酵母廢水深度處理技術(shù)

酵母生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水是典型的難降解性廢水，目前國內幾乎沒(méi)有企業(yè)能將此類(lèi)廢水處理達標，且處理成本高。常規厭氧—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(guò)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(shí)又增加了污泥處理難度。

目前國內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(wèn)題。臭氧強化混凝作為深度處理手段常應用于飲用水和城市污水二級出水處理中。筆者試圖將臭氧強化混凝法應用在酵母廢水的深度處理中，以期達到降低混凝劑用量、減少污泥產(chǎn)生量的目的。

1 實(shí)驗部分
 
1.1 實(shí)驗水質(zhì)
 
實(shí)驗用水取自某酵母廠(chǎng)二級處理出水，COD為500~700 mg/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(shí)驗方法
 
（1）混凝劑的選擇。實(shí)驗選擇兩種常用的傳統無(wú)機混凝劑——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300 mL實(shí)驗廢水置于4個(gè)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、4 g/L，快速攪拌30 s（300 r/min），中速攪拌10 min（120 r/min），慢速攪拌5 min（50 r/min），靜置30 min后取上清液測定COD。硫酸鋁投加量分別為1、2、3、4、5 g/L，實(shí)驗方法同上。

（2）臭氧強化混凝實(shí)驗。首先進(jìn)行單獨臭氧氧化實(shí)驗，分別取1.5 L二級出水，調節臭氧發(fā)生器進(jìn)氣量為1 L/min，臭氧質(zhì)量濃度25 mg/L，臭氧投加量分別為60、120、180、240 mg/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1 L，混凝劑三氯化鐵的投加量分別取0.5、1.0、1.5 g/L，快速攪拌30 s（300 r/min），中速攪拌10 min（120 r/min），慢速攪拌5 min（50 r/min），靜置30 min后取上清液測定COD，同時(shí)烘干污泥并稱(chēng)重。同時(shí)還進(jìn)行了先混凝沉淀后臭氧氧化的實(shí)驗，混凝劑和臭氧的投加量與臭氧強化混凝實(shí)驗相同。

2 結果與討論
 
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。結果發(fā)現，兩種混凝劑都存在最佳投加量，三氯化鐵為2 g/L時(shí)，COD去除率為52.7%；硫酸鋁為4 g/L時(shí)，COD去除率為54.6%；繼續增大混凝劑投加量時(shí)COD去除率反而降低，原因是混凝劑過(guò)量會(huì )造成膠體吸附過(guò)多的反離子，使原來(lái)所帶負電荷變成正電荷，或使膠體表面飽和，從而導致膠體物質(zhì)的再次穩定，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 臭氧強化混凝實(shí)驗結果
 
在1.3實(shí)驗條件下，考察臭氧強化混凝與先混凝后臭氧氧化對COD的去除效果，結果見(jiàn)表 1、表 2。從表 1可以看出，臭氧投加量在60~240 mg/L時(shí)，COD去除率相差不大，均在50%左右，但后續混凝過(guò)程COD去除率卻明顯不同，這表明臭氧對有機物的去除是有限的，增加臭氧投加量并不能將有機物礦化，但此過(guò)程可能改變了有機物的結構，從而影響后續混凝過(guò)程。

表1 不同臭氧投加量下的強化混凝結果

 表2 不同三氯化鐵投加量下先混凝后臭氧氧化結果

 圖 1為不同臭氧投加量下的強化混凝效果，從圖 1可見(jiàn)，投加臭氧進(jìn)行強化混凝后COD去除率均比單獨混凝有所提高。臭氧投加量為60 mg/L、三氯化鐵投加量為1.5 g/L時(shí)COD去除率達到67.3%，比單獨三氯化鐵混凝（1.5 g/L）提高了5.2%；臭氧投加量為120 mg/L時(shí)只需0.5 g/L的三氯化鐵，COD去除率達到65.0%，比0.5、1.5 g/L單獨三氯化鐵混凝分別提高17.8%、6.5%；而三氯化鐵為0.5 g/L、臭氧投加量分別為180、240 mg/L時(shí)的COD去除率反而不如臭氧投加量為120 mg/L時(shí)的去除率高，原因可能為此時(shí)臭氧已過(guò)量，將水中大分子有機物氧化分解成小分子有機物，且其親水性增強，不利于混凝處理，反而需要更多混凝劑。臭氧投加量為60 mg/L時(shí)，臭氧氧化作用不明顯，對混凝過(guò)程影響不大。

