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)奠定了堅實的基礎(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。試驗設(shè)備為85-2恒溫磁力攪拌器。
 
1.3試驗方法
 
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。因為高錳酸鉀本身就有顏色，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。這是因為H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[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選取室溫為反應(yīng)條件。
 
2．4反應(yīng)時間的影響
 
試驗中控制不同的反應(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。
 
2．5藥劑費用估算
 
高錳酸鉀法處理制藥生化出水最主要的運行費用是藥劑高錳酸鉀的費用，按最佳條件下的藥用量2．6g／L計，工業(yè)高錳酸鉀的價格按16300元／f(工業(yè)級)計，則處理每噸水的藥劑費用為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。本試驗中，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。高錳酸鉀價格相對較高，處理每噸水的藥劑費用為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。