張文龍,陳軍,王吉超,張博錠,張?jiān)Ｆ?/p>

（1.河南科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003;2.鄭州大學(xué)化學(xué)學(xué)院,河南鄭州450001）

高級(jí)氧化技術(shù)（Advanced Oxidation Technologies）是氧化處理廢水中難降解有機(jī)污染物的有效方法.目前,主要的高級(jí)氧化技術(shù)有Fenton試劑氧化技術(shù)、濕式催化氧化技術(shù)、電化學(xué)氧化技術(shù)、超臨界水氧化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、超聲波氧化技術(shù)等[1].電-Fenton（E-F）法是在傳統(tǒng)Fenton法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新型高級(jí)氧化水處理技術(shù).其反應(yīng)原理為,在電解槽中,外加直流電作用下,陽(yáng)極鐵板溶出產(chǎn)生Fe2+離子作為Fenton反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行的來(lái)源,與添加的H2O2作用生成具有高度氧化活性的羥基自由基（·OH）,其氧化電位為2.80 V,自然界中僅次于F2[2].·OH能夠與廢水中的有機(jī)污染物通過(guò)加合、取代、電子轉(zhuǎn)移、斷鍵等方式使大分子難降解有機(jī)物降解為低毒或者無(wú)毒的小分子物質(zhì),將廢水得到有效處理[3].電-Fenton高級(jí)氧化技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì):①氧化降解速率快:絕大多數(shù)有機(jī)污染物在降解過(guò)程中的降解速率可達(dá)到100 M-1s-1以上[4].②·OH的電子親和能為569.3 kJ,可與廢水中大部分有機(jī)污染物發(fā)生親電反應(yīng),對(duì)待降解物質(zhì)無(wú)選擇性[5].③可以與其它水處理技術(shù)聯(lián)用,通常與生化法聯(lián)用作為廢水處理方案,經(jīng)電-Fenton法處理后,大部分難生物降解的廢水可生化性得到明顯改善[6].④運(yùn)行成本較低,自動(dòng)化程度高,操作過(guò)程簡(jiǎn)單,方便管理.

脫水蔬菜廢水主要源于各種蔬菜的洗滌、脫水、脫鹽、壓榨、殺菌、烘干、糖浸等生產(chǎn)加工過(guò)程,其含有大量的鞣質(zhì)酸、半纖維素、硝酸鹽、酮類、多糖類等復(fù)雜成分,有機(jī)污染物濃度及化學(xué)需氧量（CODCr）較高,可生化降解性差,生物法難以直接進(jìn)行處理[8-10].

試驗(yàn)采用復(fù)極式電-Fenton法處理脫水蔬菜廢水,以鐵板為陽(yáng)極和陰極,探討了外加電壓、電流密度、電導(dǎo)率、H2O2濃度、pH值、處理時(shí)間等因素對(duì)脫水蔬菜廢水CODCr去除效果的影響,并分析了處理后廢水的可生化性及污染物降解規(guī)律,以期為農(nóng)蔬類加工工藝廢水的處理提供有效的解決方案.

1 材料與方法

1.1 廢水來(lái)源及水質(zhì)情況

試驗(yàn)用水取自河南省濮陽(yáng)市范縣某脫水蔬菜廠加工工藝廢水,主要源于洋蔥、高麗菜、胡蘿卜等蔬菜的脫水加工過(guò)程,廢水具體水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1.

