含油乳化廢水是煉油廠(chǎng)、毛紡廠(chǎng)、化工和機械加工行業(yè)產(chǎn)生的重要污染物，具有可生化性差、種類(lèi)繁多、成分復雜、難降解等特點(diǎn)，目前常規處理工藝多存在處理效果不穩定，污染物排放超標等問(wèn)題〔1, 2, 3〕。如隔油法、離心法和粗�；ǖ�，都是以廢水中游離油和懸浮物為去除對象，對乳化油和溶解油的去除效果不理想。氣浮法要投加破乳劑等而使處理費用增加，油品也不易回收。生物法的應用也由于廢水可生化性差而使工藝變得復雜。EF-H2O2-FeOx法是目前難生物降解有機廢水處理技術(shù)中研究較多的一種高效的高級氧化技術(shù)，它是借助電化學(xué)法生成Fe2+和H2O2，作為Fenton試劑的持續來(lái)源，二者反應生成具有強氧化性的羥基自由基·OH，可以將有機物分子結構破壞，從而降低廢水的COD，該方法具有設備簡(jiǎn)單、氧化速率快、對污染物的去除率高等優(yōu)點(diǎn)而備受人們的青睞〔4, 5, 6〕。由于EF-H2O2-FeOx法反應過(guò)程中剩余的鐵在沉淀去除的過(guò)程中可以起到絮凝的作用，所以在EF-H2O2-FeOx反應后考慮進(jìn)行絮凝反應，使水質(zhì)得到進(jìn)一步凈化。
研究通過(guò)EF-H2O2-FeOx—絮凝法處理含油乳化廢水。采用電解生成Fenton試劑，利用Fenton試劑的強氧化性來(lái)對機械加工含油乳化廢水進(jìn)行處理，再加入PAM助凝劑進(jìn)行絮凝反應，進(jìn)一步凈化水質(zhì)，取得了較好的處理效果，在含油乳化廢水的處理當中具有較好的推廣價(jià)值。
1 實(shí)驗部分
1.1 實(shí)驗用水
實(shí)驗所用廢水為唐山市某機械加工廠(chǎng)含油乳化廢水隔油池出水，其COD為4 500~5 000 mg/L，pH為5.5~6.0。
1.2 試劑與儀器
試劑：無(wú)水硫酸鈉、氫氧化鈉、硫酸、陰離子型聚丙烯酰胺(APAM)均為分析純。
儀器：北京同德創(chuàng )業(yè)科技有限公司防水型袖珍pH/溫度測試筆;創(chuàng )星電器有限公司EP—900曝氣泵;江蘇醫療儀器廠(chǎng)HJ-3恒溫磁力攪拌器;JJ-4六聯(lián)攪拌器;LZB-6玻璃轉子流量計;創(chuàng )星電器有限公司DK-98-Ⅱ型1 000 W萬(wàn)用電爐;東方集團易事特公司W(wǎng)YK—302B2直流穩壓穩流電源;上海佑科儀器儀表有限公司分析天平。實(shí)驗電解裝置以500 mL的燒杯作為電解反應器。以鐵板為陽(yáng)極，不銹鋼板為陰極，尺寸均為10 cm×4 cm×0.1 cm。電解裝置的電壓由直流電源提供;磁力攪拌器攪拌混合含油廢水;氧氣由小型曝氣泵提供。電極系統如圖 1所示。
圖 1 電解池示意
1.3 實(shí)驗原理
EF-H2O2-FeOx法的工作原理是在陰陽(yáng)兩極同時(shí)發(fā)生電解反應，陽(yáng)極失去兩個(gè)電子被氧化成Fe2+，在陰極上進(jìn)行曝氣使O2被還原為H2O2，因此相同的時(shí)間內，在電解液中將生成相同物質(zhì)的量的Fe2+和H2O2，使得后續進(jìn)行的生成Fenton試劑的化學(xué)反應能夠順利進(jìn)行。為了減小濃差極化現象將反應器放于磁力攪拌器上，對其進(jìn)行攪拌，并投加Na2SO4作為支持電解質(zhì)，保證反應的快速進(jìn)行。
陽(yáng)極反應：
陰極反應：
溶液中的反應：
在陽(yáng)極溶出的高活性Fe2+與水產(chǎn)生水解反應生成吸附性較強的Fe(OH)3及nFe(OH)2·mFe(OH)3(n，m等于1或2)，具有一定的吸附混凝作用。另外，反應過(guò)程結束后，水中的鐵離子必須被去除。一般通過(guò)調節pH使鐵離子形成沉淀。鐵離子沉淀過(guò)程可起到絮凝作用，可以投加高分子聚合物PAM助凝劑進(jìn)行破乳絮凝，進(jìn)一步去除以膠體形式存在的有機物及部分大分子有機物〔7, 8〕。
1.4 分析項目及方法
COD采用重鉻酸鉀法測定〔9〕。
2 實(shí)驗結果與討論
2.1 EF-H2O2-FeOx法單因素分析實(shí)驗
2.1.1 電解電壓對含油乳化廢水COD去除率的影響
調節廢水pH=2，電解反應時(shí)間為75 min，調節電壓分別為3、5、7、9、11 V，考察電解電壓對含油乳化廢水COD去除率的影響，實(shí)驗結果見(jiàn)圖 2。
圖 2 COD去除率隨電解電壓的變化
