酵母廢水深度處理技術(shù)
酵母生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水是典型的難降解性廢水，目前國內(nèi)幾乎沒有企業(yè)能將此類廢水處理達(dá)標(biāo)，且處理成本高。常規(guī)厭氧—好氧二級生化處理后的廢水COD和色度仍然較高，企業(yè)一般只能通過化學(xué)手段進(jìn)行深度處理，如化學(xué)沉淀法，該方法所需的混凝劑投加量大，且產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，增加了廢水處理成本，同時又增加了污泥處理難度。
目前國內(nèi)外對酵母廢水深度處理方法研究較多的是化學(xué)氧化法和絮凝沉淀法，仍難免存在藥劑投加量大、處理成本高的問題。臭氧強(qiáng)化混凝作為深度處理手段常應(yīng)用于飲用水和城市污水二級出水處理中。筆者試圖將臭氧強(qiáng)化混凝法應(yīng)用在酵母廢水的深度處理中，以期達(dá)到降低混凝劑用量、減少污泥產(chǎn)生量的目的。
1實驗部分
1.1實驗水質(zhì)
實驗用水取自某酵母廠二級處理出水，COD為500~700mg/L，色度在600~800倍，pH在7.2~8.0。
1.2分析方法
COD的測定采用重鉻酸鉀法。
1.3實驗方法
（1）混凝劑的選擇。實驗選擇兩種常用的傳統(tǒng)無機(jī)混凝劑——三氯化鐵和硫酸鋁，分別考察其最佳投加量，并比較二者的處理效果。分別取300mL實驗廢水置于4個燒杯中，混凝劑投加方法為干粉投加。三氯化鐵投加量分別為1、2、3、4g/L，快速攪拌30s（300r/min），中速攪拌10min（120r/min），慢速攪拌5min（50r/min），靜置30min后取上清液測定COD。硫酸鋁投加量分別為1、2、3、4、5g/L，實驗方法同上。
（2）臭氧強(qiáng)化混凝實驗。首先進(jìn)行單獨(dú)臭氧氧化實驗，分別取1.5L二級出水，調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器進(jìn)氣量為1L/min，臭氧質(zhì)量濃度25mg/L，臭氧投加量分別為60、120、180、240mg/L。對不同投加量下的臭氧氧化出水進(jìn)行混凝沉淀：取氧化出水各1L，混凝劑三氯化鐵的投加量分別取0.5、1.0、1.5g/L，快速攪拌30s（300r/min），中速攪拌10min（120r/min），慢速攪拌5min（50r/min），靜置30min后取上清液測定COD，同時烘干污泥并稱重。同時還進(jìn)行了先混凝沉淀后臭氧氧化的實驗，混凝劑和臭氧的投加量與臭氧強(qiáng)化混凝實驗相同。
2結(jié)果與討論
2.1混凝劑的確定
分別投加三氯化鐵和硫酸鋁作為混凝劑，考察其對COD的去除效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種混凝劑都存在最佳投加量，三氯化鐵為2g/L時，COD去除率為52.7%；硫酸鋁為4g/L時，COD去除率為54.6%；繼續(xù)增大混凝劑投加量時COD去除率反而降低，原因是混凝劑過量會造成膠體吸附過多的反離子，使原來所帶負(fù)電荷變成正電荷，或使膠體表面飽和，從而導(dǎo)致膠體物質(zhì)的再次穩(wěn)定，去除率降低。綜合混凝劑用量和COD去除率，選擇三氯化鐵作為酵母廢水二級出水的混凝劑。
2.2臭氧強(qiáng)化混凝實驗結(jié)果
在1.3實驗條件下，考察臭氧強(qiáng)化混凝與先混凝后臭氧氧化對COD的去除效果，結(jié)果見表1、表2。從表1可以看出，臭氧投加量在60~240mg/L時，COD去除率相差不大，均在50%左右，但后續(xù)混凝過程COD去除率卻明顯不同，這表明臭氧對有機(jī)物的去除是有限的，增加臭氧投加量并不能將有機(jī)物礦化，但此過程可能改變了有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，從而影響后續(xù)混凝過程。
表1不同臭氧投加量下的強(qiáng)化混凝結(jié)果
表2不同三氯化鐵投加量下先混凝后臭氧氧化結(jié)果
圖1為不同臭氧投加量下的強(qiáng)化混凝效果，從圖1可見，投加臭氧進(jìn)行強(qiáng)化混凝后COD去除率均比單獨(dú)混凝有所提高。臭氧投加量為60mg/L、三氯化鐵投加量為1.5g/L時COD去除率達(dá)到67.3%，比單獨(dú)三氯化鐵混凝（1.5g/L）提高了5.2%；臭氧投加量為120mg/L時只需0.5g/L的三氯化鐵，COD去除率達(dá)到65.0%，比0.5、1.5g/L單獨(dú)三氯化鐵混凝分別提高17.8%、6.5%；而三氯化鐵為0.5g/L、臭氧投加量分別為180、240mg/L時的COD去除率反而不如臭氧投加量為120mg/L時的去除率高，原因可能為此時臭氧已過量，將水中大分子有機(jī)物氧化分解成小分子有機(jī)物，且其親水性增強(qiáng)，不利于混凝處理，反而需要更多混凝劑。臭氧投加量為60mg/L時，臭氧氧化作用不明顯，對混凝過程影響不大。
