卷煙(yan)(yan)廠的(de)(de)(de)(de)焦(jiao)油(you)(you)(you)廢(fei)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，主要(yao)污染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)是懸浮(fu)物(wu)(wu)(wu)和有(you)(you)機物(wu)(wu)(wu)質(zhi)。廢(fei)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)固體懸浮(fu)物(wu)(wu)(wu)主要(yao)是煙(yan)(yan)葉、煙(yan)(yan)絲碎料等加工卷煙(yan)(yan)時的(de)(de)(de)(de)殘余物(wu)(wu)(wu)。另外，廢(fei)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)還存(cun)在著許多膠體性的(de)(de)(de)(de)污染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)，如(ru)尼古(gu)丁(煙(yan)(yan)堿(jian))、煙(yan)(yan)焦(jiao)油(you)(you)(you)(煙(yan)(yan)油(you)(you)(you))和十余種亞硝胺類(lei)(lei)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)等。此類(lei)(lei)廢(fei)水(shui)(shui)具有(you)(you)色度(du)高，CODCr值高，可生化差(cha)，難降解(jie)(jie)等特點，如(ru)果(guo)不(bu)經處理(li)直接排放(fang)(fang)，會(hui)給(gei)環境帶來嚴重的(de)(de)(de)(de)危害(hai)。焦(jiao)油(you)(you)(you)廢(fei)水(shui)(shui)處理(li)主要(yao)有(you)(you)物(wu)(wu)(wu)化處理(li)、生化處理(li)以及多種處理(li)工藝結(jie)合處理(li)等方(fang)(fang)法。微電解(jie)(jie)作為(wei)一(yi)種新型(xing)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)處理(li)技術，逐漸引(yin)起國內外的(de)(de)(de)(de)重視，已有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)表明微電解(jie)(jie)方(fang)(fang)法對降低廢(fei)水(shui)(shui)COD、色度(du)以及毒性有(you)(you)良好的(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)。本(ben)研(yan)究(jiu)采用(yong)鐵炭(tan)微電解(jie)(jie)方(fang)(fang)法處理(li)卷煙(yan)(yan)廠焦(jiao)油(you)(you)(you)廢(fei)水(shui)(shui)，考察了不(bu)同(tong)因素對處理(li)效(xiao)果(guo)的(de)(de)(de)(de)影響，為(wei)該類(lei)(lei)廢(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)達標排放(fang)(fang)提供一(yi)條嶄新的(de)(de)(de)(de)途徑。

1實驗方法

將焦(jiao)油廢水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)樣(yang)(yang)稀釋(shi)約1300倍，此時(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)CODCr在(zai)(zai)重鉻酸鉀法(GB11914-89)測定(ding)(ding)檢出(chu)(chu)限范圍內(nei)。用量(liang)(liang)筒量(liang)(liang)取(qu)50mL稀釋(shi)好的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)樣(yang)(yang)倒入100mL的(de)(de)(de)寬口錐形瓶(ping)中，加(jia)入適量(liang)(liang)NaCl，一(yi)定(ding)(ding)比(bi)例的(de)(de)(de)Fe和C，用HCl調(diao)節水(shui)(shui)(shui)(shui)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)pH值，然(ran)后用攪(jiao)拌(ban)(ban)器攪(jiao)拌(ban)(ban)反(fan)應(ying)一(yi)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)時(shi)間;(通過前(qian)期的(de)(de)(de)一(yi)系列(lie)準(zhun)備實(shi)驗估定(ding)(ding)大致的(de)(de)(de)實(shi)驗條件(jian):加(jia)入的(de)(de)(de)Fe質量(liang)(liang)濃度量(liang)(liang)固定(ding)(ding)在(zai)(zai)20g/L，NaCl在(zai)(zai)200mg/L左(zuo)右(you)，pH值在(zai)(zai)3左(zuo)右(you)，攪(jiao)拌(ban)(ban)反(fan)應(ying)時(shi)間定(ding)(ding)為30min)，反(fan)應(ying)后，用NaOH調(diao)節水(shui)(shui)(shui)(shui)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)pH到10左(zuo)右(you)，此時(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)溶(rong)液中出(chu)(chu)現(xian)墨綠(lv)色絮狀物，用真空泵抽濾;測定(ding)(ding)處(chu)理后水(shui)(shui)(shui)(shui)樣(yang)(yang)CODCr值，計算(suan)去除率(lv)。

