本文對(dui)鐵(tie)碳(tan)微電解和芬(fen)頓催化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)聯合預(yu)處理印(yin)(yin)染工業廢水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)有機物進(jin)行了(le)研究。對(dui)影響印(yin)(yin)染廢水(shui)(shui)降解的(de)(de)(de)幾(ji)種(zhong)因素如進(jin)水(shui)(shui)pH值(zhi)、鐵(tie)碳(tan)比、曝氣時間、水(shui)(shui)中(zhong)雙氧(yang)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)質量濃(nong)度等進(jin)行考察。試(shi)驗結果表(biao)明，對(dui)于(yu)COD為(wei)(wei)2300mg/L的(de)(de)(de)印(yin)(yin)染廢水(shui)(shui)，在進(jin)水(shui)(shui)pH值(zhi)=2.5的(de)(de)(de)情況下，當鐵(tie)碳(tan)比為(wei)(wei)4:3、H2O2用(yong)量為(wei)(wei)150mg/L、曝氣時間為(wei)(wei)120min時，印(yin)(yin)染廢水(shui)(shui)COD去除率可達58％。與鐵(tie)碳(tan)微電解法相比，鐵(tie)碳(tan)微電解和芬(fen)頓催化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)聯合作用(yong)對(dui)印(yin)(yin)染廢水(shui)(shui)的(de)(de)(de)COD去除，表(biao)現出(chu)了(le)更(geng)好的(de)(de)(de)處理效果，可生化(hua)(hua)性由0.2提高到0.41。

印(yin)染行業(ye)是(shi)工(gong)業(ye)廢(fei)水(shui)排放(fang)大(da)(da)戶，其排放(fang)的廢(fei)水(shui)具有(you)水(shui)量大(da)(da)，有(you)機污染物(wu)(wu)含(han)量高(gao)、色度深、堿性(xing)大(da)(da)、水(shui)質變(bian)化大(da)(da)等特點，屬難(nan)處(chu)理(li)(li)的工(gong)業(ye)廢(fei)水(shui)，同時隨著印(yin)染行業(ye)的技(ji)(ji)術(shu)進(jin)步，更新型的難(nan)降解有(you)機物(wu)(wu)又引入到(dao)(dao)廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)(li)系統中。傳統的生物(wu)(wu)處(chu)理(li)(li)工(gong)藝(yi)COD去除率從70%下降到(dao)(dao)50%左右，甚(shen)至更低，印(yin)染廢(fei)水(shui)的處(chu)理(li)(li)工(gong)作已受(shou)到(dao)(dao)嚴重(zhong)挑戰，因此(ci)，開發(fa)經濟有(you)效的印(yin)染廢(fei)水(shui)預處(chu)理(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)，提高(gao)廢(fei)水(shui)可生化性(xing)日益成為當今環保行業(ye)關(guan)注的課題(ti)。

鐵碳(tan)微電(dian)解(jie)和芬頓催(cui)(cui)化(hua)氧化(hua)聯合(he)預處理(li)印染廢水(shui)(shui)是在鐵碳(tan)微電(dian)解(jie)反應池中投加一定量的雙氧水(shui)(shui)，組成Fe-C-H2O2聯合(he)催(cui)(cui)化(hua)新體(ti)系(xi)，使鐵碳(tan)微電(dian)解(jie)中產生的亞鐵離(li)子(zi)(zi)與投加的H2O2形(xing)成芬頓催(cui)(cui)化(hua)反應體(ti)系(xi)，通(tong)過(guo)共同作用，去除(chu)部(bu)分(fen)(fen)難降解(jie)物質，同時將大分(fen)(fen)子(zi)(zi)有(you)(you)機物降解(jie)為小分(fen)(fen)子(zi)(zi)有(you)(you)機物，將環狀和長鏈有(you)(you)機物分(fen)(fen)解(jie)，提高廢水(shui)(shui)的可生化(hua)性。

實驗材料及方法

廢(fei)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質：實驗(yan)用水(shui)(shui)取自染(ran)料廠車間。廢(fei)水(shui)(shui)中含(han)有染(ran)料、染(ran)料中間體和(he)助劑等，色度(du)極(ji)高。其廢(fei)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質如表(biao)1所示。

實驗材料(liao)：鐵屑(xie)、活性碳、重鉻酸(suan)(suan)鉀固體(ti)、試(shi)亞鐵靈試(shi)劑(ji)、硫(liu)酸(suan)(suan)亞鐵銨固體(ti)、硫(liu)酸(suan)(suan)銀固體(ti)、蒸(zheng)餾水、濃硫(liu)酸(suan)(suan)、沸石(shi)。