圖1不同臭氧投加量下的強(qiáng)化混凝效果
為了明確臭氧的強(qiáng)化混凝過程，對臭氧強(qiáng)化混凝實驗結(jié)果與先混凝后臭氧氧化的實驗結(jié)果進(jìn)行了對比，圖2為先混凝后臭氧氧化的COD去除效果。從圖2可以看出，1.5g/L三氯化鐵混凝后投加60mg/L臭氧的去除效果最好，COD去除率為71.2%，但此時三氯化鐵的投加量大；1.0g/L三氯化鐵混凝后投加60mg/L臭氧的COD去除率為63.8%；0.5g/L三氯化鐵混凝后投加120mg/L臭氧的去除效果較單獨(dú)混凝沒有明顯提高。
圖2先混凝后臭氧氧化的處理效果
綜合藥劑投加量和COD去除效果，先混凝后臭氧氧化的較優(yōu)條件為三氯化鐵投加量1.0g/L、臭氧投加量60mg/L，此時COD去除率為63.8%。
由于混凝工藝會產(chǎn)生大量化學(xué)污泥，因此在最佳投加量下對兩種工藝的COD去除率、化學(xué)污泥產(chǎn)生量進(jìn)行對比，結(jié)果見表3。
表3臭氧強(qiáng)化混凝和先混凝后臭氧氧化的效果對比
從表3可以看出，臭氧、三氯化鐵投加量為60mg/L、1.0g/L時，臭氧強(qiáng)化混凝效果不如先混凝后臭氧氧化，原因為此時臭氧投加量偏低，未起到很好的強(qiáng)化混凝作用，但化學(xué)污泥量可減少50%以上。當(dāng)臭氧、三氯化鐵投加量分別為120mg/L、0.5g/L時，臭氧強(qiáng)化混凝效果明顯好于先混凝后臭氧氧化，同時可減少50%以上的化學(xué)污泥量，且可比單獨(dú)混凝過程減少約60%的三氯化鐵用量。由此可見，在適宜的投加量下，臭氧可以強(qiáng)化混凝過程，提高處理效果，同時可以減少混凝劑用量和化學(xué)污泥產(chǎn)生量。
2.3不同方法的經(jīng)濟(jì)分析
分別對3種工藝（均在最優(yōu)條件下）的處理效果進(jìn)行對比，結(jié)果表明：臭氧強(qiáng)化混凝、先混凝后臭氧氧化、單獨(dú)混凝的COD去除率分別為65.0%、63.8%、58.5%，三者的絕干污泥量分別為2.6、5.6、5.7g/L。
（1）臭氧發(fā)生器采用氧氣源。1kgO3的用電量為16kW·h，按照電費(fèi)價格0.7元/（kW·h）、FeCl3（按六水三氯化鐵計）價格2500元/t計算，可得3種方法的噸水處理費(fèi)用，見表4。
表4采用氧氣源時3種方法的處理費(fèi)用元/t
（2）臭氧發(fā)生器采用空氣源。1kgO3的用電量為20kW·h，按照電費(fèi)價格0.7元/（kW·h）、FeCl3（按六水三氯化鐵計）價格2500元/t計算，可得3種方法的噸水處理費(fèi)用，見表5。
由表3~表5可見，最優(yōu)條件下單獨(dú)混凝的COD去除率不到60%，處理費(fèi)用最高，為3.8元/t。臭氧強(qiáng)化混凝處理效果最好，且處理費(fèi)用最低，采用氧氣源臭氧發(fā)生器時，處理費(fèi)用為2.5元/t，采用空氣源時處理費(fèi)用為2.9元/t，比先混凝后臭氧氧化分別減少0.7、0.4元/t費(fèi)用，比單獨(dú)混凝分別減少1.3、0.9元/t費(fèi)用。同時臭氧強(qiáng)化混凝所產(chǎn)生的化學(xué)污泥量也最少，僅為其他兩種方法污泥量的一半。
因此，從處理效果和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，臭氧強(qiáng)化混凝應(yīng)用在酵母廢水的深度處理是可行的。
3結(jié)論
（1）混凝處理酵母廢水二級出水時，三氯化鐵比硫酸鋁更適合作為混凝劑。（2）臭氧和三氯化鐵投加量分別為120mg/L、0.5g/L時，臭氧強(qiáng)化混凝效果明顯好于先混凝后臭氧氧化，COD去除率比后者高19.2%，可減少50%以上的化學(xué)污泥產(chǎn)生量，三氯化鐵用量比單獨(dú)混凝過程減少60%以上。（3）在3種方法的最優(yōu)條件下，臭氧強(qiáng)化混凝的噸水處理費(fèi)用最低，尤其是臭氧發(fā)生器采用氧氣源時，處理費(fèi)用為2.5元/t，其化學(xué)污泥量也僅為其他2種方法的一半，若考慮化學(xué)污泥處理費(fèi)用，則臭氧強(qiáng)化混凝總處理費(fèi)用更明顯低于其他2種方法。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