2結果分析

2.1鐵炭比對(dui)CODCr去除率的影響

 控制其他反應條件不變，氯化鈉(na)投(tou)加(jia)量(liang)為(wei)200mg/L，pH值(zhi)為(wei)3，攪拌時間為(wei)30min，將(jiang)鐵的投(tou)加(jia)量(liang)固定為(wei)20g/L，在(zai)不同的鐵炭比(Fe∶C=5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5)條件下進行反應。測定各水樣CODCr值(zhi)，計(ji)算CODCr的去除率，結果見表1。

由實(shi)驗結(jie)果(guo)(guo)可(ke)(ke)知(zhi)在Fe的(de)(de)用(yong)量不(bu)(bu)變時(shi)，隨著Fe∶C比值(zhi)的(de)(de)降(jiang)低，CODCr的(de)(de)去除(chu)率(lv)(lv)大(da)體(ti)不(bu)(bu)斷上升，當Fe∶C=1∶3時(shi)，去除(chu)效果(guo)(guo)最佳。造(zao)成(cheng)這種(zhong)現象(xiang)的(de)(de)原因(yin)可(ke)(ke)能為當水(shui)樣中(zhong)(zhong)Fe的(de)(de)含量固定(ding)時(shi)，在一(yi)定(ding)的(de)(de)范(fan)圍加入C，可(ke)(ke)以(yi)增(zeng)加微(wei)電(dian)(dian)解(jie)體(ti)系中(zhong)(zhong)的(de)(de)原電(dian)(dian)池的(de)(de)數量，因(yin)此(ci)可(ke)(ke)以(yi)提高對有(you)機物(wu)的(de)(de)去除(chu)率(lv)(lv);但(dan)(dan)當體(ti)系中(zhong)(zhong)C的(de)(de)含量過多時(shi)，C在反應中(zhong)(zhong)可(ke)(ke)能會更多地(di)起吸(xi)(xi)附(fu)作(zuo)用(yong)，吸(xi)(xi)附(fu)作(zuo)用(yong)去除(chu)CODCr的(de)(de)量可(ke)(ke)能比微(wei)電(dian)(dian)解(jie)反應去除(chu)CODCr的(de)(de)量少，因(yin)此(ci)抑制了(le)原電(dian)(dian)池的(de)(de)電(dian)(dian)極上的(de)(de)化學反應，導致(zhi)廢水(shui)的(de)(de)COD的(de)(de)去除(chu)效率(lv)(lv)在總體(ti)上降(jiang)低;活性C顆(ke)粒(li)是一(yi)種(zhong)多孔性的(de)(de)材料，混入Fe中(zhong)(zhong)后(hou)，不(bu)(bu)僅(jin)能與Fe形成(cheng)原電(dian)(dian)池、吸(xi)(xi)附(fu)水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)污(wu)染物(wu)，還可(ke)(ke)以(yi)使Fe之間保(bao)持一(yi)定(ding)的(de)(de)距(ju)離，一(yi)定(ding)的(de)(de)間隔能夠(gou)促(cu)進原電(dian)(dian)池反應。但(dan)(dan)是，如果(guo)(guo)加入的(de)(de)C的(de)(de)數量太多，Fe之間的(de)(de)間距(ju)太大(da)，反而阻隔了(le)微(wei)電(dian)(dian)解(jie)系統的(de)(de)形成(cheng)，影響處理效果(guo)(guo)。