操作(zuo)過程(cheng)：依據設置的(de)實(shi)驗條件(jian)，放入(ru)鐵屑和活性炭，再取(qu)500mL待處理廢水倒入(ru)1000mL燒杯(bei)中，調(diao)節pH值，充氧曝氣(qi)，依據反應(ying)(ying)時間進行反應(ying)(ying)．反應(ying)(ying)結(jie)束后出水調(diao)節pH值，取(qu)清液測CODGr。

水質分析(xi)方法(fa)(fa)(fa)：COD采用(yong)重鉻酸鉀法(fa)(fa)(fa)；BOD5采用(yong)稀釋(shi)培養法(fa)(fa)(fa)；pH值采用(yong)pH計(ji)。

實驗結果與討論

影響鐵碳(tan)微電解處(chu)理效果的(de)因(yin)(yin)素主要有(you)進水pH值(zhi)、鐵碳(tan)比、曝(pu)氣時(shi)間和H2O2的(de)加入量等(deng)。因(yin)(yin)此本文(wen)針對(dui)以(yi)上五個主要因(yin)(yin)素進行試驗，從而尋找出最佳反應條件。

pH值對COD去除率的影響

研究不同進水pH值(zhi)（pH=l、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8）條(tiao)件下(xia)對反(fan)應的(de)影(ying)響。反(fan)應結束(shu)后(hou)，出水調(diao)節pH至9.0，靜置(zhi)沉淀(dian)30min后(hou)，取上清液測(ce)COD。pH值(zhi)對COD去除率的(de)影(ying)響見(jian)圖1。

由(you)圖1可見，進水pH值(zhi)對(dui)微電解處理效果影響(xiang)較大，在(zai)酸(suan)性條件下處理效果好，隨著pH的(de)升高，COD的(de)去(qu)除(chu)率降(jiang)(jiang)低。當pH值(zhi)達到2.5時，COD的(de)去(qu)除(chu)率最高，達到55%，繼續(xu)降(jiang)(jiang)低進水pH值(zhi)，COD去(qu)除(chu)率反而降(jiang)(jiang)低。

這是(shi)由(you)于鐵碳在酸性(xing)條件下被氧化形成(cheng)二價鐵離子，具(ju)有絮凝作用(yong)，從而去除廢水中難(nan)降(jiang)解有機物(wu)。但(dan)是(shi)pH值過低不僅增加(jia)酸用(yong)量(liang)，而且鐵用(yong)量(liang)也(ye)同時增加(jia)，產泥量(liang)也(ye)同樣增加(jia)，因(yin)此進水pH值控制(zhi)在2.5左右。

鐵碳比對COD去除率的影響

研究不同鐵碳比（Fe/C=4:1、3:l、2:1、4:3、1:1）條件下對(dui)(dui)反應(ying)(ying)的影響(xiang)。反應(ying)(ying)結束后，出水pH調至(zhi)9.0，靜置(zhi)沉淀30min后，取上清液測COD。鐵碳比對(dui)(dui)COD去除率的影響(xiang)見圖2。

通過圖2可以看(kan)到，鐵碳(tan)(tan)(tan)比(bi)對(dui)處(chu)(chu)理效(xiao)果(guo)影響不(bu)明(ming)顯(xian)(xian)，隨(sui)著(zhu)鐵碳(tan)(tan)(tan)比(bi)的(de)(de)降低，處(chu)(chu)理效(xiao)果(guo)變(bian)(bian)化(hua)不(bu)明(ming)顯(xian)(xian)。分(fen)析原因：碳(tan)(tan)(tan)作為(wei)(wei)微電解(jie)反(fan)應(ying)的(de)(de)陰(yin)極，參與反(fan)應(ying)，但并不(bu)消(xiao)耗；在實(shi)驗時，減少碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)投加(jia)量，可以增加(jia)鐵與廢水(shui)的(de)(de)接觸面(mian)積，故處(chu)(chu)理效(xiao)果(guo)隨(sui)碳(tan)(tan)(tan)量的(de)(de)減少，處(chu)(chu)理效(xiao)果(guo)變(bian)(bian)化(hua)較(jiao)小。實(shi)驗最(zui)后選擇鐵碳(tan)(tan)(tan)比(bi)為(wei)(wei)4:3，作為(wei)(wei)最(zui)佳(jia)反(fan)應(ying)條(tiao)件。

曝氣時間對COD去除率的影響

研(yan)究不同(tong)曝氣(qi)時(shi)間（T=30min、60min、90min、120min、150min、180min）條件(jian)下對(dui)反(fan)應的影響。反(fan)應結束后，出水調(diao)節pH至9.0，靜置沉淀(dian)30min后，取上清液測COD。曝氣(qi)時(shi)間對(dui)COD去除(chu)率(lv)的影響見圖3。