表1 脫水蔬菜廢水水質(zhì)Tab.1 Water quality of dehydrated vegetable wastewater

1.2 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)反應(yīng)裝置如圖1所示,主要由直流穩(wěn)壓電源、電解槽、曝氣系統(tǒng)三部分組成.所用電解槽由聚丙烯材料焊接制成,其長(zhǎng)×寬×高為22 cm×18 cm×16 cm,槽壁厚為2 cm.電解槽采用復(fù)極式模式,陰陽(yáng)兩極均采用鐵極板,極板型號(hào)為Q345E,尺寸大小相同,有效面積均為10.5 cm×15.5 cm.兩極板中間有3塊同規(guī)格鐵板,材質(zhì)型號(hào)為Q235,所有相鄰兩極板間距均為3 cm.工作電流由高頻脈沖直流穩(wěn)壓電源提供,輸出波形為脈沖方波,各參數(shù)均連續(xù)可調(diào),其范圍如下:輸出電壓0～500 V,電流0～50 A,頻率5～30 kHz,占空比0～100%,功率范圍0～25 kW.使用小型空氣泵進(jìn)行曝氣,其排氣壓力為0.025 MPa,排氣量為0.010 m3/min.

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖Fig.1 Schematic diagram of experimental apparatus

1.3 試劑及儀器

硫酸鈉（Na2SO4）、濃硫酸（H2SO4）、濃鹽酸（HCl）、氫氧化鈉（NaOH）、聚丙烯酰胺（PAM）、過(guò)氧化氫（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,H2O2）、磷酸（H3PO4）、碳酸氫鈉（NaHCO3）均為分析純;鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4）為優(yōu)級(jí)純;LH-D-100試劑(K2Cr2O7-HgSO4溶液）、LH-E-100試劑(H2SO4-Ag2SO4溶液）、活性污泥菌種、LH-營(yíng)養(yǎng)鹽均購(gòu)自北京市連華科技有限公司;試驗(yàn)用水均為二次蒸餾水.

NHWYM500-50型高頻脈沖直流穩(wěn)壓電源,濟(jì)南能華機(jī)電設(shè)備有限公司;T-114型電子分析天平,賽多利斯公司;DDBJ-351L型雷磁電導(dǎo)率儀,上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;PHSJ-4F型pH計(jì),上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;LH-25A型智能多參數(shù)消解儀,北京銘成基業(yè)科技有限公司;5B-3C型COD測(cè)定儀,蘇州市萊頓科學(xué)儀器有限公司;SPX-150Ш型BOD測(cè)定儀,南京科環(huán)分析儀器有限公司;TOC-VCPH型總有機(jī)碳分析儀,日本島津公司;MA-1000小型空氣泵,梅山科技控股（廣東）有限公司.

1.4 試驗(yàn)方法

室溫下取工業(yè)生產(chǎn)脫水蔬菜廢水水樣3 L,以Na2SO4作電解質(zhì)來(lái)增強(qiáng)溶液的電導(dǎo)率,加入H2O2,攪拌均勻后添加到電-Fenton反應(yīng)裝置中,調(diào)節(jié)好電壓、電流、頻率、占空比等,打開直流穩(wěn)壓電源對(duì)廢水進(jìn)行處理.反應(yīng)一定時(shí)間后,關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源,取樣,用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的NaOH調(diào)節(jié)pH至8～9,加入少量聚丙烯酰胺(PAM）絮凝劑,攪拌后靜置30 min,用濾紙過(guò)濾后,分析其水質(zhì)情況.

1.5 分析方法

COD采用5B-3C型COD測(cè)定儀測(cè)定;BOD5采用SPX-150Ш型BOD測(cè)定儀測(cè)定;TOC采用TOC-VCPH型總有機(jī)碳分析儀測(cè)定;pH值采用雷磁PHSJ-4F型pH計(jì)測(cè)定;電導(dǎo)率采用雷磁DDBJ-351L型電導(dǎo)率儀測(cè)定.

COD去除率計(jì)算公式為

式（1）中:C0為電解前脫水蔬菜廢水COD/（mg/L）;Ci為電解后脫水蔬菜廢水COD/（mg/L）;η為COD去除率/%.

2 結(jié)果與分析

2.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水CODCr去除效果的影響

電-Fenton法處理脫水蔬菜廢水,反應(yīng)時(shí)間作為處理工藝的重要指標(biāo),直接影響著整個(gè)裝置的能耗,決定水處理成本的高低[11].試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)置外加電壓為16 V,電流密度為10.2 mA/cm2,電導(dǎo)率為23 000μs/cm,pH為3,H2O2濃度為32 mmol/L,反應(yīng)時(shí)間分別為5、10、15、20、25 min,探討不同處理時(shí)間對(duì)脫水蔬菜廢水CODCr去除效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示.

