Fenton试剂-硫酸镁深度处理酵母废水实验研究.doc

王汉道等：Fenton试剂-硫酸镁深度处理酵母废水实验研究 401Fenton试剂-硫酸镁深度处理酵母废水实验研究摘要：采用Fenton试剂-硫酸镁对广东某酵母厂经厌氧、好氧、缺氧处理后的酵母废水进行深度处理。实验结果表明：采用Fenton试剂，在初始pH值为9、H2O2用量为5.55 g/L、Fe2+加入量为1.41 g/L、反应时间为20 min的条件下，废水COD去除率达90%；继续采用硫酸镁对上清液进行处理，在调节pH为1111.5、加入硫酸镁0.251.0 g/L时，出水COD可降至138.0 mg/L，颜色清澈。出水水质可达到污水综合排放标准(GB 89781996)的二级标准。关键词：Fenton试剂；硫酸镁；酵母废水；深度处理中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）02-0399-03利用废糖蜜为原料生产酵母产生的酵母废水具有高COD、高色度的特点。国内生产酵母的厂家并不少，但酵母废水处理真正达标的范例却几乎没有，且在工程上实现酵母废水达标排放存在很大困难1-2。因此探寻适用的处理工艺，确保酵母废水达标排放，具有一定的现实意义。广东某酵母厂产生的高COD、高色度的酵母废水经厌氧、好氧、缺氧、化学沉淀处理后，排放仍不达标。根据废水生物处理的水质及工厂的实际情况，可在缺氧后增加新的工艺技术代替化学沉淀进行深度处理，使废水经改进后的工艺技术处理后能达到排放标准。本实验拟就新增加的工艺技术进行探讨，以期达到技术可行、经济合理的目的。这里笔者尝试采用Fenton试剂-硫酸镁联合对经缺氧处理后的酵母废水进行深度处理，取得了较好的结果。1 实验部分1.1 酵母废水水质实验所用废水取自广东某酵母厂缺氧池出水，其水质指标见表1。可以看出，该废水具有高COD、高色度、可生化性差的特征。1.2 分析方法COD：重铬酸钾法；色度：稀释倍数法；pH值：PHS-3C型精密pH计。1.3 试剂双氧水（质量分数30%，AR）；七水硫酸亚铁（CP），使用时用蒸馏水配成质量分数5%水溶液；七水硫酸镁（AR）,配制成5%的溶液。1.4 实验方法试验过程分两步进行，即首先利用Fenton试剂除去废水中大量的有机物，表现在COD的大幅度下降，确定最佳条件后取上清液再进行硫酸镁脱色试验，探讨适当条件以进一步脱色和降COD。具体步骤是：实验在HJ-6型磁力搅拌器上进行，取废水200 mL于500 mL烧杯中，调节pH值，搅拌时先加适量FeSO47H2O（5%溶液），然后缓慢加入适量H2O2（30%），反应一段时间，沉淀适当时间后测上清液COD。在上述实验最佳条件确定后，取0.9 L废水进行放大实验，取上清液100 mL，用Ca(OH)2调节溶液pH为1111.5，加入适量硫酸镁，反应一段时间，沉淀适当时间后测上清液COD和色度。2 实验结果与讨论2.1 Fenton试剂处理酵母废水最佳参数的确定 2.1.1 H2O2加入量与COD去除率的关系表1 废水水质指标Table 1 Quality of raw wastewater项目pHCODBOD5色度指标7.82300302500注：除pH，色度（倍）外，其余单位：mg/L在调节废水pH为3.5，Fe2+加入量固定为0.5 g/L，反应30 min，沉淀30 min的条件下，探讨不同H2O2加入量对废水COD去除率的影响，结果如图1所示。由图1（下页）可知，随着H2O2加入量的增加，COD去除率增加，但当H2O2达到5.55 g/L时COD去除率开始下降，这是由于增加H2O2用量一方面产生了更多的OH，提高了氧化能力，但如果H2O2用量过大时，OH和H2O2反应的机会增加，导致OH和H2O2浪费。故取5.55 g/L作为H2O2加入量的依据。2.1.2 硫酸亚铁(Fe2+)对COD去除率的影响 H2O2加入量取5.55 g/L，固定其他条件，改变Fe2+的加入量，探讨不同Fe2+加入量对废水COD去除率的影响，结果如图2所示。由图2可知，随着Fe2+加入量的增加，COD去除率增加，但当Fe2+达到1.41 g/L 时开始下降，故取1.41 g/L作为Fe2+加入量的依据。(H2O2)/(gL-1)图1 H2O2加入量对COD去除率的影响Fig. 1 Effect of H2O2 doses on COD removal rate(Fe2+)/(gL-1)图2 Fe2+加入量对COD去除率的影响Fig. 2 Effect of Fe2+ doses on COD removal rate2.1.3 初始pH值对COD去除率的影响表3 不同硫酸镁投量下的出水COD与色度Table 3 COD and colour in effluent at different doses Of magnesium sulfate(MgSO47H2O)/(gL-1)(COD)/(mgL-1)色度/倍0.25204.7250.5190.7140.75188.7161.0138.020图3 初始pH值对COD去除率的影响Fig. 3 Effect of pH on COD removal rateH2O2加入量取5.55 g/L，Fe2+加入量取1.41 g/L，固定其他条件，用5%氢氧化钠或盐酸调节废水pH值，探讨废水不同初始pH值对COD去除率的影响，结果如图3所示。由图3可知，随着废水初始pH的上升，废水COD去除率增加，但当pH为9时，COD去除率则显著下降，此时经Fenton试剂处理后上清液pH为3.3，这与文献3报道的Fenton试剂在pH=3附近达到最佳效果一致。故取废水初始pH=9作为选择的依据。2.1.4 反应时间对COD去除率的影响固定上述选定条件，改变反应时间，探讨反应时间对废水COD去除率的影响，结果见表2。表2 反应时间与COD去除率的关系Table 2 Effect of reaction time on COD removal rate反应时间/minCOD去除率/%1020304091.190.689.887.8综合实验结果和现场操作两方面考虑，反应时间选20 min较为适宜。