馬東磊 趙 童

（張家口市環(huán)境科學(xué)研究院）

0 引 言

化工廢水因?yàn)楹懈鞣N有機(jī)酸、醇、醛、酮、醚和環(huán)氧化物等有機(jī)物，其COD一般都很高，且BOD相對(duì)較低，可生化性差.廢水一經(jīng)排入水體，就會(huì)在水中進(jìn)一步氧化分解，從而消耗水中大量的溶解氧，直接威脅水生生物的生存.

對(duì)于化工廢水的處理，目前，國內(nèi)外采用較多的是混凝——生化工藝處理工藝，然后而由于化工廢水的水質(zhì)復(fù)雜且污染物含量高，廢水中的污染物大都具有毒性以及化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中工藝用水和冷卻用水量很大，加之化工企業(yè)目前大多數(shù)為中小企業(yè)，生產(chǎn)工藝落后、設(shè)備陳舊，清污難以分流，耗水量大，水循環(huán)利用及回收利用率低等原因，其處理效果并不理想.

電絮凝法是近年來發(fā)展起來的頗具競爭力的廢水處理方法，在源水和多種行業(yè)廢水中有著廣泛應(yīng)用［1－2］.生物難降解的化工廢水的處理可以用電絮凝為預(yù)處理手段，從而實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)污染物的斷鏈、發(fā)色與助色基團(tuán)的脫色，提高廢水的可生化性，便于后續(xù)生化反應(yīng)的進(jìn)行.［3－4］

本研究利用電絮凝法處理某化工企業(yè)的高鹽化工廢水，以鋁板作為電極板，研究了不同水力停留時(shí)間、初始pH、極板間距、電流強(qiáng)度以及溫度等單因素對(duì)處理效果的影響.在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行正交試驗(yàn).

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用廢水為某化工企業(yè)廢水，廢水的COD：36800mg／L、氨氮：453mg／L.

實(shí)驗(yàn)試劑有硫酸鈉（Na2SO4）、乙二胺四乙酸二鈉、苯酚（C6H6O）、硫酸銨（（NH4）2SO4）、硫酸（H2SO4）、硫酸銀（Ag2SO4）、六水合硫酸鐵（Ⅱ）銨（（NH4）Fe（SO4）2·6H2O）、硫酸汞：（HgSO4）、氫氧化鈉（NaOH）、重鉻酸鉀（K2Cr2O7）、1.10—菲啰啉（C12H8N2·H2O）、硼酸（H3BO3）、甲基紅－亞甲藍(lán)指示劑等.

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備

實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備包括：電子萬用爐220V·AC·1000W、HJ—5數(shù)顯多功能攪拌器、電子天平、DJS－292雙顯恒電位儀、精密試紙；帶有24號(hào)標(biāo)準(zhǔn)磨口的250mL錐形瓶的全玻璃回流裝置；可調(diào)節(jié)通風(fēng)櫥一臺(tái)；由一個(gè)500－800mL的蒸餾燒瓶及防噴頭和一個(gè)垂直放置的冷凝管組裝而成蒸餾器；50mL酸式滴定管一只；250mL磨口錐形瓶若干；5mL、10mL、25mL移液管；500mL、1000mL容量瓶；各種大小燒杯若干等.

1.3 對(duì)化工廢水進(jìn)行電解說明

將裝有化工廢水的燒杯放在多功能攪拌器上，在廢水中插入兩個(gè)鋁電極，連接雙顯恒電位儀，打開通風(fēng)櫥通風(fēng)，打開電源開關(guān)，實(shí)驗(yàn)即可進(jìn)行.電解時(shí)雙顯恒電位儀調(diào)為穩(wěn)流模式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容將電流調(diào)為特定的固定值，電源電壓隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行不斷變化，兩極板通過利用保鮮膜滾軸自制而成，可通過該滾軸控制電極板的板間距，本正交實(shí)驗(yàn)中板間距控制為10cm.電解裝置見圖1.

圖1 電解裝置示意圖

1.4 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

為了進(jìn)一步確定電絮凝法對(duì)化工廢水各因素的處理的最佳效果，提高對(duì)廢水中COD與氨氮的去除率，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)；

影響電鍍廢水處理效果的因素較多，如：水力停留時(shí)間、電流強(qiáng)度、溫度、攪拌速度、極板間距等.本研究所做的單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素如表1.

表1 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)因素表

正交實(shí)驗(yàn)因素水平如表2.

