醫(yī)藥廢水成分復(fù)雜、濃度和鹽分高、色度和毒性大，往往含有種類繁多的有機(jī)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(dāng)長的時間內(nèi)存留于環(huán)境中。江蘇某生物制藥廠為減少廢水外排.預(yù)上一套膜系統(tǒng)以回用本廠廢水處理系統(tǒng)出水。為減輕深化處理工藝負(fù)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(jī)物的濃度(使進(jìn)入膜系統(tǒng)廢水的COD的質(zhì)量濃度低于100 mg/L)。高錳酸鉀是一種強(qiáng)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(jī)物(如烯烴、酚、醛等)，對難氧化的有機(jī)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(xiàn)在高錳酸鉀破壞難降解有機(jī)物的長鏈，使之分解為小分子有機(jī)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(jī)污染物 (如丙烯酞、苯酚、問苯二酚等)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，為高錳酸鉀預(yù)氧化給水處理技術(shù)的進(jìn)一步深入研究和開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。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(yàn)所用廢水為江蘇某生物制藥廠生化反應(yīng)二沉池出水，外觀為黃色，色度為20倍，有較強(qiáng)烈異昧。主要含有苯系物。pH值在7左右，無機(jī)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(yàn)設(shè)備為85-2恒溫磁力攪拌器。
1.3試驗(yàn)方法
取水樣100 mL放于燒杯中.用硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值，加入高錳酸鉀，放于恒溫磁力攪拌器攪拌一定時間，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值以去除多余的高錳酸鉀及錳離子，繼續(xù)攪拌一段時間后過濾，分析水樣的色度及COD。試驗(yàn)在一定范圍內(nèi)考察了高錳酸鉀投加量、pH值、溫度及反應(yīng)時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(shù)法。
2結(jié)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(jī)物影響較大，因而試驗(yàn)首先不調(diào)節(jié)水樣pH值．室溫下投加不同量的高錳酸鉀，反應(yīng)30min，去除干擾離子后測量過濾液的COD濃度和色度。如圖l所示。
由圖1知．隨著高錳酸鉀量的增加．有機(jī)物和色度的去除速率也隨著增大，但當(dāng)增加到2．4g／L時則趨于穩(wěn)定。研究表明，高錳酸鉀的除污染效能一般包括三個方面：①與有機(jī)物間的直接氧化作用；②在反應(yīng)過程中形成的新生態(tài)二氧化錳對微量有機(jī)物的吸附與催化作用；③在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的介穩(wěn)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?yàn)楦咤i酸鉀本身就有顏色，如果高錳酸鉀加入過多，會使色度增大。綜合考慮處理效果及運(yùn)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值會影響氧化還原體系的氧化還原電位，因此，試驗(yàn)時調(diào)節(jié)不同的pH值以考察pH值對有機(jī)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(yīng)30min．去除干擾離子后．測量過濾液的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(jī)物的去除率遠(yuǎn)低于中性條件，而且越往酸性區(qū)或堿性區(qū)移動，去除效果越好。這是因?yàn)镠濃度能影響該體系氧化還原電位．在酸性條件下，酸性越強(qiáng)高錳酸鉀的氧化還原電位越高，其氧化能力越強(qiáng)，有利于去除有機(jī)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(yīng)速度加快。
高錳酸鉀在中性條件下的半反應(yīng)式為：Mn04-+2H20+3e一=MnO2+4OH一(1)
由半反應(yīng)式可得，高錳酸鉀在接近中性條件下的最大特點(diǎn)是反應(yīng)有過渡態(tài)無定型錳(簡稱新生態(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程還有催化作用，從而增加了對有機(jī)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(yīng)，因其本身是紅色，使得水樣色度去除率降低。但隨著pH值的升高，高錳酸鉀的氧化能力加強(qiáng)，色度的去除率也隨著升高。試驗(yàn)選擇中性條件進(jìn)行反應(yīng)，即不調(diào)節(jié)水樣的pH值。
2．3溫度的影響
試驗(yàn)中控制不同的反應(yīng)溫度，以觀察溫度對有機(jī)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(yīng)3Orain，去除干擾離子后．測量過濾液的COD濃度和色度。如圖3所示。
從圖3可知溫度對該氧化過程和色度的影響較小因而試驗(yàn)選取室溫為反應(yīng)條件。
2．4反應(yīng)時間的影響
試驗(yàn)中控制不同的反應(yīng)時間，以觀察反應(yīng)時間對有機(jī)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(yīng)時間，去除干擾離子后，測量過濾液的COD濃度和色度。如圖4所示。
圖4反映了高錳酸鉀的氧化時間對降低水中有機(jī)物的影響情況。隨著反應(yīng)時間的增長，有機(jī)物和色度的去除率在增加，且開始時增加較快，13rain后趨于緩和，可能是由于在氧化過程中，體系沒有從環(huán)境中獲得額外的能量，體系總能量一定，總的活化分子數(shù)也基本恒定，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，活化分子數(shù)量在減少，從而在單位時間內(nèi)發(fā)生有效碰撞的分子數(shù)也在減少。致使在單位時間內(nèi)去除率增加量減少，在宏觀上表現(xiàn)為在一定的反應(yīng)時間后，去除率隨時間的變化逐漸趨于平緩。最終反應(yīng)時間選為3Orain。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2．5藥劑費(fèi)用估算
高錳酸鉀法處理制藥生化出水最主要的運(yùn)行費(fèi)用是藥劑高錳酸鉀的費(fèi)用，按最佳條件下的藥用量2．6g／L計(jì)，工業(yè)高錳酸鉀的價(jià)格按16300元／f(工業(yè)級)計(jì)，則處理每噸水的藥劑費(fèi)用為42．38元。
3結(jié)論
高錳酸鉀深度處理生物制藥生化粗水具有凈化效果好、見效快、運(yùn)行管理方便、易于與我國現(xiàn)行的傳統(tǒng)常規(guī)水處理工藝銜接等優(yōu)點(diǎn)。本試驗(yàn)中，在室溫、中性條件下，高錳酸鉀投加量為2．6g／L，反應(yīng)時間為30min。此時可將水樣色度由原來的2O倍變?yōu)?；COD去除率為82％，可大幅度降低后續(xù)膜處理的負(fù)荷。
反應(yīng)過程中產(chǎn)生的二氧化錳廢渣應(yīng)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(fèi)用為42．38元，如果水量較大，用高錳酸鉀進(jìn)行氧化將會大大增加處理成本。因而該種方法在推廣方面存在一定問題。(谷騰水網(wǎng))