圖3表明，在前(qian)2h時間(jian)段內，隨(sui)著反(fan)應時間(jian)的增加，水中COD去除率逐漸提(ti)高，這(zhe)是由(you)于(yu)曝(pu)氣不(bu)僅使鐵屑(xie)不(bu)易(yi)于(yu)板結，增大活化(hua)面積，同時將部分二價(jia)鐵被氧(yang)化(hua)為(wei)(wei)三(san)價(jia)鐵，三(san)價(jia)鐵水解(jie)形成的三(san)氧(yang)化(hua)鐵膠體(ti)，同樣(yang)具有(you)促進絮凝的作用，但是2h以后，水中COD去除率在35％左右浮動，處理效果不(bu)再明顯．所以選擇最(zui)佳反(fan)應時間(jian)為(wei)(wei)2h。

H2O2質量濃度對COD去除率的影響

研究不(bu)同H2O2質量濃度（C=50mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L）條(tiao)件下對(dui)反應(ying)的影響。反應(ying)結束后，出水調節pH至9.0，靜置(zhi)沉淀30min后，取上(shang)清液測COD。H202質量濃度對(dui)COD去除率的影響見圖4。

在(zai)室溫下，在(zai)Fe/C微電解體系(xi)中(zhong)投加(jia)(jia)一定量(liang)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)氧化氫(qing)(qing)，可以(yi)(yi)形成(cheng)(cheng)Fe/C/H2O2體系(xi)，對印染(ran)廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)COD具有一定的(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)效(xiao)果。由圖4可知，隨著(zhu)過(guo)(guo)(guo)氧化氫(qing)(qing)質量(liang)濃(nong)(nong)度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，COD去(qu)除(chu)(chu)率(lv)由45%上升到(dao)61%，與未加(jia)(jia)入過(guo)(guo)(guo)氧化氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)鐵碳微電解法相比，投加(jia)(jia)過(guo)(guo)(guo)氧化氫(qing)(qing)后，COD的(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)有一定的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，這(zhe)是由于投加(jia)(jia)過(guo)(guo)(guo)氧化氫(qing)(qing)以(yi)(yi)后，二價鐵與過(guo)(guo)(guo)氧化氫(qing)(qing)構成(cheng)(cheng)芬頓試劑(ji)氧化體系(xi)，產生羥基自由基，破壞了(le)染(ran)料分子(zi)的(de)(de)(de)中(zhong)間結構，使長鏈有機物(wu)被分解成(cheng)(cheng)短鏈有機物(wu)，不僅提高(gao)了(le)廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)生化性，同時(shi)還去(qu)除(chu)(chu)了(le)部(bu)分有機物(wu)。當水(shui)中(zhong)過(guo)(guo)(guo)氧化氫(qing)(qing)質量(liang)濃(nong)(nong)度(du)為150mg/L時(shi)，COD去(qu)除(chu)(chu)率(lv)達到(dao)58%，再增(zeng)加(jia)(jia)水(shui)中(zhong)過(guo)(guo)(guo)氧化氫(qing)(qing)質量(liang)濃(nong)(nong)度(du)，COD去(qu)除(chu)(chu)效(xiao)率(lv)增(zeng)幅較小，考慮到(dao)H2O2的(de)(de)(de)原(yuan)料成(cheng)(cheng)本，因此水(shui)中(zhong)過(guo)(guo)(guo)氧化氫(qing)(qing)質量(liang)濃(nong)(nong)度(du)控制(zhi)在(zai)150mg/L。

可生化性

在最(zui)佳反應條件下經鐵(tie)碳微電解和芬頓催化氧化聯合預(yu)處理(li)出水(shui)后，測(ce)定BOD5，結果如表2所(suo)示。表明廢(fei)水(shui)的最(zui)終出水(shui)BOD5值(zhi)約為970mg/L，BOD5/COD值(zhi)由(you)原水(shui)的0.2提(ti)高到0.41，高于進行生化反應所(suo)需的最(zui)低值(zhi)0.3。

小結

鐵(tie)碳(tan)微電解和芬(fen)(fen)頓催化(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)聯(lian)(lian)合降解的最優條件(jian)為(wei)(wei)：反應(ying)時間為(wei)(wei)120min，鐵(tie)碳(tan)比(bi)為(wei)(wei)4:3，進水(shui)pH=2.5，H2O2質量濃度為(wei)(wei)150mg/L。在此(ci)條件(jian)下，COD去除率接(jie)近45％。廢水(shui)的BOD5/COD值(zhi)由0.2提高(gao)到(dao)0.41，廢水(shui)可(ke)生化(hua)(hua)性得(de)到(dao)提高(gao)，達(da)到(dao)了可(ke)以采(cai)用生物(wu)法進行(xing)降解的條件(jian)。實驗表(biao)明采(cai)用鐵(tie)碳(tan)微電解和芬(fen)(fen)頓催化(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)聯(lian)(lian)合預(yu)處理染料廢水(shui)具有良好的效果。

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