超聲波氧化對(duì)有機(jī)廢水預(yù)處理的效果研究

摘 """""要：通過(guò)優(yōu)化超聲波功率、溶液pH"值、氧化劑種類和濃度、反應(yīng)時(shí)間和溫度等影響有機(jī)廢水降解效率的因素，確定最佳預(yù)處理?xiàng)l件為：超聲功率為150"W，pH為6，加入1%的H₂O₂，預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間為25"min，反應(yīng)溫度為50"℃，COD總?cè)コ史€(wěn)定在89%左右，其他污染物去除率穩(wěn)定在80%以上。

關(guān) "鍵 "詞：超聲波氧化；有機(jī)廢水；預(yù)處理

中圖分類號(hào)：X703 """"文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A """"文章編號(hào)： 1004-0935（2024）07-1035-03

小規(guī)模涉水企業(yè)排放的有機(jī)廢水中含有大量的COD和SS等污染物，可生化性較差。如不進(jìn)行預(yù)處理，提高其可生化性，很難使之達(dá)標(biāo)排放。目前一般多采用投加聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺的加藥絮凝沉淀技術(shù)來(lái)對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理，使用的化學(xué)藥品有污染環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)。超聲波能夠加速有機(jī)污染物的降解，與傳統(tǒng)的物理法和生化法相比，更是具有高效率、操作簡(jiǎn)便、對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染等特點(diǎn)。針對(duì)超聲波氧化的原理、設(shè)備及應(yīng)用已有了深入的研究^[1-4]。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，采用超聲波與催化氧化等技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用對(duì)有機(jī)廢水厭氧和好氧生化階段進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)優(yōu)化超聲波功率、溶液pH、氧化劑種類和濃度、反應(yīng)時(shí)間和溫度等影響超聲污染物降解效率的因素，來(lái)確定最佳預(yù)處理?xiàng)l件，為后續(xù)的生物處理提供有利條件，以期為有機(jī)廢水預(yù)處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

1 "實(shí)驗(yàn)部分

1.1 "實(shí)驗(yàn)部分

722N分光光度計(jì)、XJ-Ⅲ型COD/TP/TP消解儀，韶關(guān)市明天環(huán)保儀器有限公司；密閉消解管，梅特勒AB54-S電子天平，小型曝氣機(jī)，厭氧塔小試裝置，好氧槽小試裝置。

厭氧和好氧污泥，來(lái)自某屠宰廠污水處理站，廢水樣品來(lái)自某屠宰廠污水處理站進(jìn)水。

1.2 "實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.2.1 "菌種投加

厭氧菌種投加：將厭氧污泥投入小試裝置水解池內(nèi)，投加比例為水解池1/2容積的30%，剩余用水樣補(bǔ)充至1/2位置。

好氧菌種投加：當(dāng)缺氧池水位達(dá)到1/2時(shí)，開始投加好氧菌。將好氧污泥投入小試裝置好氧池內(nèi)，投加比例為好氧池1/2容積的30%，剩余用清水補(bǔ)充至1/2位置^[5-6]。

1.2.2 "超聲波預(yù)處理降解水樣中污染物

廢水連續(xù)投加，投加量為水解池有效容積，連續(xù)運(yùn)行10"d，分析水解池上清液中COD、氨氮、TN、TP含量。采用超聲波與催化氧化等技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用對(duì)厭氧和好氧生化階段進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)優(yōu)化超聲波功率、溶液pH值、氧化劑種類和濃度、反應(yīng)時(shí)間和溫度等影響超聲污染物降解效率的因素，來(lái)確定最佳預(yù)處理?xiàng)l件。利用常規(guī)的廢水處理指標(biāo)和方法^[7]，對(duì)超聲波氧化前后的廢水進(jìn)行檢測(cè)和分析。

2 "結(jié)果與討論

2.1 "超聲功率的選擇

將廢水水樣調(diào)節(jié)pH≈7，分別調(diào)節(jié)超聲功率為：20W，50W，100W，150W和200"W，分析水樣中污染物的處理效果，得出最佳處理效果。結(jié)果如圖1所示。

調(diào)節(jié)水樣預(yù)處理超聲功率為150"W，預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間30"min，"將水樣pH調(diào)節(jié)為7時(shí)，其他污染物的降解效果分別為：氨氮80%，TN"81%，TP"80%，SS"80%。

2.2 "pH的選擇

調(diào)節(jié)水樣預(yù)處理超聲功率為150"W，將水樣pH分別調(diào)節(jié)為：2，4，6，8和10，分析水樣中污染物的處理效果，得出最佳處理效果。結(jié)果如圖2所示。

