高錳酸鉀深度處理生物制藥生化出水

醫藥廢水成分復雜、濃度和鹽分高、色度和毒性大，往往含有種類(lèi)繁多的有機污染物質(zhì)。這些物質(zhì)中有不少屬于難生化降解的物質(zhì)，可在相當長(cháng)的時(shí)間內存留于環(huán)境中。江蘇某生物制藥廠(chǎng)為減少廢水外排.預上一套膜系統以回用本廠(chǎng)廢水處理系統出水。為減輕深化處理工藝負荷、增加膜使用壽命、保證出水水質(zhì).需采取一定方法降低生化出水中有機物的濃度(使進(jìn)入膜系統廢水的COD的質(zhì)量濃度低于100 mg/L)。高錳酸鉀是一種強氧化劑，氧化還原電位(MnO4-/MnO2)在酸性條件下為1.70V，在堿性條件下為0.59V，它不但能有效去除水中易氧化的有機物(如烯烴、酚、醛等)，對難氧化的有機污染物(如雜環(huán)化合物、硝基化合物和多環(huán)芳烴等)也有良好的去除效果。其作用主要表現在高錳酸鉀破壞難降解有機物的長(cháng)鏈，使之分解為小分子有機物。

馬軍等和姜成春等對高錳酸鉀氧化去除水中致突變物質(zhì)、去除水中有機污染物 (如丙烯酞、苯酚、問(wèn)苯二酚等)等方面進(jìn)行了系統深入的研究，為高錳酸鉀預氧化給水處理技術(shù)的進(jìn)一步深入研究和開(kāi)發(fā)奠定了堅實(shí)的基礎。本文采用高錳酸鉀為氧化劑.對高錳酸鉀降解該生化出水的 影響因素進(jìn)行了探討。

1.材料與方法

1.1廢水水質(zhì)

試驗所用廢水為江蘇某生物制藥廠(chǎng)生化反應二沉池出水，外觀(guān)為黃色，色度為20倍，有較強烈異昧。主要含有苯系物。pH值在7左右，無(wú)機氯鹽(主要為NaC1、CaC12)的質(zhì)量濃度約為13 000mg/L.COD的質(zhì)量濃度為500~600mg/L。

1.2試劑及儀器

高錳酸鉀、氫氧化鈉、硫酸溶液均為分析純。試驗設備為85-2恒溫磁力攪拌器。

1.3試驗方法

取水樣100 mL放于燒杯中.用硫酸或氫氧化鈉調節pH值，加入高錳酸鉀，放于恒溫磁力攪拌器攪拌一定時(shí)間，加入氫氧化鈉調節pH值以去除多余的高錳酸鉀及錳離子，繼續攪拌一段時(shí)間后過(guò)濾，分析水樣的色度及COD。試驗在一定范圍內考察了高錳酸鉀投加量、pH值、溫度及反應時(shí)間對高錳酸鉀氧化效果的影響。

1．4分析方法

COD：重鉻酸鉀法：色度：稀釋倍數法。

2結果與討論

2．1高錳酸鉀投加量的影響

高錳酸鉀投加量對去除有機物影響較大，因而試驗首先不調節水樣pH值．室溫下投加不同量的高錳酸鉀，反應30min，去除干擾離子后測量過(guò)濾液的COD濃度和色度。如圖l所示。

由圖1知．隨著(zhù)高錳酸鉀量的增加．有機物和色度的去除速率也隨著(zhù)增大，但當增加到2．4g／L時(shí)則趨于穩定。研究表明，高錳酸鉀的除污染效能一般包括三個(gè)方面：①與有機物間的直接氧化作用；②在反應過(guò)程中形成的新生態(tài)二氧化錳對微量有機物的吸附與催化作用；③在反應過(guò)程中產(chǎn)生的介穩狀態(tài)中間產(chǎn)物的氧化作用…。該水樣主要污染物為苯系大分子，因而高錳酸鉀主要靠間接氧化作用使大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，進(jìn)而將其降解。因為高錳酸鉀本身就有顏色，如果高錳酸鉀加入過(guò)多，會(huì )使色度增大。綜合考慮處理效果及運行成本，選擇高錳酸鉀的最佳投加量為2．6g／L。

2．2pH值的影響

由于pH值會(huì )影響氧化還原體系的氧化還原電位，因此，試驗時(shí)調節不同的pH值以考察pH值對有機污染物去除的影響。為確定最佳pH值，室溫下按2．6g／L的比例加入固體高錳酸鉀，反應30min．去除干擾離子后．測量過(guò)濾液的COD濃度和色度。如圖2所示。