表2 實(shí)驗(yàn)因素水平表

由表2確定正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)表L9（34）如表3。

表3 正交實(shí)驗(yàn)方案表

2 結(jié)果與討論

2.1 氨氮去除率的正交結(jié)果分析

經(jīng)電絮凝處理后的廢水氨氮去除率如表4.

表4 氨氮去除率的正交結(jié)果分析表

由表4可知氨氮去除效果在pH＝9.0，水力停留時(shí)間為3小時(shí)，電流為0.6A，溫度為57℃時(shí)達(dá)到最佳，去除率達(dá)到35.1%.

2.2 COD去除率的正交結(jié)果分析

經(jīng)電絮凝處理后的廢水COD去除率如表5.

表5 COD去除率的正交結(jié)果分析表

由表5可知COD的去除效果在pH＝6.7，水力停留時(shí)間為3小時(shí)，電流強(qiáng)度＝1.0A，溫度為37℃時(shí)達(dá)到最佳，去除率達(dá)到30.8%.

2.3 各單因素結(jié)果分析

圖2 水力停留時(shí)間對(duì)氨氮去除率影響關(guān)系圖

圖3 pH值對(duì)氨氮去除率影響關(guān)系圖

圖4 溫度對(duì)氨氮去除率影響關(guān)系圖

圖5 電流強(qiáng)度對(duì)氨氮去除率影響關(guān)系圖

圖6 水力停留時(shí)間對(duì)COD去除率影響關(guān)系圖

圖7 pH對(duì)COD去除率影響關(guān)系圖

圖8 溫度對(duì)COD去除率影響關(guān)系圖

圖9 電流強(qiáng)度對(duì)COD去除率影響關(guān)系圖

通過比對(duì)分析正交實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)各個(gè)單因素可知：pH、電解時(shí)間、電流強(qiáng)度、溫度四因素對(duì)COD與氨氮去除率的影響與單因素實(shí)驗(yàn)的影響程度相一致；表明此次正交試驗(yàn)與單因素試驗(yàn)的相符的.其中，pH在6.7時(shí)COD的去除率達(dá)到較好的效果，pH在9.0時(shí)氨氮的去除效果較好.由電流強(qiáng)度對(duì)COD和氨氮去除率的影響可知，隨著電流強(qiáng)度的增大去除率逐漸增大.由溫度對(duì)COD和氨氮去除率的影響可知，隨著溫度的增大去除率逐漸增大.

2.4 最佳水平條件的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

由表4—表5可知在正交設(shè)計(jì)方案中COD去除率達(dá)到最佳的條件為pH＝6.7，水力停留時(shí)間為3小時(shí)，電流強(qiáng)度為1.0A，溫度為37℃時(shí)，COD去除率達(dá)30.8%；氨氮去除率達(dá)到最佳為pH＝9.0，水力停留時(shí)間為3小時(shí)，電流為0.6A，溫度為57℃時(shí)，氨氮去除率達(dá)到35.1%.結(jié)合圖2—圖9可知正交設(shè)計(jì)方案中的最佳條件并非最佳水平條件，所以需要綜合上述實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行最佳水平實(shí)驗(yàn).結(jié)合以上圖表，選取水力停留時(shí)間為4小時(shí)，pH＝9.0，溫度為57℃，電流1A為條件，進(jìn)行針對(duì)氨氮的最佳實(shí)驗(yàn)；選取水力停留時(shí)間為4小時(shí)，pH＝6.7，溫度為57℃，電流1A為條件，進(jìn)行針對(duì)COD的最佳實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表6、表7.

表6 氨氮最優(yōu)水平條件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表

表7 COD最優(yōu)水平條件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表

由表6和表7可知在最佳水平條件下氨氮的去除率達(dá)到36.8%，大于正交試驗(yàn)中的35.1%；COD的去除率達(dá)到32.3%，大于正交試驗(yàn)中的30.8%.

3 結(jié) 論

由試驗(yàn)得知：氨氮去除效果在水力停留時(shí)間為4小時(shí)，pH＝9.0，溫度為57℃，電流1A達(dá)到最佳，去除率達(dá)到36.8%.COD的去除效果在水力停留時(shí)間為4小時(shí)，pH＝6.7，溫度為57℃，電流1A達(dá)到最佳，去除率達(dá)到32.3%；從而有效的達(dá)到了對(duì)高氨氮、高COD化工廢水的預(yù)處理效果，方便后續(xù)處理設(shè)施的有效實(shí)施。

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