新諾明屬磺胺類(lèi)廣譜抗生素，其生產(chǎn)過(guò)程中排放大量高濃度有機廢水，成分復雜、可生化性差，處理難度較大。微電解法(也稱(chēng)內電解法)是在廢水中投加鐵屑和活性炭(或焦炭)形成無(wú)數微小原電池，利用原電池產(chǎn)生的新生態(tài)〔H〕和Fe與污染物質(zhì)發(fā)生還原反應，實(shí)現對污染物的去除。近年來(lái)微電解法憑借其工藝簡(jiǎn)單、操作方便，能提高廢水的可生化性及“以廢治廢”的優(yōu)勢，在廢水處理中得到廣泛使用，利用微電解工藝處理皮革廢水、印染廢水、制藥廢水及化工廢水的研究和工程實(shí)例也逐漸增多。筆者采用微電解法對新諾明合成廢水進(jìn)行預處理，提高了廢水的可生化性，為此類(lèi)廢水的預處理提供了有效途徑，并且為后續生化處理創(chuàng )造有利條件。
1 試驗材料與方法
1.1 試驗用水
試驗采用某制藥企業(yè)新諾明生產(chǎn)過(guò)程排放的污水 ，其pH約為6.0、COD 32 100 mg/L左右、B/C約為0.12。
1.2 試驗方法
取一定量廢水置于燒杯中，調整廢水pH，加入適量經(jīng)酸堿活化的鐵屑(1～6 mm)和顆�；钚蕴�(粒徑1~2 mm)，充分攪拌，反應一段時(shí)間后測定廢水pH及COD;在微電解出水中加入一定量H2O2與水中Fe2+形成Fenton氧化反應，反應一定時(shí)間后滴加NaOH溶液終止反應，沉淀后取上清液測定廢水pH、COD、BOD5等。
1.3 分析測試方法
pH采用玻璃電極法測定，COD采用重鉻酸鉀法測定，BOD5采用五日生化需氧量法測定，以上方法均參考《水和廢水監測分析方法》。
2 結果與分析
2.1 微電解正交試驗
根據微電解試驗原理，影響其處理效果的因素主要有Fe的投加量、鐵炭質(zhì)量比、初始反應pH和反應時(shí)間等，擬建立4因素3水平的正交試驗，考察各因素對處理效果的影響程度并初步確定最佳反應條件。正交試驗因素水平見(jiàn)表 1，正交試驗結果見(jiàn)表 2。
由表 2可見(jiàn)，影響微電解COD去除效果的因素主次順序為：鐵炭質(zhì)量比>Fe投加量>反應初始pH>反應時(shí)間，初步確定最佳反應條件為A1B3C3D1，即反應初始pH為3.0、Fe投加量150 g/L、鐵炭質(zhì)量比4∶1和反應時(shí)間3 h。
2.2 微電解單因素試驗
根據正交試驗結果，結合影響微電解的主要因素和初步確定的最佳反應條件，進(jìn)一步開(kāi)展單因素試驗研究。
(1)鐵炭質(zhì)量比對處理效果的影響。調節廢水初始反應pH至3.0、Fe投加量150g/L，考察不同反應時(shí)間下鐵炭質(zhì)量比(1∶1、3∶1、6∶1、9∶1)對廢水處理效果的影響，確定最佳的鐵炭質(zhì)量比，結果如圖 1所示。
圖 1 鐵炭質(zhì)量比對COD去除效果的影響
由圖 1可以看出，隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng)，不同鐵炭比下廢水的COD去除率均表現為逐漸增大，說(shuō)明鐵屑與廢水的接觸時(shí)間越長(cháng)，鐵的各種反應性能及鐵與活性炭之間的相互作用得以充分發(fā)揮;不同鐵炭質(zhì)量比中以3∶1時(shí)的處理效果最好，COD去除率達到26%以上。鐵屑投加量過(guò)多或過(guò)少都不利于微電池的形成，從而影響處理效果。因此確定最佳鐵炭質(zhì)量比為3∶1。
(2)Fe的投加量對處理效果的影響。調節廢水初始反應pH至3.0，鐵炭質(zhì)量比為3∶1，考察Fe的投加量(100、120、150、170 g/L)對廢水處理效果的影響，結果如圖 2所示。
圖 2 Fe投加量對COD去除效果的影響
由圖 2可見(jiàn)，COD去除率隨Fe投加量的增加而增大，當Fe投加量超過(guò)120 mg/L時(shí)，COD去除率增加較為緩慢。一般而言，增加Fe投加量可以增加原電池的生成數量，加速廢水中有機物的去除;當Fe投加量增至一定程度時(shí)COD去除率趨于穩定�？紤]到處理成本，確定Fe最佳投加量為120 g/L。