由圖 2可知，當電解電壓小于8 V時(shí)，含油乳化廢水的COD去除率隨著(zhù)電解電壓升高而增大，當電解電壓超過(guò)8 V時(shí)，COD的去除率隨著(zhù)電解電壓的升高反而下降。這是由于隨著(zhù)電解電壓的增大，電流強度增大，副反應和極化作用也隨之增強，有機物降解速率降低，從而使COD的去除率減小。因此確定適宜的電解電壓為8 V。
2.1.2 pH對含油乳化廢水COD去除率的影響
調節電解電壓為8 V，電解反應時(shí)間為75 min，取pH分別為1.5、2.0、2.5、3.0、4.0，考察pH對含油乳化廢水COD去除率的影響，實(shí)驗結果見(jiàn)圖 3。
圖 3 COD去除率隨pH的變化
由圖 3可知，含油乳化廢水COD去除率首先隨著(zhù)pH的增加略有增加，當pH=2.5時(shí)COD去除率達到最大，為78.64%，當pH大于2.5時(shí)COD去除率隨著(zhù)pH的增加顯著(zhù)下降，這是因為當pH小于2.5時(shí)，隨著(zhù)pH的減小，部分雙氧水將捕獲一個(gè)質(zhì)子而轉化為H3O2+，H3O2+為親電子性，會(huì )使Fe2+和H2O2的反應速率降低;當溶液的pH大于2.5時(shí)，隨著(zhù)pH的增大，體系中的鐵離子及亞鐵離子極易形成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵沉淀，使得亞鐵離子減少而影響Fenton反應。因此確定適宜的pH=2.5。
2.1.3 反應時(shí)間對含油乳化廢水COD去除率的影響
調節電解電壓為8 V，廢水pH=2.5，電解反應時(shí)間分別取45、60、75、90、100 min，考察反應時(shí)間對含油乳化廢水COD去除率的影響，實(shí)驗結果見(jiàn)圖 4。
圖 4 COD去除率隨反應時(shí)間的變化
由圖 4可知，在反應初始階段，含油乳化廢水的COD去除率隨時(shí)間的延長(cháng)而增大，當電解反應時(shí)間為75 min時(shí)，COD去除率達到78.64%，繼續延長(cháng)電解反應時(shí)間，COD的去除率不會(huì )再有明顯的增加。之所以COD的去除率隨時(shí)間的延長(cháng)而不再增加，是因為在電解過(guò)程中隨著(zhù)含油濃度不斷降低，與Fenton試劑接觸的油類(lèi)物質(zhì)逐漸減少。另外，隨著(zhù)電解反應時(shí)間的延長(cháng)，溶液中的pH會(huì )增大，導致亞鐵離子不穩定，使起有效作用的Fenton試劑減少，從而導致COD去除率增大幅度降低。因此確定適宜的電解反應時(shí)間為75 min，在最適宜條件下含油乳化廢水COD的去除率為78.64%。
2.2 絮凝實(shí)驗
為進(jìn)一步凈化水質(zhì)，向EF-H2O2-FeOx反應后的溶液中投加一定量的PAM助凝劑，提高氫氧化鐵膠體的吸附和絮凝效果。實(shí)驗現象及結果見(jiàn)表 1。
通過(guò)實(shí)驗可觀(guān)察到，加入PAM后絮體明顯變大，并且沉降速度加快，當加入PAM為2 mg/L后，大約15 min就基本上沉淀完畢，原因是PAM的吸附架橋作用使細小的絮體變大;當PAM投加質(zhì)量濃度高于2 mg/L時(shí)無(wú)明顯變化，這是由于PAM將廢水中的膠體顆粒表面的活性點(diǎn)包裹使架橋變得困難，所以處理效果難以提高。由此確定PAM投加質(zhì)量濃度為2 mg/L。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結論
(1)EF-H2O2-FeOx實(shí)驗陽(yáng)極采用鐵片，陰極采用不銹鋼板，并在陰極附近通過(guò)曝氣泵進(jìn)行曝氣，無(wú)需投加H2O2，有效降低了經(jīng)濟成本;絮凝反應加入PAM助凝劑可提高絮凝效果。
(2)分別對影響實(shí)驗效果的電解電壓、pH、電解反應時(shí)間進(jìn)行單因素分析實(shí)驗，得出最佳條件：電解電壓8 V，pH=2.5，電解反應時(shí)間75 min，在此條件下COD的去除率可以達到78.64%。
(3)絮凝實(shí)驗中助凝劑PAM投加的質(zhì)量濃度為2 mg/L，最終得到COD的去除率為93%以上，出水COD低于300 mg/L，達到相關(guān)排放要求。
(4)EF-H2O2-FeOx—絮凝處理含油乳化廢水具有高效、去除效果好、經(jīng)濟適用等優(yōu)點(diǎn)，在含油廢水的處理領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。