圖2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水CODCr去除效果的影響Fig.2 Effect of reaction time on the CODCr removal efficiency of wastewater

由圖2可知,當(dāng)處理時(shí)間由5 min延長(zhǎng)至20 min,廢水CODCr去除率從31.61%上升至76.02%;當(dāng)處理時(shí)間由20 min繼續(xù)延長(zhǎng)至25 min,廢水CODCr去除率基本保持不變.這是由于在電解初期,溶液中存在的由陽(yáng)極板溶出的Fe2+含量不多,催化H2O2產(chǎn)生的·OH量較少,體系氧化能力有限,COD去除率較低.而隨處理時(shí)間的延長(zhǎng),電生成的Fenton試劑不斷增多,Fenton反應(yīng)速率加快,且反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的活性物質(zhì)增加,氧化過(guò)程進(jìn)行較完全,廢水CODCr去除率上升.但當(dāng)電解到一定程度,再隨電解時(shí)間的延長(zhǎng),電解溶液中的pH值增大,Fe2+不穩(wěn)定,易生成氫氧化物沉淀,實(shí)際作用的Fenton試劑減少,生成的·OH濃度降低,CODCr去除率上升緩慢.反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),水溫也會(huì)逐漸升高,不僅造成電流效率下降,能耗增加,還會(huì)導(dǎo)致H2O2分解速率加快,致使有機(jī)物去除效果受到影響,COD去除率不再增長(zhǎng)[12].綜合考慮CODCr去除率和能耗兩方面因素,試驗(yàn)確定最佳反應(yīng)時(shí)間為20 min.

2.2 外加電壓對(duì)廢水CODCr去除效果的影響

外加電壓的高低直接決定了陰陽(yáng)兩極電極電位的大小,影響電-Fenton法的反應(yīng)效率.當(dāng)外加電壓過(guò)低時(shí),導(dǎo)致電流密度較低,Fe2+釋放緩慢,反應(yīng)效率較低,復(fù)雜基質(zhì)污染物難以進(jìn)行氧化還原反應(yīng).當(dāng)外加電壓大于一定值時(shí),在極板上會(huì)有大量的電能消耗于析氫、析氧等副反應(yīng).一般電-Fenton法施加電壓會(huì)控制在6～25 V[13].試驗(yàn)取廢水水樣6份,控制電流密度為10.2 mA/cm2,電導(dǎo)率為2 3000μs/cm,pH值為3,H2O2濃度為32 mmol/L,反應(yīng)時(shí)間為20 min,外加電壓分別為4、8、12、16、20、24 V,探討不同外加電壓對(duì)脫水蔬菜廢水CODCr去除效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示.

圖3 外加電壓對(duì)廢水CODCr去除效果的影響Fig.3 Effect of voltage on the CODCr removal efficiency of wastewater