2.2pH值對CODCr去除率的影響

控(kong)制其(qi)他反(fan)應條件(jian)不(bu)(bu)變，鐵(tie)炭質量(liang)比(bi)為1∶3，氯化鈉投加量(liang)為200mg/L，攪拌(ban)時間(jian)為30min，在(zai)不(bu)(bu)同的(de)pH值(zhi)(1、2、3、4、5)下(xia)進行(xing)反(fan)應。測定各(ge)水樣的(de)CODCr值(zhi)，計算CODCr去除率(lv)，結果見圖1。

由(you)圖(tu)1可知，當pH為(wei)2時(shi)CODCr的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)率(lv)最(zui)高，故最(zui)佳pH為(wei)2。其可能的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因是在(zai)(zai)(zai)pH值(zhi)(zhi)較(jiao)小(xiao)時(shi)，反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)體系(xi)處(chu)于(yu)(yu)酸(suan)性環境(jing)中(zhong)，水(shui)樣里有許(xu)多H+促(cu)進系(xi)統中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)。同時(shi)，H+在(zai)(zai)(zai)酸(suan)性的(de)(de)(de)(de)(de)條件下得到兩個e，形(xing)成(cheng)在(zai)(zai)(zai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)中(zhong)很(hen)活躍的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)生(sheng)(sheng)態［H］，［H］可以(yi)和焦(jiao)油(you)水(shui)樣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)一些有機(ji)(ji)污染(ran)物質反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)，從而對有機(ji)(ji)物質的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)團結構(gou)造成(cheng)破壞甚(shen)至(zhi)使(shi)之斷鏈(lian)，使(shi)有機(ji)(ji)物的(de)(de)(de)(de)(de)性質發(fa)生(sheng)(sheng)改變(bian)，導致CODCr去除(chu)率(lv)較(jiao)高;pH值(zhi)(zhi)較(jiao)小(xiao)時(shi)，Fe和C之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)位差會增大(da)(da)，從而加快(kuai)電(dian)(dian)極發(fa)生(sheng)(sheng)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)速率(lv)，改善反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)效(xiao)果;微電(dian)(dian)解(jie)體系(xi)在(zai)(zai)(zai)pH偏(pian)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)環境(jing)中(zhong)比較(jiao)容(rong)易較(jiao)生(sheng)(sheng)成(cheng)Fe2+，促(cu)進Fe2+的(de)(de)(de)(de)(de)氧化作(zuo)用，改善處(chu)理效(xiao)果;其次鐵炭(tan)微電(dian)(dian)解(jie)體系(xi)在(zai)(zai)(zai)pH值(zhi)(zhi)較(jiao)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統里，對鐵電(dian)(dian)解(jie)有利。但是，如果pH太(tai)(tai)低，不(bu)僅會加快(kuai)Fe的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕速度(du)，Fe的(de)(de)(de)(de)(de)耗(hao)費量(liang)增大(da)(da)，而且在(zai)(zai)(zai)調(diao)節pH值(zhi)(zhi)時(shi)要用大(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)酸(suan)，HCl的(de)(de)(de)(de)(de)損耗(hao)也大(da)(da)，所以(yi)酸(suan)性過低并不(bu)好。同時(shi)，如果廢(fei)水(shui)里含有太(tai)(tai)多的(de)(de)(de)(de)(de)酸(suan)，就會不(bu)利于(yu)(yu)氫氧化亞(ya)(ya)鐵的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，氫氧化亞(ya)(ya)鐵的(de)(de)(de)(de)(de)絮凝作(zuo)用會被削弱，不(bu)利于(yu)(yu)后續的(de)(de)(de)(de)(de)混凝沉降(jiang)。

2.3氯化鈉(na)投加量對CODCr去除(chu)率(lv)的影(ying)響

控制其他(ta)反(fan)應(ying)條件不變，鐵炭質量比為1∶3，pH值為2，攪(jiao)拌時間為30min，在不同的氯化鈉投(tou)加量(100、200、300、400、500mg/L)下進行反(fan)應(ying)。測定各水樣(yang)CODCr值，計算CODCr的去除率，結果見圖2。