調(diào)節(jié)水樣預(yù)處理超聲功率為150"W，預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間30"min，將水樣pH調(diào)節(jié)為6時(shí)，其他污染物的降解效果分別為：氨氮80%，TN81%，TP83%，SS82%。

2.3 "氧化劑的選擇

進(jìn)一步考察氧化劑對(duì)有機(jī)廢水處理的影響，結(jié)果表明，超聲波預(yù)處理下，加入1%的H₂O₂可以提高廢水處理效果，COD去除率可達(dá)到86.5%，TN、TP和SS去除率也有顯著提高^[8]。

2.4 "反應(yīng)時(shí)間的選擇

調(diào)節(jié)水樣預(yù)處理超聲功率為150"W，將水樣pH調(diào)節(jié)為6，分別試驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間為：10min，20min，25min，30min，60min和120"min，分析水樣中污染物的處理效果，得出最佳處理效果。結(jié)果如圖3所示。

調(diào)節(jié)水樣預(yù)處理超聲功率為150"W，將水樣pH調(diào)節(jié)為6，預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間為25"min，其他污染物的降解效果分別為：氨氮80%，TN"79%，TP"81%，SS"82%。

2.5 "反應(yīng)溫度的選擇

調(diào)節(jié)水樣預(yù)處理超聲功率為150"W，將水樣pH調(diào)節(jié)為6，預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間為25"min，反應(yīng)溫度分別為：25、30，40，50，60和70"℃，分析水樣中污染物的處理效果，得出最佳處理效果。結(jié)果如圖4所示。

調(diào)節(jié)水樣預(yù)處理超聲功率為150"W，將水樣pH調(diào)節(jié)為6，預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間為25"min，反應(yīng)溫度為50"℃時(shí)，其他污染物的降解效果分別為：氨氮85%，TN82%，TP84%，SS86%。

超聲波氧化預(yù)處理后的廢水有機(jī)物含量顯著降低，可生化性得到明顯改善。超聲波氧化處理過(guò)程中的自由基氧化作用對(duì)有機(jī)污染物的去除起到了關(guān)鍵作用^[9]。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究表明，過(guò)高的超聲波功率和過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間反而會(huì)導(dǎo)致有機(jī)物去除率的下降^[10-12]，表明了超聲波氧化條件優(yōu)化的重要性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)超聲波設(shè)備對(duì)廢水中懸浮物和膠體物質(zhì)去除效果不佳，這可能與其物理性質(zhì)有關(guān)，需要進(jìn)一步探討。

3 "結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水樣預(yù)處理超聲功率為150"W，將水樣pH調(diào)節(jié)為6，加入1%的H₂O₂，預(yù)處理反應(yīng)時(shí)間為25"min，反應(yīng)溫度為50"℃，COD總?cè)コ史€(wěn)定在89%左右，其他污染物去除率穩(wěn)定在80%以上。

超聲波氧化技術(shù)可以顯著提高廢水的可生化性，為后續(xù)的生物處理提供了有利條件。超聲波催化氧化技術(shù)可大大加速和提高有機(jī)污染物的礦化度，在處理難降解有機(jī)污染物和有毒有害污染物方面，特別是在凈化環(huán)境和控制污染物方面有巨大的應(yīng)用前景。然而，超聲波氧化技術(shù)也存在一定的局限性，如對(duì)懸浮物和膠體物質(zhì)去除效果不佳，需要與其他預(yù)處理方法結(jié)合使用。今后的研究應(yīng)更多關(guān)注超聲波氧化的優(yōu)化及其與其他預(yù)處理技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，以進(jìn)一步提高有機(jī)廢水處理的效率。

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Study on the Effect of Ultrasonic Oxidation on

the Pretreatment of Organic Wastewater

LV LYU Jianhua

（Huixian Branch of Xinxiang City Ecological Environment Bureau，，"Huixian Henan 453600， China.）

Abstract：""By optimizing the factors that affect the degradation efficiency of organic wastewater， such as ultrasound power， solution pH"value， oxidant type and concentration， reaction time and temperature， the optimal pre-treatment conditions were determined as follows： ultrasound power is was"150"W， pH is was"6， 1% H₂O₂"is was"added， pre-treatment reaction time is was"25"min， reaction temperature is was"50"℃， ."Under above conditions，"COD removal rate is was"stable at around 89%， and other pollutants removal rate is was"stable at over 80%.

Key words："Ultrasonic oxidation; Organic wastewater; Preprocessing