由圖3可知,當(dāng)外加電壓由4 V逐漸增加至16 V的過(guò)程中,廢水CODCr去除率由4.92%增加至75.59%;當(dāng)外加電壓從16 V繼續(xù)增加至24 V,廢水CODCr去除率僅從75.59%增加至75.93%,去除效果提升不顯著.產(chǎn)生上述現(xiàn)象的主要原因是:當(dāng)外加電壓較低時(shí),隨電壓的增加,陰陽(yáng)兩極電極電位增大,單位時(shí)間內(nèi)極板溶出的Fe2+增多,同時(shí)電壓增加可以使得反應(yīng)體系中離子的遷移速度提高,Fenton反應(yīng)速率加快,廢水CODCr去除率大幅提高[14].當(dāng)外加電壓超過(guò)一定值時(shí),繼續(xù)增大電壓,一方面會(huì)致使能耗增加,導(dǎo)致溶液體系內(nèi)溫度上升,使H2O2分解速率加快,H2O2無(wú)用消耗增加,產(chǎn)生的·OH的量減少;另一方面,也會(huì)促使反應(yīng)體系中析氫、析氧等副反應(yīng)變得更劇烈,與Fenton反應(yīng)相競(jìng)爭(zhēng),使主反應(yīng)速率下降,COD去除率上升緩慢[15].電壓過(guò)大時(shí)還會(huì)造成極板的極化現(xiàn)象,嚴(yán)重的極化現(xiàn)象會(huì)使極板上的氧化還原受阻,致使廢水的處理效果有所下降[16].因此,過(guò)大增加外加電壓并不會(huì)顯著提高廢水的處理效果且增加能耗.綜上所述,試驗(yàn)確定外加電壓為16 V適宜.

2.3 電流密度對(duì)廢水CODCr去除效果的影響

在電化學(xué)反應(yīng)體系中,電流密度決定著設(shè)備處理能力的大小,電流密度還會(huì)影響反應(yīng)槽電壓和陰陽(yáng)極板的電位,從而控制陰陽(yáng)極板表面化學(xué)反應(yīng)速率,影響處理效果[17].設(shè)置外加電壓為16 V,電導(dǎo)率為23 000μs/cm,pH為3,H2O2濃度為32 mmol/L,反應(yīng)時(shí)間為20 min,試驗(yàn)調(diào)節(jié)電流密度分別為3.2、5.1、8.2、10.2、11.9、14.5 mA/cm2,探討不同的電流密度對(duì)脫水蔬菜廢水CODCr去除效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示.

圖4 電流密度對(duì)廢水CODCr去除效果的影響Fig.4 Effect of current density on the CODCr removal efficiency of wastewater

由圖4可知,當(dāng)電流密度從3.2 mA/cm2逐漸增加至10.2 mA/cm2,廢水CODCr的去除率由18.66%上升至最大75.61%;當(dāng)電流密度繼續(xù)由10.2 mA/cm2增加至14.5 mA/cm2時(shí),廢水CODCr的去除率略有下降.顯然,低電流密度不利于有機(jī)物的去除,當(dāng)電流密度過(guò)低時(shí),極板表面單位面積通過(guò)的電量較少,產(chǎn)生的Fe2+較低,體系中未產(chǎn)生較高濃度的·OH.隨著電流密度的增加,極板單位面積流過(guò)的電量增多,溶出的Fe2+增加,催化產(chǎn)生更多的·OH會(huì)進(jìn)攻廢水中的有機(jī)污染物,因此在電流密度較低時(shí),適當(dāng)增加電流密度,廢水的處理效果明顯改善[18,19].然而,過(guò)大的電流密度會(huì)促使陰極析氫等副反應(yīng)加劇,電解過(guò)程中副反應(yīng)所占比重增加,用于污染物降解的反應(yīng)相應(yīng)減少,不利于有機(jī)物的去除.此外,陰極表面伴隨著氫氣的析出,溶液的pH值上升,pH過(guò)高對(duì)·OH的生成有一定的抑制作用,廢水CODCr去除率下降[20].從能耗角度來(lái)看,電流密度越大,陰陽(yáng)兩極所施加的電壓越大,消耗的電能越多.工業(yè)化運(yùn)行中,電流密度的選擇至關(guān)重要,過(guò)低和過(guò)高的電流密度都不利于實(shí)際操作運(yùn)行,選擇合適的電流密度既能達(dá)到廢水處理效果,又能減少?gòu)U水處理設(shè)施的建設(shè)投資和運(yùn)行成本.綜合經(jīng)濟(jì)和處理效果,試驗(yàn)確定最佳的電流密度為10.2 mA/cm2.