(3)廢水初始反應pH對處理效果的影響。固定鐵炭質(zhì)量比為3∶1、Fe的投加量為120 g/L，考察不同廢水初始反應pH〔2.0、3.0、4.0、5.0及6.0(原水)〕下COD去除率隨時(shí)間的變化情況，結果如圖 3所示。
圖 3 初始pH對COD去除效果的影響
根據電極的反應原理，氧的標準電極電位在酸性介質(zhì)中較高，適當降低廢水pH可提高氧的電極電位，加大內電解的電位差，促進(jìn)電極反應的發(fā)生;同時(shí)較低的pH能使陽(yáng)極溶解出更多的鐵，絮凝效果更明顯，但反應pH也不是越低越好，pH過(guò)低時(shí)出水Fe2+、Fe3+過(guò)大造成出水色度增高，而且還會(huì )延長(cháng)反應時(shí)間，加大試驗成本。由圖 3看出，廢水最佳初始反應pH為3.0。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
(4)反應時(shí)間對處理效果的影響。在廢水最佳初始反應pH為3.0、鐵炭質(zhì)量比為3∶1、Fe投加量為120 g/L的條件下，考察反應時(shí)間為1、2、3、4、5 h時(shí)廢水COD的去除情況，如圖 4所示。
圖 4 反應時(shí)間對COD去除效果的影響
由圖 4可見(jiàn)，隨著(zhù)反應時(shí)間的增加，COD去除率逐漸升高，反應時(shí)間為3 h時(shí)COD去除率為27.5%，繼續延長(cháng)反應時(shí)間COD去除率增幅較小，綜合考慮成本確定最佳反應時(shí)間為3 h。
2.3 聯(lián)合Fenton試驗
由于微電解出水為酸性且含有大量Fe2+，可為后續Fenton氧化法提供反應環(huán)境及催化劑，因此直接向反應出水投加不同含量的H2O2，考察聯(lián)合Fenton氧化法對廢水的處理效果，見(jiàn)圖 5。
圖 5 H2O2投加量對COD去除效果的影響
投加的H2O2與鐵炭?jì)入娊獬鏊械拇罅縁e2+發(fā)生了Fenton氧化反應，由圖 5可知，隨著(zhù)反應的進(jìn)行，COD去除率呈增加趨勢，反應60 min之后基本趨于穩定。當H2O2投加量逐漸增加時(shí)，COD去除率也逐漸增加，當H2O2投加量超過(guò)4 mL/L時(shí)，過(guò)量的H2O2會(huì )消耗部分·OH，最終使COD去除率逐漸降低。因此確定最佳H2O2投加量為4 mL/L，最佳反應時(shí)間為60 min。
2.4 平行性試驗
微電解最佳反應條件為鐵炭質(zhì)量比3∶1、Fe投加量120 g/L、反應初始pH 3.0、反應時(shí)間3 h;聯(lián)合Fenton氧化法確定最佳反應條件為H2O2投加量4 mL/L、反應時(shí)間60 min。為驗證上述工藝條件下廢水處理效果的穩定性，分別采集3批水樣進(jìn)行最佳試驗條件下的平行試驗，結果見(jiàn)表 3。
由表 3可以看出，采用微電解-Fenton氧化法預處理新諾明廢水效果穩定，在最佳反應條件下COD去除率達到55%以上，B/C由0.12增加至0.30以上。
3 結論
采用微電解-Fenton氧化法對新諾明合成廢水進(jìn)行預處理，取得了良好的效果。 通過(guò)正交及單因素試驗確定微電解最佳反應條件為：鐵炭質(zhì)量比3∶1，Fe投加量120 g/L，反應初始pH 3.0，反應時(shí)間3 h，當廢水COD為32 100 mg/L左右時(shí)，在上述條件下進(jìn)行預處理后COD去除率達27%以上;聯(lián)合Fenton氧化法確定最佳反應條件為H2O2投加量4 mL/L、反應時(shí)間60 min，處理后出水總COD去除率達到55%以上，B/C由0.12增加至0.30以上，可生化性明顯提高，為后續生化處理提供了條件。(來(lái)源：水博網(wǎng))