由圖2可知，在弱酸性條件下高錳酸鉀對有機物的去除率遠低于中性條件，而且越往酸性區或堿性區移動(dòng)，去除效果越好。這是因為H濃度能影響該體系氧化還原電位．在酸性條件下，酸性越強高錳酸鉀的氧化還原電位越高，其氧化能力越強，有利于去除有機物；在堿性條件下，由于OH一的存在，Mn04-與OH一作用生成•OH，使得反應速度加快。

高錳酸鉀在中性條件下的半反應式為：Mn04-+2H20+3e一=MnO2+4OH一(1)

由半反應式可得，高錳酸鉀在接近中性條件下的最大特點(diǎn)是反應有過(guò)渡態(tài)無(wú)定型錳(簡(jiǎn)稱(chēng)新生態(tài)水合二氧化錳)的生成，這種新生態(tài)水合二氧化錳對高錳酸鉀氧化過(guò)程還有催化作用，從而增加了對有機污染物的去除。有關(guān)新生態(tài)水合二氧化錳的除污染能力已經(jīng)被證實(shí)[5-6]，因而中性條件下，高錳酸鉀也有較好的處理效果。對于水樣的色度，在弱酸性條件下，高錳酸鉀氧化效果較差。有部分高錳酸鉀未參加反應，因其本身是紅色，使得水樣色度去除率降低。但隨著(zhù)pH值的升高，高錳酸鉀的氧化能力加強，色度的去除率也隨著(zhù)升高。試驗選擇中性條件進(jìn)行反應，即不調節水樣的pH值。

2．3溫度的影響

試驗中控制不同的反應溫度，以觀(guān)察溫度對有機物去除率的影響。不同溫度下按2．6g／L的比例加入固體高錳酸鉀，反應3Orain，去除干擾離子后．測量過(guò)濾液的COD濃度和色度。如圖3所示。

從圖3可知溫度對該氧化過(guò)程和色度的影響較小因而試驗選取室溫為反應條件。

2．4反應時(shí)間的影響

試驗中控制不同的反應時(shí)間，以觀(guān)察反應時(shí)間對有機物去除率的影響。室溫下按2．6g／L的比例加入固體高錳酸鉀，控制不同的反應時(shí)間，去除干擾離子后，測量過(guò)濾液的COD濃度和色度。如圖4所示。

圖4反映了高錳酸鉀的氧化時(shí)間對降低水中有機物的影響情況。隨著(zhù)反應時(shí)間的增長(cháng)，有機物和色度的去除率在增加，且開(kāi)始時(shí)增加較快，13rain后趨于緩和，可能是由于在氧化過(guò)程中，體系沒(méi)有從環(huán)境中獲得額外的能量，體系總能量一定，總的活化分子數也基本恒定，隨著(zhù)反應的進(jìn)行，活化分子數量在減少，從而在單位時(shí)間內發(fā)生有效碰撞的分子數也在減少。致使在單位時(shí)間內去除率增加量減少，在宏觀(guān)上表現為在一定的反應時(shí)間后，去除率隨時(shí)間的變化逐漸趨于平緩。最終反應時(shí)間選為3Orain。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

2．5藥劑費用估算

高錳酸鉀法處理制藥生化出水最主要的運行費用是藥劑高錳酸鉀的費用，按最佳條件下的藥用量2．6g／L計，工業(yè)高錳酸鉀的價(jià)格按16300元／f(工業(yè)級)計，則處理每噸水的藥劑費用為42．38元。

3結論

高錳酸鉀深度處理生物制藥生化粗水具有凈化效果好、見(jiàn)效快、運行管理方便、易于與我國現行的傳統常規水處理工藝銜接等優(yōu)點(diǎn)。本試驗中，在室溫、中性條件下，高錳酸鉀投加量為2．6g／L，反應時(shí)間為30min。此時(shí)可將水樣色度由原來(lái)的2O倍變?yōu)?；COD去除率為82％，可大幅度降低后續膜處理的負荷。

反應過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化錳廢渣應妥善處理，可考慮將其外售。高錳酸鉀價(jià)格相對較高，處理每噸水的藥劑費用為42．38元，如果水量較大，用高錳酸鉀進(jìn)行氧化將會(huì )大大增加處理成本。因而該種方法在推廣方面存在一定問(wèn)題。(谷騰水網(wǎng))