2.4 電導(dǎo)率對(duì)廢水CODCr去除效果的影響

電導(dǎo)率反映出溶液體系內(nèi)帶電物質(zhì)導(dǎo)電能力的大小,并不會(huì)直接改變Fenton反應(yīng)的氧化途徑,但會(huì)通過(guò)影響反應(yīng)體系內(nèi)帶電離子數(shù)目,各種分子、離子碰撞幾率,溶液的導(dǎo)電能力等來(lái)影響廢水的處理效果[21].試驗(yàn)通過(guò)添加Na2SO4來(lái)調(diào)節(jié)廢水的電導(dǎo)率,控制外加電壓為16 V,電流密度為10.2 mA/cm2,pH為3,H2O2濃度為32 mmol/L,反應(yīng)時(shí)間為20 min,調(diào)節(jié)電導(dǎo)率分別為8 000、12 000、17 000、23 000、28 000、35 000μs/cm.探討不同的電導(dǎo)率對(duì)脫水蔬菜廢水CODCr去除效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示.

圖5 電導(dǎo)率對(duì)廢水CODCr去除效果的影響Fig.5 Effect of electrical conductivity on the CODCr removal efficiency of wastewater

由圖5可知,當(dāng)電導(dǎo)率由8 000μs/cm增至23 000μs/cm,廢水CODCr去除率從64.25%上升至75.71%.這是由于溶液電導(dǎo)率較小時(shí),體系的電阻較大,導(dǎo)電能力差,溶液中離子的定向移動(dòng)緩慢,化學(xué)反應(yīng)速率慢,降解效果較差.在恒電流的電解過(guò)程中,隨溶液電導(dǎo)率的增大,導(dǎo)電離子數(shù)量增加,電解效率提高,COD去除率上升.·OH進(jìn)攻有機(jī)物會(huì)產(chǎn)生大量帶正電或負(fù)電的中間體,無(wú)疑增加了溶液體系的電量,帶電中間體在電壓的作用下在體系中定向移動(dòng),導(dǎo)電離子較多時(shí),各類分子之間的接觸、碰撞幾率也相應(yīng)增加,氧化反應(yīng)進(jìn)行地更完全,廢水的降解效果改善[22,23].當(dāng)電導(dǎo)率由23 000μs/cm繼續(xù)增加至35 000μs/cm,廢水CODCr去除率從75.71%下降至73.66%,去除效果略有下降.反應(yīng)體系中的電流由支持電解質(zhì)、待降解有機(jī)物、反應(yīng)中間體共同承擔(dān).支持電解質(zhì)濃度增加,一方面表現(xiàn)為改善體系導(dǎo)電能力的積極影響,另一方面表現(xiàn)在電解質(zhì)所承擔(dān)電流比例增加致使電流效率下降的消極影響.當(dāng)電導(dǎo)率增加到一定程度時(shí),溶液體系中的支持電解質(zhì)所承擔(dān)電流比例過(guò)大,待降解有機(jī)物和反應(yīng)中間體到達(dá)兩極進(jìn)行反應(yīng)的比例就有所減少,致使電流效率降低,廢水COD去除率下降[24].電導(dǎo)率對(duì)反應(yīng)的影響途徑不同于電壓和電流密度,影響過(guò)程比較復(fù)雜.綜合電導(dǎo)率多方面影響因素,實(shí)驗(yàn)確定電導(dǎo)率的最佳值為23 000μs/cm.

2.5 pH值對(duì)廢水CODCr去除效果的影響

對(duì)于電-Fenton反應(yīng),溶液體系的酸堿度直接影響著H2O2的氧化性和活性基團(tuán)氧化電位的高低[25].Fenton反應(yīng)的本質(zhì)是·OH的生成,·OH和H2O2的生成需要H+的參與,一般酸性條件下有利于Fenton反應(yīng)的進(jìn)行,然而當(dāng)溶液體系酸性太強(qiáng)時(shí),會(huì)造成催化反應(yīng)受阻以及羥基自由基的過(guò)度消耗等情況[26].根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[27],溶液體系pH＜4.5的環(huán)境下可以達(dá)到較好的處理效果.設(shè)置外加電壓為16 V,電流密度為10.2 mA/cm2,電導(dǎo)率為23 000μs/cm,H2O2濃度為32 mmol/L,反應(yīng)20 min.通過(guò)向體系中添加H2SO4來(lái)調(diào)節(jié)廢水pH值分別為2.4、3.0、3.5、4.1、4.7、5.3,探討不同pH值對(duì)脫水蔬菜廢水CODCr去除效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示.

