对Vc母液降解实验的研究

刘链

摘 要：通过分析现有Vc母液，结合现场废水处理系统的工艺流程，参考母液和调节池水量的体积进行相应的比例混合处理。混合后，利用现有污水处理系统模拟处理混合后的水样，明确出水水样是否达到排放标准。后续水样经过芬顿处理实验后，验证了芬顿处理水样出水合格的可能性。

关键词：Vc废母液；生物处理；曝气时间；芬顿实验

中图分类号：X787 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.094

目前，国内Vc生产采用的是2步发酵工艺，以山梨酸、玉米浆、多种无机盐、盐酸、乙醇和丙酮等18种原料为主，经过发酵、提取、转化、精制而成，生产工艺复杂，原料平均利用率比较低。在生产过程中，没有利用的原料、副产物就变为高浓度的有机废水被排放。Vc废水主要有高浓度废水和低浓度废水2种。高浓度废水主要来自5种制药废液，即发酵菌丝体、提取母液、转化母液、精制母液和蒸醇残液；低浓度废水主要有酸洗废水、碱洗废水和车间冲洗水。废水整体呈酸性，并且COD的质量浓度很高。在提取、转化和精制的过程中，会产生大量的废母液，废母液中除了含有古龙酸和Vc这2种有用的成分外，还含有大量的葡萄糖、色素和有机杂酸等杂质。如果将这类废水直接排放到外界，就会严重污染环境。

此次实验的目的是研究本公司废母液经过现有设备处理后可达到的COD值。

1 材料、方法和过程

1.1 实验水质和装置

此次实验取前道车间产生的废母液，废母液的COD的质量浓度为800 000～1 200 000 mg/L，pH为2.00左右。实验使用的装置是有机玻璃材质的，系统采用底部进水、上部出水的方式完成实验，曝气装置采用曝气机配合曝气头曝气。实验装置如图1所示。

1.2 实验方法

江苏江山制药有限公司的污水处理工艺流程为：废水中和

后进入调节池，调节池用泵提升至加热池，再进入一级厌氧，然后进入二级厌氧，再经过一级好氧、二级好氧串联处理后，在末端加入专用药剂和PAM，再进入氧化沉淀池沉淀，出水COD的质量浓度在60～100 mg/L之间。

实验模拟现场的废水处理工艺流程，水力停留时间、厌氧污泥数量和好氧污泥数量近似实际运行情况。取调节池进口水样和废母液混合，混合比例为280∶1，混合均匀后，调节pH值至7.0左右（6.5～7.8），并利用生长良好的厌氧罐区污泥以缩短启动时间，水力停留时间设置与现场一样——30 h。待厌氧反应结束后，取上清液，加入与现场沉降比一样量（水量11%）的好氧污泥和一定量的毛性填料后，开启曝气装置曝气。24 h后停止曝气，沉淀4 h后，取500 mL水样加入0.4 mL专用药剂后搅拌，沉淀10 min后再加入0.3 mL质量分数为0.1%的PAM溶液搅拌，沉淀30 min后，取上清液测量COD值。

芬顿实验：取500 mL水样，调节水样pH值至3.00左右。分别取100 mL水样加入一定量质量分数为8%的硫酸亚铁溶液混合均匀后，再加入一定量质量分数为30%的双氧水混合，待反应1 h后，加入NaOH溶液将pH值调节至10.00左右。待沉淀30 min后，取上清液测COD值。

1.3 分析方法

在实验过程中，COD值的测定采用的是标准方法，pH值则利用雷磁PHS-3C型pH计测定。

1.4 实验过程

实际运行数据记录完成后，将其制成表，如表1所示。

针对第一次好氧实验结果继续曝气，曝气40 h后，水样上清液的pH值为8.10，COD的质量浓度为425.04 mg/L。对比实验数据发现，好氧24 h和40 h只降解了质量浓度为52.62 mg/L的COD。由此可见，单纯持续曝气效果并不理想。

鉴于此，进行第二次实验。在实验中，增加了少量滤料。从COD去除率中也可以看出，第二次实验效果好于预期。由于生物的适应性能力比较强，所以，第二次实验效果比较好。

在第二次实验的基础上，好氧继续曝气，曝气40 h后，水样上清液的pH值为8.10，COD的质量浓度为318.53 mg/L。此时，向水样中加入5 mL的废母液，测试废母液直接通过好氧方式分解的可行性。实验结果如表2所示。

1.5 后续实验

使用好氧出水直接进行后续的芬顿实验。

当好氧出水pH值为8.17，COD的质量浓度为520.24 mg/L时，好氧出水芬顿实验确定硫酸亚铁和双氧水的比例如表3所示。

当好氧出水pH值为7.92，COD的质量浓度为544.58 mg/L时，好氧出水芬顿实验确定COD和双氧水比例如表4所示。

取芬顿实验出水（130.81 mg/L）进行氧化沉淀实验，溶液颜色明显加深，沉淀30 min后无沉淀物析出。

在氧化沉淀的基础上进行芬顿实验。

好氧实验出水pH值为8.02，COD的质量浓度为459.64 mg/L，氧化沉淀反应后，COD的质量浓度为290.30 mg/L，具体数据如表5所示。

2 结论

目前，工厂的废母液因为COD的质量浓度太高，所以，稀释280倍后，直接利用现有生物处理系统无法使其达到国家要求的排放标准，即COD≤100 mg/L。

在好氧系统中，废母液含有良好的生物滤料和充足的填料，曝气超过40 h后，出水COD的质量浓度为实验中最好的数据，即318.53 mg/L。而母液直接利用好氧的方式，曝气超过90 h也可以达到现有系统的处理效果。这证明，母液中含有难以生化的物质，如果采用常规的生物降解方式，那么，需要足够长的时间才能达到效果。

废母液经过实验段的好氧系统后，COD通过芬顿实验（双氧水与硫酸亚铁比例为1∶1，双氧水与COD比例为1.5∶1）可以达到74%的去除率。在系统运行的过程中，它会受到一系列相关因素的影响。好氧出水COD的实验效果比较好，预计出水效果可以达到国家排放标准。

芬顿实验过后，可采用氧化沉淀实验，因为溶液中相应的悬浮物都已去除，不适合再使用氧化沉淀反应用去除COD。如果在氧化沉淀实验后使用芬顿，该实验只有脱色效果，对去除COD无效果。

总之，将废母液经过生物处理后的废水直接进行芬顿实验，在双氧水与硫酸亚铁比例为1∶1、双氧水与COD比例为1.5∶1的情况下，芬顿效果最好。如果直接采用氧化沉淀方法，则结果不符合国家排放标准，而经过芬顿处理后采用氧化沉淀或经过氧化沉淀后采用芬顿都没有效果，因为芬顿实验具有良好的脱色效果。

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〔编辑：白洁〕