微電解+改良芬頓法處理乳化液廢水試驗研究

譚淑英

（廣東廣深環保科技有限公司 廣東廣州 510663）

引言

部分金屬機械在加工生產過程中，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產生的乳化液廢水處理項目開展前期實驗性研究。查閱相關文獻[2-7]，結合實際情況進行分析后，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

該乳化液廢水水質具體：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%雙氧水進行芬頓氧化，攪拌反應不同時間，加入不同量的PAC、PAM后混凝沉淀，進行靜置沉淀后，取上清液分別測試pH、COD等。

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

1.3 試驗方法

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

表 1 L（33）正交設計表

2 試驗結果與討論

2.1 正交試驗結果

正交試驗結果如表2所示：

表 2 L（33）正交試驗結果

采用簡單直觀分析法對正交實驗結果進行分析顯示。表2中，I1表示某個因素第i水平的實驗結果之和，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，三因數對去除率影響大小為：A>B>C，雙氧水:CODCr的A(質量比)最佳組合為：A3B1C3。

2.2 COD去除率與反應時間的關系

本實驗的初始條件：微電解反應pH值為3.5，雙氧水:CODCr的質量比（A）為1.2:1。調整微電解+改良芬頓氧化的總反應時間，通過測定COD去除率，確定合適的反應時間。試驗結果如圖1所示，在反應時間前6h，COD的去除率與反應時間呈現正相關關系。在反應時間6h時，COD的去除率可達到90%以上。

圖1

2.3 COD去除率與微電解反應pH值的關系

本實驗的初始條件：雙氧水:CODCr的質量比（A）為1.2:1，反應時間為6h。調整微電解反應不同的pH值，通過測定COD去除率，確定最佳反應的pH值。試驗結果如圖2所示，（1）COD的去除率與微電解反應pH值呈負相關關系，pH值越低，COD的去除率則越高。（2）在酸性條件下pH 3-4，微電解反應可以得到較高的COD去除率。

圖2

3 反應機理探討

3.1 電極反應過程

根據團隊之前的試驗論文原理探討[4-7]，微電解工藝電極反應過程如下：

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

由上述電極反應的標準電極電位可知，在酸性充氧條件下標準電極點位最大，電化學腐蝕反應進行最快。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，促進了鐵的電化學腐蝕進程。

3.2 Fenton氧化效應[4-7]

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

結語

（1）微電解+芬頓氧化處理工藝是兩種強氧化工藝的結合，微電解過程產生的新生態的亞鐵、羥基自由基等具有氫氧化性，及催化性能的氧化態物質，給后續芬頓氧化提供了足夠的催化劑及氧化劑；兩者結合具有很強的氧化還原作用，起Fenton氧化效應，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(質比)1.2:1，pH值3.5，反應時間6h。COD的去除率高達到90%。

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