微電解+改良芬頓法處理乳化液廢水試驗研究

譚淑英

（廣東廣深環(huán)?？萍加邢薰?廣東廣州 510663）

引言

部分金屬機械在加工生產(chǎn)過程中，會一定量的乳化液廢水，該廢水處理難度大，可生化性差，特點是水量少、有機污染物濃度高、油脂含量多等。

本研究主要針對廣州某機械加工企業(yè)產(chǎn)生的乳化液廢水處理項目開展前期實驗性研究。查閱相關(guān)文獻(xiàn)[2-7]，結(jié)合實際情況進(jìn)行分析后，提出采用“微電解+改良Fenton氧化處理”的組合工藝處理該乳化液廢水。

1 工程概況

項目：廣州某機械加工乳化液廢水。

1.1 水質(zhì)

該乳化液廢水水質(zhì)具體：pH:8.0~9.0，CODCr:15000~20000mg/L。

1.2 實驗步驟

試驗步驟：按照正交試驗的設(shè)計表分別取多個500ml乳化液水樣，加入鐵炭填料（微電解成品填料），曝氣不同時間后，再分別加入不同量的10%硫酸亞鐵和30%雙氧水進(jìn)行芬頓氧化，攪拌反應(yīng)不同時間，加入不同量的PAC、PAM后混凝沉淀，進(jìn)行靜置沉淀后，取上清液分別測試pH、COD等。

微電解反應(yīng)罐內(nèi)投加相同比例的鐵碳填料，采用小型曝氣機進(jìn)行空氣攪拌，安裝曝氣管網(wǎng)于反應(yīng)器底層，氣水比采用：5～8:1。通過控制雙氧水投加量和反應(yīng)時間調(diào)整測試芬頓氧化過程。

1.3 試驗方法

微電解+改良Fenton氧化反應(yīng)的主要影響因數(shù)有雙氧水投加比例（雙氧水:CODCr，質(zhì)量比）、微電解+改良Fenton氧化處理的pH值、反應(yīng)時間等。本試驗采用正交試驗設(shè)計方法進(jìn)行試驗分析，見表1；

表 1 L（33）正交設(shè)計表

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 正交試驗結(jié)果

正交試驗結(jié)果如表2所示：

表 2 L（33）正交試驗結(jié)果

采用簡單直觀分析法對正交實驗結(jié)果進(jìn)行分析顯示。表2中，I1表示某個因素第i水平的實驗結(jié)果之和，表2中三因素的I1值，求出極差Rj，極差越大表示該因素對去除率影響越大。由此得出，三因數(shù)對去除率影響大小為：A>B>C，雙氧水:CODCr的A(質(zhì)量比)最佳組合為：A3B1C3。

2.2 COD去除率與反應(yīng)時間的關(guān)系

本實驗的初始條件：微電解反應(yīng)pH值為3.5，雙氧水:CODCr的質(zhì)量比（A）為1.2:1。調(diào)整微電解+改良芬頓氧化的總反應(yīng)時間，通過測定COD去除率，確定合適的反應(yīng)時間。試驗結(jié)果如圖1所示，在反應(yīng)時間前6h，COD的去除率與反應(yīng)時間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。在反應(yīng)時間6h時，COD的去除率可達(dá)到90%以上。

圖1

2.3 COD去除率與微電解反應(yīng)pH值的關(guān)系

本實驗的初始條件：雙氧水:CODCr的質(zhì)量比（A）為1.2:1，反應(yīng)時間為6h。調(diào)整微電解反應(yīng)不同的pH值，通過測定COD去除率，確定最佳反應(yīng)的pH值。試驗結(jié)果如圖2所示，（1）COD的去除率與微電解反應(yīng)pH值呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，pH值越低，COD的去除率則越高。（2）在酸性條件下pH 3-4，微電解反應(yīng)可以得到較高的COD去除率。

圖2

3 反應(yīng)機理探討

3.1 電極反應(yīng)過程

根據(jù)團(tuán)隊之前的試驗論文原理探討[4-7]，微電解工藝電極反應(yīng)過程如下：

陽極（Fe）：Fe-2e→Fe2+；E0（Fe2+/Fe）=-0.44V

陰極（C）：2H++2e→H2（酸性溶液中）E0（Fe2+/Fe）=-0.44V

充氧時：O2+4H-+4e→ 2H2O（酸性溶液中） E0（O2/H2O）=+1.23V

O2+4H-+4e→ 4OH-（堿性或中性溶液中） E0（O2/H2O）=+0.44V

由上述電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位可知，在酸性充氧條件下標(biāo)準(zhǔn)電極點位最大，電化學(xué)腐蝕反應(yīng)進(jìn)行最快。同時，由于亞鐵的生成，在一定程度上克服了陽極的極化反應(yīng)，促進(jìn)了鐵的電化學(xué)腐蝕進(jìn)程。

3.2 Fenton氧化效應(yīng)[4-7]

電化學(xué)氧化反應(yīng)過程中，在有氧的情況下，陰極產(chǎn)生大量新生態(tài)H·和OH·等自由基是強氧化基團(tuán)，在偏酸的條件下，能與廢水中許多有機污染物組分發(fā)生強烈的氧化還原反應(yīng)，使廢水中大分子有機物發(fā)生斷鏈降解成小分子物質(zhì)。

結(jié)語

（1）微電解+芬頓氧化處理工藝是兩種強氧化工藝的結(jié)合，微電解過程產(chǎn)生的新生態(tài)的亞鐵、羥基自由基等具有氫氧化性，及催化性能的氧化態(tài)物質(zhì)，給后續(xù)芬頓氧化提供了足夠的催化劑及氧化劑；兩者結(jié)合具有很強的氧化還原作用，起Fenton氧化效應(yīng)，對乳化液的去除具有良好的效果。

（2）微電解+芬頓氧化處理乳化液廢水的最佳工藝條件是雙氧水:CODCrA(質(zhì)比)1.2:1，pH值3.5，反應(yīng)時間6h。COD的去除率高達(dá)到90%。

（3）本試驗微電解+芬頓氧化處理工藝具有COD去除率高，處理設(shè)備簡單等優(yōu)點，但運行成較高，適用于難降解的高濃度有機廢水預(yù)處理系統(tǒng)，在實際工程應(yīng)用中具有一定的推廣使用價值。