酵母廢水深度處理技術
酵母生產過程產生的廢水是典型的難降解性廢水，目前國內幾乎沒有企業能將此類廢水處理達標，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，企業一般只能通過化學手段進行深度處理，如化學沉淀法，該方法所需的混凝劑投加量大，且產生大量化學污泥，增加了廢水處理成本，同時又增加了污泥處理難度。
目前國內外對酵母廢水深度處理方法研究較多的是化學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、減少污泥產生量的目的。
1實驗部分
1.1實驗水質
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無機混凝劑——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）臭氧強化混凝實驗。首先進行單獨臭氧氧化實驗，分別取1.5L二級出水，調節臭氧發生器進氣量為1L/min，臭氧質量濃度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化混凝實驗相同。
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。結果發現，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，使原來所帶負電荷變成正電荷，或使膠體表面飽和，從而導致膠體物質的再次穩定，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臭氧強化混凝實驗結果
在1.3實驗條件下，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，但后續混凝過程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，但此過程可能改變了有機物的結構，從而影響后續混凝過程。
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，投加臭氧進行強化混凝后COD去除率均比單獨混凝有所提高。臭氧投加量為60mg/L、三氯化鐵投加量為1.5g/L時COD去除率達到67.3%，比單獨三氯化鐵混凝（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去除率達到65.0%，比0.5、1.5g/L單獨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化混凝效果
為了明確臭氧的強化混凝過程，對臭氧強化混凝實驗結果與先混凝后臭氧氧化的實驗結果進行了對比，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%。
由于混凝工藝會產生大量化學污泥，因此在最佳投加量下對兩種工藝的COD去除率、化學污泥產生量進行對比，結果見表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60mg/L、1.0g/L時，臭氧強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，未起到很好的強化混凝作用，但化學污泥量可減少50%以上。當臭氧、三氯化鐵投加量分別為120mg/L、0.5g/L時，臭氧強化混凝效果明顯好于先混凝后臭氧氧化，同時可減少50%以上的化學污泥量，且可比單獨混凝過程減少約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污泥產生量。
2.3不同方法的經濟分析
分別對3種工藝（均在最優條件下）的處理效果進行對比，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、5.7g/L。
（1）臭氧發生器采用氧氣源。1kgO3的用電量為16kW·h，按照電費價格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用，見表4。
表4采用氧氣源時3種方法的處理費用元/t
（2）臭氧發生器采用空氣源。1kgO3的用電量為20kW·h，按照電費價格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用，見表5。
由表3~表5可見，最優條件下單獨混凝的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，采用氧氣源臭氧發生器時，處理費用為2.5元/t，采用空氣源時處理費用為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。同時臭氧強化混凝所產生的化學污泥量也最少，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，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%以上的化學污泥產生量，三氯化鐵用量比單獨混凝過程減少60%以上。（3）在3種方法的最優條件下，臭氧強化混凝的噸水處理費用最低，尤其是臭氧發生器采用氧氣源時，處理費用為2.5元/t，其化學污泥量也僅為其他2種方法的一半，若考慮化學污泥處理費用，則臭氧強化混凝總處理費用更明顯低于其他2種方法。
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