膜污染和投資高的問題。本實驗選擇臭氧作為醬油生產線排放水脫色實驗，臭氧具有很強的氧化能力，且不產生二次污染，在污水處理中廣泛應用。臭氧對水溶性染料、蛋白質、氨基酸、有機氨及不飽和化合物、酚和芳香族衍生物以及雜環化合物、木質素、腐殖質等有機物有強烈的氧化降解作用[4]。臭氧氧化反應的途徑有兩條：其一，臭氧通過親核或親電作用直接參與反應；其二，臭氧在堿等因素作用下，通過活潑的自由基·OH與污染物反應。采用臭氧處理醬油廢水能較好的降解廢水中成分復雜的色素。

本實驗采用臭氧處理某醬油企業經A/O法+混凝處理后的排放廢水，該醬油廢水流量為5000噸/天，先經過氣浮→并聯二條升流式厭氧污泥床UASB反應器→氧化溝→二沉池→混凝沉淀池→三沉池工藝處理后，具體工藝流程如圖1， 氨氮、COD、總磷均達標；但色度為80～100倍，超出污水排放二級標準。

圖1 某醬油企業醬油廢水A/O法+混凝處理工藝

1 實驗材料和方法

1.1 實驗裝置的組成規格

反應柱、配水箱1只、液體流量計1只、氣體流量計1只、水泵1臺、臭氧發生器(產氣5克)1臺、填料球1套、電控箱1只、漏電保護開關、按鈕開關、連接管道和球閥、帶移動輪子不銹鋼臺架、722型可見光分光光度計。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗裝置圖

圖2 實驗裝置圖

1.2.2 脫色率計算

將原液、臭氧脫色液用722型可見光分光光度計在520 nm下進行吸光度測定，計算其脫色率。

1.2.3 實驗步驟

(1)開啟電控箱總開關，開啟反應柱頂部的放氣閥，打開提升泵，將原水從原水箱提升到反應柱內，通過調節流量計控制進水量。

(2)原水在反應柱內的高度到達空氣多面球的頂部時，開啟臭氧發生器。

(3)以脫色率作為檢驗指標進行實驗。

(4)臭氧投加量一定時，進水流量變化。

(5)實驗完畢，依次關閉臭氧發生器、提升泵、電控箱總開關。

2 不同進水濃度對臭氧脫色效果的影響

根據實驗步驟設定臭氧流量為0.3m3/h，先測得原液吸光度為0.063，通過改變進水流量來測定實驗效果如下表2。

表2 進水流量對吸光度和脫色率的影響

3 從上表得出實驗結論：

(1)工業上采用高頻放電制取臭氧，通常制得的是含1%～4%臭氧的混合氣體，稱為臭氧化氣體。按混合氣體含臭氧4%計，流量為0.3m3/h混合氣體含臭氧為12 L/h臭氧，則臭氧氣體對水比率達到1∶5時，脫色率超過能達到65%以上，因此用臭氧對醬油生產線排水脫色是可行的，可達到環保部門一級要求。

(2)用臭氧對醬油生產線排水脫色對排水COD也有一定幫助，能一定程度上降低化學需氧量COD。

4 對醬油生產線排水臭氧脫色工藝初步探索意見

(1)臭氧脫色不產生二次污染，且能增加水中的溶解氧，比次氯酸鈉脫色環保效益更顯著。

(2)臭氧能氧化其它生物氧化不易處理的污染物，對除臭、脫色、殺菌、降解有機物和無機物都有顯著效果，能一定程度降低COD、氨氮等含量，因此采取臭氧醬油生產線帶色水是工藝技術是可行的。

(3)在醬油生產線排水三沉池處增加臭氧脫色，工藝流程只需增加臭氧生產設備和管線，投資省、收效快。

(4)建議臭氧生產設備選用臭氧機直接生產臭氧，臭氧純度高。