硫酸亚铁和高锰酸钾联合氧化深度处理酵母废水

随着我国制药业和食品业的迅猛发展，酵母工业增长势头强劲[1]。据报道[2]，我国每生产1 t干酵母就会产生60～130 m3的高浓度有机废水，酵母工业废水的污染问题已成为制约酵母企业发展的瓶颈[3]，因此研究酵母废水的深度处理技术迫在眉睫。目前，处理酵母废水的方法有生物强化技术[4～9]、化学氧化技术[10～13]、膜分离技术以及臭氧、UV/O3[14]、双氧水、Fenton试剂[15]、电-Fetton技术[16]、紫外汞灯结合双氧水或结合Fenton试剂[17]等氧化技术。

周友华等[18]采用生物强化技术与传统的活性污泥法相结合的方式对酵母废水进行处理，投加LLMO生物制剂后，废水的COD、NH3-N和SS明显降低，臭味消失，剩余污泥量减少了25%～40%，大大节省了后续物化处理的费用；高以煊等[19]和范燕文等[20]采用超滤(UF)、纳滤(NF)技术处理酵母生产中不同阶段的高浓度有机废水，都取得了满意效果，但投资及运行费用高、膜污染等问题限制了膜技术的应用。目前对高锰酸钾氧化深度处理酵母废水的研究还较少[21]。作者在此针对湖北某酵母厂生产废水，用硫酸亚铁和高锰酸钾联合氧化深度处理，对处理条件进行了优化，以使废水达到排放标准。

1 实验

1.1 试剂和仪器

七水硫酸亚铁、30%过氧化氢、浓硫酸、硫酸汞、硫酸亚铁银、硫酸亚铁铵、高锰酸钾均为分析纯。

JJ-4A型六联同步自动升降搅拌仪，PB-10 Sartorius普及型pH计，722E型可见分光光度计，JH-12型COD恒温加热器，ACO-003型45 W曝气机，SHZ-D型循环式真空泵。

1.2 酵母废水水质

湖北某酵母厂废水，pH值为7.8～8.0、COD 1259.3 mg·L-1、色度1900。

1.3 方法

在曝气条件下，用硫酸亚铁处理100 mL酵母废水，对硫酸亚铁投加量、废水pH值、反应时间进行了优化；同时在硫酸亚铁投加量为5.0 g·L-1条件下，考察了高锰酸钾投加量、废水pH值、反应时间对COD去除率的影响。

1.4 分析测定[22]

采用重铬酸钾法测定COD；采用稀释倍数法测定色度。

2 结果与讨论

2.1 曝气条件下，硫酸亚铁处理酵母废水

2.1.1 废水pH值对COD去除率的影响

分别取100 mL酵母废水置于5个烧杯中，将pH值分别调为6.5、7.0、7.8(原水)、8.5、9.0，开始曝气，并投加适量硫酸亚铁固体，反应90 min。反应完毕,取上清液测定COD，结果见图1。

图1 pH值对COD去除率的影响

由图1可知，当废水pH值为7.0时，在曝气条件下，硫酸亚铁处理酵母废水COD去除率最高。

2.1.2 硫酸亚铁投加量对COD去除率的影响

分别取100 mL酵母废水置于5个烧杯中，调节pH值为7.0，开始曝气，分别投加硫酸亚铁固体0.2 g、0.3 g、0.4 g、0.5 g、0.6 g，反应90 min。反应完毕，取上清液测定COD，结果见图2。

图2 FeSO4投加量对COD去除率的影响

由图2可知，随着硫酸亚铁投加量的增加，COD去除率显著上升；当硫酸亚铁投加量达到5.0 g·L-1时，COD去除率最大。

2.1.3 反应时间对COD去除率的影响

分别取100 mL酵母废水置于5个烧杯中，调节pH值为7.0，并投加0.5 g硫酸亚铁固体，分别反应10 min、30 min、50 min、70 min、90 min。反应完毕，取上清液测定COD，结果见图3。

图3 反应时间对COD去除率的影响

由图3可知，随着反应时间的延长，COD去除率显著上升;但当反应时间达到50 min后,COD去除率基本保持稳定。

由上述实验结果可以看出，在曝气条件下，调废水pH值至7.0、投加5.0 g·L-1硫酸亚铁、反应50 min，COD去除率可达60%～65%，但此时废水仍然没有达到排放标准。考虑到高锰酸钾在较广泛的pH值条件下具备强氧化性，因此对硫酸亚铁和高锰酸钾联合氧化深度处理酵母废水进行进一步研究。

2.2 硫酸亚铁和高锰酸钾联合氧化处理酵母废水

2.2.1 废水pH值对COD去除率的影响

分别取100 mL酵母废水置于5个烧杯中，调节pH值为7.0，投加0.5 g硫酸亚铁固体，反应50 min后，分别调pH值为2.0、4.0、6.0、8.0、9.0，投加高锰酸钾0.1 g，搅拌反应30 min。反应完毕,取上清液测定COD，结果见图4。

图4 pH值对COD去除率的影响

由图4可知，当废水pH值为8.0时，COD去除率达到最大。

2.2.2 高锰酸钾投加量对COD去除率的影响

分别取100 mL酵母废水置于5个烧杯中，调pH值为7.0，投加0.5 g硫酸亚铁固体，反应50 min后，调pH值为8.0，分别投加高锰酸钾0.05 g、0.10 g、0.15 g、0.20 g、0.25 g，搅拌反应30 min。反应完毕,取上清液测定COD，结果见图5。

图5 高锰酸钾投加量对COD去除率的影响

由图5可知，当高锰酸钾投加量为1.0 g·L-1时,COD去除率达到最大。

2.2.3 反应时间对COD去除率的影响

分别取100 mL酵母废水置于5个烧杯中，调pH值为7.0，投加0.5 g硫酸亚铁固体，反应50 min后，调pH值为8.0，投加0.1 g高锰酸钾，分别搅拌反应10 min、30 min、50 min、70 min、90 min。反应完毕，取上清液测定COD，结果见图6。

图6 反应时间对COD去除率的影响

由图6可知，随着反应时间的延长，废水的COD去除率逐渐升高，但升幅不明显。综合考虑，反应10 min时，废水COD去除率可达75%左右，已达到排放标准。

3 结论

针对湖北某酵母厂废水，研究了一种新的深度处理方法：在曝气条件下，pH值为7.0、硫酸亚铁投加量为5.0 g·L-1、反应时间为50 min时，COD去除率可达60%～65%；联合高锰酸钾深度氧化处理，pH值为8.0、投加1.0 g·L-1高锰酸钾、反应时间为10 min时，COD去除率可达75%左右。该方法简单易行，处理废水达到国家排放标准。

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