这里由于沉淀稍慢，为保证沉淀效果，选择沉淀时间为1 h。2.2 硫酸镁处理废水实验条件的确定在2.1的最佳条件下处理酵母废水，可使COD降至240 mg/L左右，但颜色有点棕色，色度达210倍，因此第二步的任务是脱色及进一步降COD。通过初步实验和药剂筛选，选择硫酸镁作脱色剂，使用Ca(OH)2调节上清液pH为1111.5，探讨硫酸镁加入量对2.1上清液的处理效果，实验结果见表3。由表3可知，当加入硫酸镁的质量浓度在0.501.0 g/L（折算为七水硫酸镁的质量）时，溶液沉淀快，上清液COD都可降至200 mg/L以下，最低可达138.0 mg/L，颜色清澈，最低可达14倍。这是由于硫酸镁在pH9.8时，形成氢氧化镁沉淀，当pH达到11以上时，氢氧化镁沉淀完全，由于氢氧化镁强烈的吸附作用，加上氢氧化钙的协同作用4，使废水达到了既脱色又降COD的双重效果，稍稍调节出水pH后，出水水质达到国家污水综合排放标准(GB 89781996)的二级标准。从成本计，可取七水硫酸镁加入量为0.50 g/L。3 结论采用Fenton试剂-硫酸镁对广东某酵母厂经厌氧、好氧、缺氧处理后的酵母废水进行深度处理，在初始pH值为9、H2O2用量为5.55 g/L、Fe2+加入量为1.41 g/L、反应时间为20 min的条件下，废水COD去除率达90%，COD可降至240 mg/L左右；调节上清液pH为11至11.5、加入硫酸镁0.251.0 g/L时，处理水COD可降至138.0 mg/L，颜色清澈，处理水色度可达14倍。镁盐的脱色作用主要是在碱性条件下产生的氢氧化镁的强烈吸附作用所致。出水稍稍调节pH后水质可达到国家污水综合排放标准(GB 89781996)二级排放标准。参考文献：1 徐华, 吴文伟, 马林唐, 等. 酵母废水处理试验研究J. 给水排水, 2001, 5(21): 53-54.XU Hua, WU Wenwei, MA Lintang, et al. Experimental study on yeast wastewater treatmenJ. Water and Wastewater Engineering, 2001, 5(21): 53-54.2 张亚平, 韦朝海, 吴超飞, 等. 酵母废水的Fenton试剂氧化预处理J. 华南理工大学学报: 自然科学版, 2005, 12(33): 19-24.ZHANG Yaping, WEI Chaohai, WU Chaofei, et al. Oxidation pre-treatment of yeast wastewater by fenton reagentJ. Joumal of South China University of Technology: Natural Science Edition, 2005, 12(33): 19-24.3 杨春光, 赵景利, 殷学智, 等. Fenton试剂法处理甘氨酸废水中COD的研究J. 环境污染治理技术与设备, 2006, 7(3): 105-107.YANG Chunguang, ZHAO Jingli, YIN Xuezhi, et al. Study on Fenton reagent method treating COD of glycine wastewaterJ. Techniques and Equipment for Environment Pollution Control, 2006, 7(3): 105-107. 4 秦蓁, 乌锡康. 镁盐对水溶性阴离子染料废水的脱色研究J. 中国环境科学, 1994, 14(5): 356-360.QIN Zhen, WU Xikang. Study on decolorization of soluble anionic dyes wastewater by magnesium saltsJ. China Environmental Science, 1994, 14(5): 356-360.Study on advanced treatment of yeast wastewater by fenton reagent and magnesium sulfateWANG Handao1，HE Jinqiang1，XIAO Jibo21. Department of Foodstuff and Biological Engineering, Guangdong Light Industry College, Guangzhou 510300, China;2. College of Engineering, Zhejiang Forestry College, Hangzhou 311300, ChinaAbstract: Fenton reagent/ magnesium sulfate was used to treat yeast production wastewater after anaerobic, aerobic and anoxic treatment in a yeast plant in Guangdong province. The result shows that the COD removal rate of the wastewater is 90% when Fenton reagent is used with an initial pH of 9, a H2O2 mass concentration of 5.5 g/L, a Fe2+ mass concentration of 1.41 g/L and a reaction time of 20 min; then using magnesium sulfate to treat the supernatant, the effluent COD can be decreased to 138.0 mg/L, and the water colour being clear when the supernatant pH is controlled in the rang