圖6 pH值對(duì)廢水CODCr去除效果的影響Fig.6 Effect of pH value on the CODCr removal efficiency of wastewater

由圖6可知,當(dāng)pH為3時(shí),廢水CODCr去除率可達(dá)最大75.61%.當(dāng)pH值由5.3下降至3.0時(shí),廢水CODCr去除率由21.23%上升至75.61%;當(dāng)pH繼續(xù)下降至2.4時(shí),廢水CODCr去除率由75.61%下降至73.83%.這是因?yàn)?當(dāng)溶液體系pH＜3時(shí),pH值越低,體系提供的H+越多,H+是·OH的清除劑,過(guò)多的H+造成了·OH的過(guò)度消耗,且在強(qiáng)酸環(huán)境下,H+對(duì)·OH的淬滅作用更加明顯[28].此外,當(dāng)pH＜3,Fe2+催化H2O2產(chǎn)生·OH的能力還會(huì)減弱.pH值過(guò)低,式（2）會(huì)受阻,Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+速率降低,Fe2+難以得到及時(shí)補(bǔ)充,使得催化產(chǎn)生的·OH自由基數(shù)量減少,廢水CODCr去除率有所下降.當(dāng)pH＞3時(shí),在弱酸性或者接近中性環(huán)境下,Fe2+和Fe3+不穩(wěn)定,易生成Fe（OH）2和Fe（OH）3沉淀,導(dǎo)致·OH自由基的生成速率降低,反應(yīng)體系的催化氧化能力減弱.此外,生成的Fe（OH）3或Fe2O3·nH2O無(wú)定形態(tài)膠體容易附著在極板表面,阻礙極板與溶液的接觸,直接氧化作用和間接氧化作用都會(huì)受到影響,不利于有機(jī)物的去除.在pH較高的環(huán)境下,H2O2自分解反應(yīng)速率加快,降低了H2O2利用率.其次,·OH的氧化電位還會(huì)隨體系pH值的增高而減弱[29].因此,隨pH的增高,廢水CODCr去除率下降.綜上所述,pH值過(guò)高和過(guò)低都不利于廢水中有機(jī)污染物的去除,試驗(yàn)確定最佳pH值為3.

2.6 H2O2濃度對(duì)廢水CODCr去除效果的影響

電-Fenton反應(yīng)體系中,H2O2直接參與Fenton反應(yīng),其濃度的高低直接影響著·OH的生成速率,影響整個(gè)工藝的處理效果[30].控制外加電壓在16 V,電流密度為10.2 mA/cm2,電導(dǎo)率為23 000μs/cm,pH為3,反應(yīng)時(shí)間為20 min,調(diào)節(jié)廢水中H2O2濃度分別為8、16、24、32、40、48 mmol/L,探討不同H2O2濃度對(duì)脫水蔬菜廢水CODCr去除效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示.

圖7 H2O2濃度對(duì)廢水CODCr去除效果的影響Fig.7 Effect of H2O2 concentration on the CODCr removal efficiency of wastewater