 圖 1 不同臭氧投加量下的強化混凝效果

為了明確臭氧的強化混凝過(guò)程，對臭氧強化混凝實(shí)驗結果與先混凝后臭氧氧化的實(shí)驗結果進(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，1.5 g/L三氯化鐵混凝后投加60 mg/L臭氧的去除效果最好，COD去除率為71.2%，但此時(shí)三氯化鐵的投加量大；1.0 g/L三氯化鐵混凝后投加60 mg/L臭氧的COD去除率為63.8%；0.5 g/L三氯化鐵混凝后投加120 mg/L臭氧的去除效果較單獨混凝沒(méi)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1.0 g/L、臭氧投加量60 mg/L，此時(shí)COD去除率為63.8%。

由于混凝工藝會(huì )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，結果見(jiàn)表 3。

表3 臭氧強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60 mg/L、1.0 g/L時(shí)，臭氧強化混凝效果不如先混凝后臭氧氧化，原因為此時(shí)臭氧投加量偏低，未起到很好的強化混凝作用，但化學(xué)污泥量可減少50%以上。當臭氧、三氯化鐵投加量分別為120 mg/L、0.5 g/L時(shí)，臭氧強化混凝效果明顯好于先混凝后臭氧氧化，同時(shí)可減少50%以上的化學(xué)污泥量，且可比單獨混凝過(guò)程減少約60%的三氯化鐵用量。由此可見(jiàn)，在適宜的投加量下，臭氧可以強化混凝過(guò)程，提高處理效果，同時(shí)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，結果表明：臭氧強化混凝、先混凝后臭氧氧化、單獨混凝的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、5.7 g/L。

（1）臭氧發(fā)生器采用氧氣源。1 kg O3的用電量為16 kW·h，按照電費價(jià)格0.7元/（kW·h）、FeCl3（按六水三氯化鐵計）價(jià)格2 500元/t計算，可得3種方法的噸水處理費用，見(jiàn)表 4。

表4 采用氧氣源時(shí)3種方法的處理費用 元/t

 （2）臭氧發(fā)生器采用空氣源。1 kg O3的用電量為20 kW·h，按照電費價(jià)格0.7元/（kW·h）、FeCl3（按六水三氯化鐵計）價(jià)格2 500元/t計算，可得3種方法的噸水處理費用，見(jiàn)表 5。

 由表 3~表 5可見(jiàn)，最優(yōu)條件下單獨混凝的COD去除率不到60%，處理費用最高，為3.8元/t。臭氧強化混凝處理效果最好，且處理費用最低，采用氧氣源臭氧發(fā)生器時(shí)，處理費用為2.5元/t，采用空氣源時(shí)處理費用為2.9元/t，比先混凝后臭氧氧化分別減少0.7、0.4元/t費用，比單獨混凝分別減少1.3、0.9元/t費用。同時(shí)臭氧強化混凝所產(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。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

因此，從處理效果和經(jīng)濟性方面考慮，臭氧強化混凝應用在酵母廢水的深度處理是可行的。

3 結論
 
（1）混凝處理酵母廢水二級出水時(shí)，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120 mg/L、0.5 g/L時(shí)，臭氧強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混凝過(guò)程減少60%以上。（3）在3種方法的最優(yōu)條件下，臭氧強化混凝的噸水處理費用最低，尤其是臭氧發(fā)生器采用氧氣源時(shí)，處理費用為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)污泥處理費用，則臭氧強化混凝總處理費用更明顯低于其他2種方法。