由(you)圖2可知(zhi)，當(dang)氯化(hua)鈉(na)投加量為200mg/L時，CODCr的去(qu)除(chu)率(lv)最高(gao)，但與最低的去(qu)除(chu)率(lv)差(cha)別不大(da)。氯化(hua)鈉(na)在鐵炭(tan)微電解(jie)的反(fan)(fan)應(ying)體系中主要(yao)起著輔助作用，氯化(hua)鈉(na)可以(yi)增加反(fan)(fan)應(ying)體系中的電解(jie)質，改(gai)善溶液的導(dao)電性，促進原電池的形(xing)成。

2.4攪拌反應時間(jian)對(dui)CODCr去除率的影(ying)響

控制其他反(fan)(fan)應條件不變，鐵炭質(zhi)量比為1∶3，pH值為2，氯化鈉投加量為200mg/L，在不同的攪拌(ban)反(fan)(fan)應時間(jian)(10、20、30、45、60、75、90、120min)下(xia)進行(xing)反(fan)(fan)應。測定各(ge)水樣CODCr值，計算CODCr去除(chu)率，結(jie)果見圖3。

由圖(tu)3可(ke)知(zhi)，隨(sui)(sui)攪拌(ban)時間(jian)(jian)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加，CODCr的(de)(de)去除率逐漸最(zui)高(gao)，當45min時達到最(zui)大值(zhi)。隨(sui)(sui)著攪拌(ban)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)時間(jian)(jian)的(de)(de)延長(chang)，Fe和水(shui)樣(yang)有足(zu)夠的(de)(de)時間(jian)(jian)充分(fen)接觸，水(shui)樣(yang)中的(de)(de)各(ge)種反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)也(ye)可(ke)以(yi)充分(fen)地進行，Fe和C都(dou)能很好地發(fa)揮各(ge)自的(de)(de)作用，有利(li)于(yu)(yu)去除水(shui)樣(yang)中的(de)(de)有機物。但(dan)是(shi)，如果攪拌(ban)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)時間(jian)(jian)太長(chang)，水(shui)樣(yang)中發(fa)生的(de)(de)各(ge)種反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)都(dou)有一定的(de)(de)平衡系(xi)數，并不(bu)可(ke)以(yi)無(wu)限地發(fa)展(zhan)下去。所以(yi)，在(zai)系(xi)統(tong)進行了(le)一定時間(jian)(jian)的(de)(de)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)以(yi)后(hou)，CODCr的(de)(de)去除率幾乎(hu)不(bu)再變化(hua)，趨于(yu)(yu)平穩。另外，攪拌(ban)反(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)時間(jian)(jian)過長(chang)不(bu)僅降低了(le)處理的(de)(de)效率，還(huan)會增(zeng)(zeng)加Fe的(de)(de)消耗，使處理的(de)(de)費用上升，也(ye)不(bu)利(li)于(yu)(yu)在(zai)實際工程中應(ying)(ying)(ying)(ying)用。

2.5正交試(shi)驗設計

正(zheng)交(jiao)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)設(she)計(ji)(ji)法(fa)利用正(zheng)交(jiao)表，科學地挑(tiao)選有代(dai)表性的試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)條件，合理安排實驗(yan)(yan)(yan)(yan)進程，是一種對(dui)多因素(su)實驗(yan)(yan)(yan)(yan)進行分析的科學、有效的方法(fa)。正(zheng)交(jiao)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)設(she)計(ji)(ji)法(fa)可以在減(jian)少試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)次(ci)數的情況下保(bao)證(zheng)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)的可行。鐵炭微電解(jie)處理農藥中間(jian)體廢水正(zheng)交(jiao)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)設(she)計(ji)(ji)及數據見(jian)表2。

正交試驗結(jie)果(guo)分析:

(1)根(gen)據上表可知:在(zai)這個(ge)正交(jiao)試驗中，四(si)個(ge)影響因素的(de)(de)(de)(de)(de)各個(ge)水平的(de)(de)(de)(de)(de)3個(ge)值(zhi)(zhi)中，的(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)均為(wei)最大。數據說明(ming)，鐵炭微電解法(fa)處(chu)理卷煙廠的(de)(de)(de)(de)(de)焦(jiao)油廢水的(de)(de)(de)(de)(de)最佳(jia)條件組合是:Fe∶C為(wei)1∶3;NaCl的(de)(de)(de)(de)(de)投加量為(wei)200mg/L;pH值(zhi)(zhi)為(wei)2;攪拌反(fan)應(ying)時間為(wei)45min。根(gen)據理論(lun)分析，按(an)照這個(ge)反(fan)應(ying)條件處(chu)理卷煙廠的(de)(de)(de)(de)(de)焦(jiao)油廢水，去(qu)除CODCr的(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果應(ying)該(gai)為(wei)最佳(jia)狀態。

(2)通過各個(ge)因(yin)素(su)的方差進行比較:Fe∶C、pH值、NaCl的投加量、攪拌反(fan)應時(shi)(shi)間這幾(ji)列的方差分別是5.22%、10.97%、3.54%和1.33%。由此可知:在(zai)本試驗(yan)中，pH值對實(shi)驗(yan)處理效果的影響最大(da)，其(qi)次是Fe∶C，NaCl，攪拌反(fan)應時(shi)(shi)間的影響最小。

(3)正交試驗設(she)計充分考(kao)慮到(dao)了(le)影(ying)響CODCr去除效(xiao)果的(de)(de)四個(ge)主要因素的(de)(de)作用，綜合并且全面地評估了(le)各(ge)個(ge)工藝參(can)數(shu)。通過正交實驗設(she)計，可(ke)以克服單(dan)個(ge)因素的(de)(de)不完善，充分發揮了(le)各(ge)個(ge)工藝參(can)數(shu)的(de)(de)聯合作用，使鐵碳(tan)微電解法處理卷煙廠的(de)(de)焦油廢(fei)水時CODCr去除效(xiao)率達(da)到(dao)最佳狀(zhuang)態(tai)。

由正交(jiao)試驗(yan)的數據(ju)(ju)分(fen)析已知(zhi):本實驗(yan)的最佳(jia)條(tiao)件(jian)為Fe∶C=1∶3，NaCl的投加量為200mg/L，pH為2，攪拌反應時間為45min。用(yong)該條(tiao)件(jian)處理(li)卷煙(yan)廠的焦油(you)廢(fei)水，進行三(san)組平行實驗(yan)，測定這三(san)個水樣的CODCr值，計算其去除率，從而驗(yan)證該條(tiao)件(jian)是否最佳(jia)。實驗(yan)數據(ju)(ju)見表3。

由(you)表3可知，這三組(zu)平(ping)行實(shi)驗(yan)的(de)CODCr去除(chu)率的(de)平(ping)均值為(wei)81.26%，在整個(ge)實(shi)驗(yan)的(de)結果中最大。因此，由(you)正交實(shi)驗(yan)設(she)計得(de)出的(de)最佳操作條件，即(ji)為(wei)鐵碳微電解處理卷煙廠焦油廢水(shui)的(de)最佳條件。

3.結論

通過(guo)正交試驗，得到可以(yi)使(shi)CODCr去除率(lv)最高的最佳條件是(shi):鐵炭比(bi)為(wei)1∶3，pH值為(wei)2，氯化鈉(na)投加(jia)量為(wei)200mg/L，攪(jiao)拌時間為(wei)45min。在(zai)該條件下，焦油廢水(shui)的CODCr去除率(lv)最高，達到81.26%。對于廢水(shui)的預處理來說，這樣(yang)的去除效果較為(wei)良好。

鐵(tie)炭微電解(jie)(jie)處理(li)(li)焦油廢水(shui)具有良好的(de)處理(li)(li)效果，難降解(jie)(jie)的(de)廢水(shui)經鐵(tie)炭微電解(jie)(jie)工藝處理(li)(li)后CODCr大大降低，有利于后續生物處理(li)(li)效果的(de)提高。

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