由圖7可知,當(dāng)廢水中H2O2濃度由8 mmol/L增加至32 mmol/L時(shí),廢水CODCr去除率由20.78%上升至75.73%;當(dāng)H2O2濃度繼續(xù)增加到48 mmol/L,廢水CODCr去除率由75.73%下降至75.35%,呈下降趨勢(shì).造成上述現(xiàn)象的原因是:在Fenton反應(yīng)過(guò)程中,H2O2是釋放·OH自由基的主體,當(dāng)H2O2濃度較低時(shí),·OH的產(chǎn)生量也相對(duì)較少,CODCr去除效果不佳.增大初始H2O2濃度,產(chǎn)生的·OH自由基濃度增高,廢水CODCr去除率顯著上升.H2O2不但是·OH自由基的來(lái)源,同時(shí)過(guò)量的H2O2存在也會(huì)抑制·OH的產(chǎn)生.H2O2過(guò)量會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)初期產(chǎn)生的·OH自由基與自身發(fā)生復(fù)合反應(yīng)如式（3）,而使·OH自由基濃度降低,反應(yīng)體系的氧化能力減弱.

過(guò)量的H2O2與有機(jī)物競(jìng)爭(zhēng)·OH,不但降低了CODCr去除效率,也造了資源的浪費(fèi).添加的H2O2量過(guò)高,也會(huì)對(duì)廢水pH產(chǎn)生一定影響,從而影響CODCr的去除.·OH的產(chǎn)率還與Fe2+與H2O2的比例有關(guān),當(dāng)滿足最佳比例時(shí),體系有最強(qiáng)的降解能力.本試驗(yàn)中H2O2濃度為32 mmol/L時(shí),體系有較強(qiáng)的降解能力,廢水CODCr去除率最高.

2.7 廢水可生化性分析

CODCr和BOD5是廢水生物處理過(guò)程中常用的兩個(gè)指標(biāo),目前普遍采用BOD5/CODCr來(lái)評(píng)價(jià)廢水的可生化性.當(dāng)B/C＜0.2時(shí)表示不宜生化;0.2＜B/C＜0.3表示較難生化;0.3＜B/C＜0.45表示可以生化;B/C＞0.45表示可生化性較好[31].

由表2可知,脫水蔬菜廢水經(jīng)電-Fenton法處理后,TOC由2 079 mg/L下降至603 mg/L,去除率可達(dá)71%,CODCr由7 378 mg/L下降至1 771 mg/L,去除率為76%,表明電-Fenton法可有效去除脫水蔬菜廢水中大部分有機(jī)污染物;BOD5可由1 992 mg/L降至845 mg/L,而B/C比由原來(lái)的0.27上升至0.48,表明廢水的可生化性明顯得到改善,為后續(xù)生化處理創(chuàng)造了良好條件.

表2 脫水蔬菜廢水經(jīng)電-Fenton法處理前后指標(biāo)Tab.2 Index of dehydrated vegetable wastewater before and after treatment by electro-Fenton

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)采用電-Fenton法對(duì)脫水蔬菜廢水進(jìn)行了預(yù)處理,探討了外加電壓、電流密度、電導(dǎo)率、pH值、H2O2濃度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)廢水CODCr去除效果的影響,優(yōu)化了工藝條件,并對(duì)處理后的廢水進(jìn)行了可生化性分析,試驗(yàn)得出:

（1）脫水蔬菜廢水經(jīng)電-Fenton法處理的最佳工藝條件為:外加電壓16 V,電流密度10.2 mA/cm2,電導(dǎo)率23 000μs/cm,H2O2濃度32 mmol/L,pH值3,反應(yīng)時(shí)間20 min.

（2）最佳工藝條件下,脫水蔬菜廢水TOC去除率可達(dá)71%,CODCr去除率可達(dá)76%,且B/C比由原來(lái)的0.27上升至0.48.這表明電-Fenton法可有效去除脫水蔬菜廢水中大部分有機(jī)污染物,廢水可生化性明顯得到改善,為后續(xù)生物法處理提供了便利.

（3）對(duì)于脫水蔬菜加工工藝廢水的處理建議:經(jīng)電-Fenton法預(yù)處理后直接用生化法處理,即一般經(jīng)水解酸化、厭氧—好氧組合工藝,再經(jīng)過(guò)膜生物反應(yīng)器或者生物濾池處理后可達(dá)到地表水四類標(biāo)準(zhǔn).