１、引言

馬鈴薯在我國許多地區(qū)廣泛種植。馬鈴薯產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展迅速，但其工藝廢水含有大量的有機(jī)物，主要是溶解性的淀粉和少量蛋白質(zhì)，一般沒有毒性，但ＣＯＤ很高，通常為１００００～４００００ｍｇ／Ｌ，不加處理直接排放將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。由于，馬鈴薯產(chǎn)區(qū)主要集中在北方地區(qū)，而淀粉生產(chǎn)加工期１００ｄ左右，且氣溫較低，采用生化法處理較困難。因此，采用物化法處理這類廢水更有前景。

２、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及儀器

２．１ 測試項(xiàng)目及方法

蛋白質(zhì)（考馬斯亮藍(lán)法），ＣＯＤ（重鉻酸鉀法）。

２．２ 實(shí)驗(yàn)儀器

ＪＪ－２組織搗碎勻漿機(jī)；７２１分光光度計(jì)；ＪＪ２４六聯(lián)電動(dòng)攪拌器；ｐＨ－２ＦｐＨ值計(jì)。

３、實(shí)驗(yàn)方法

３．１ 淀粉廢水

按土豆與水３∶１的比例，經(jīng)過１５ｍｉｎ粉碎磨漿后過濾并靜沉１ｈ，取上清液作為試驗(yàn)水樣。控制水樣的蛋白質(zhì)含量在６０００～８０００ｍｇ／Ｌ左右，ＣＯＤｃｒ值在１８０００～２４０００ｍｇ／Ｌ左右。此模擬廢水對應(yīng)于馬鈴薯淀粉生產(chǎn)過程中排出的濃蛋白廢液。

３．２ 蛋白分離

分取一定量水樣在相同攪拌條件下加入不同量的硫酸或聚合硫酸鐵，靜置４５ｍｉｎ后分取上清液測定蛋白質(zhì)含量和ＣＯＤｃｒ值。

４、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

４．１ 酸析法

用濃硫酸和蒸餾水按１∶１的體積比配置成（１＋１）硫酸用于實(shí)驗(yàn)，向各燒杯中加入等量水樣，在不同加酸量下均先以１２０ｒ／ｍｉｎ的轉(zhuǎn)速快速攪拌１ｍｉｎ，再以６０ｒ／ｍｉｎ的轉(zhuǎn)速攪拌２ｍｉｎ。不同加酸量對蛋白質(zhì)及ＣＯＤｃｒ的去除結(jié)果如圖１所示。

圖１的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著硫酸量的增加，蛋白質(zhì)和ＣＯＤｃｒ的去除率也均增大，但投加量大于４ｍｌ／Ｌ（廢水）以后趨于平緩，去除率不再增加。考慮到經(jīng)濟(jì)費(fèi)用問題，因此（１＋１）硫酸量在４ｍｌ／Ｌ（廢水）時(shí)效果最好。同時(shí)，隨著蛋白質(zhì)去除率的提高ＣＯＤｃｒ去除率也在提高，二者去除率滿足２．５∶１左右的關(guān)系，其絕對值的比值約在１∶１．２左右，表明酸析法沉淀物中幾乎均為蛋白質(zhì)而其它有機(jī)物含量很少。

４．２ 聚合硫酸鐵絮凝法

實(shí)驗(yàn)采用液體聚合硫酸鐵（ＧＢ），由于馬鈴薯廢水原水樣的ｐＨ值為５．５～６，滿足聚合硫酸鐵作用范圍，因此直接投加。在不同投加量下均先以１５０ｒ／ｍｉｎ的轉(zhuǎn)速快速攪拌１ｍｉｎ，再以６０ｒ／ｍｉｎ的轉(zhuǎn)速攪拌５ｍｉｎ。

圖２的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ＰＦＳ投加量為１．４ｍｌ／Ｌ（廢水）時(shí)，蛋白質(zhì)和ＣＯＤｃｒ的去除率同時(shí)達(dá)到最高值，隨著蛋白質(zhì)去除率的提高ＣＯＤｃｒ的去除率也在提高，它們之間滿足２∶１左右的關(guān)系，其絕對值的比值約在１∶１．６左右，表明絮凝法沉淀物中既有蛋白質(zhì)也有其它有機(jī)物。ＰＦＳ對廢水蛋白質(zhì)及ＣＯＤｃｒ的去除率是隨著投藥量的增大先增加后降低。當(dāng)聚鐵的投藥量不足時(shí)，則膠體顆粒的粘附、架橋、網(wǎng)捕作用都不充分，膠粒不能充分地發(fā)生凝聚；當(dāng)加入過量的聚鐵時(shí)，膠體顆粒過量的吸附帶正電荷的ＰＦＳ，大量的高分子包圍了膠粒，阻止了膠粒之間互碰聚沉，產(chǎn)生了“膠體保護(hù)”作用。同時(shí)，聚合硫酸鐵投至適量后，再繼續(xù)增加其投量，則會(huì)增加廢水的色度，并且廢水中形成的絮體也難以下沉。

４．３ 酸析與ＰＦＳ絮凝對去除廢水中蛋白質(zhì)及ＣＯＤｃｒ的比較

由圖３可以看出，采用加酸與加ＰＦＳ對蛋白質(zhì)的去除率分別為４８．４８％和５１．２７％，對ＣＯＤｃｒ的去除率分別為２０．９７％和２７．８５％，因此加ＰＦＳ比加酸對廢水蛋白質(zhì)及ＣＯＤｃｒ的去除率都稍高。從經(jīng)濟(jì)角度看，采用加（１＋１）硫酸法處理噸廢水費(fèi)用為１．５元／ｔ左右，采用加ＰＦＳ法處理噸廢水費(fèi)用為２．３元／ｔ左右，則采用加酸法較經(jīng)濟(jì)。從蛋白質(zhì)再利用方面考慮，加酸法沉淀出的蛋白較安全可靠。

５、結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)室模擬馬鈴薯淀粉廢水水樣，分別采用加（１＋１）硫酸和聚合硫酸鐵的方法對廢水中蛋白質(zhì)及ＣＯＤｃｒ的去除效果進(jìn)行研究。結(jié)果表明：加ＰＦＳ對廢水蛋白質(zhì)及ＣＯＤｃｒ的去除率比加酸稍高，而從經(jīng)濟(jì)性和再利用角度看，加酸法更優(yōu)。加酸是使蛋白質(zhì)發(fā)生變性進(jìn)而沉淀，加ＰＦＳ則既有其水解出的重金屬離子使蛋白質(zhì)變性沉淀，又有其網(wǎng)捕等作用使蛋白質(zhì)沉淀。但是，從結(jié)果來看，二者對廢水中蛋白質(zhì)的去除率相差無幾，蛋白質(zhì)的去除率都穩(wěn)定在５０％左右而無法進(jìn)一步提高，究其原因，應(yīng)該從馬鈴薯廢水自身蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)考慮，可能為兩大類型，采用酸析及絮凝法均對一類蛋白起作用。同時(shí)，由于馬鈴薯粉碎工藝不同，實(shí)驗(yàn)中模擬水樣可能與實(shí)際有所偏差。馬鈴薯淀粉廢水通過加酸或ＰＦＳ處理后的水質(zhì)指標(biāo)均距排放標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)，水中有機(jī)物的含量仍然很高，必須再經(jīng)過后續(xù)處理達(dá)標(biāo)后才能排放。（來源：上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院第十市政設(shè)計(jì)院有限公司，蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院）