內電解+芬頓試劑組合處理農藥廢水的影響因素和機理分析

顏廷勝 王欲曉 張健 莊嚴 陸正祥

摘? ?要：內電解+芬頓試劑組合技術非常適用于農藥廢水處理，但是對COD氧化去除影響因素的顯著性研究還沒有公開文獻報道。為此，本文在小試水平上采用正交實驗方法進行研究。結果顯示，微電解曝氣的有無對農藥廢水COD去除率的影響非常顯著（p<0.01），但曝氣量的多少對COD去除率的影響不顯著，H2O2投加體積對實驗結果影響顯著（0.01

關鍵詞：內電解+Fenton組合;農藥廢水處理;正交試驗;影響因素顯著性;機理

作為世界上最大品種的除草劑，農藥草甘膦占據全球市場30%的份額，其特點是非選擇性、低殘留、滅生性，可防除40多科植物，廣泛用于橡膠、桑、茶、果園及甘蔗地等[1]。其主要生產工藝有兩種：甘氨酸（烷基酯）法和亞氨基二乙酸（雙甘膦）法[2]，根據生產工藝不同，COD范圍從幾千到幾萬mg/L，如表1所示，還有排放量大、含鹽量高、毒性大、生物降解難等特點[3]。

生物處理是廢水處理的主流工藝，但是多數草甘膦廢水必須經過預處理才能進行生物處理。表1綜述了眾多預處理技術對COD的去除，微電解[4-6]、Fenton氧化[6-8]、微電解+Fenton氧化[6-8]等。多數文獻關注影響廢水處理的單因素考察和優(yōu)化[3-9]，很少有文獻報道組合技術（如微電解+Fenton氧化）影響因素的統計學分析以及COD去除機理的探討。

本研究以農藥草甘膦廢水為原料，運用組合處理技術鐵炭微電解+Fenton氧化在實驗室小試水平上，采用正交試驗研究關鍵因素對COD去除影響的顯著性，并討論了去除機理，為工業(yè)化運行提供指導。

1? ? 材料和方法

1.1? 材料與設備

草甘膦廢水，某農藥廠贈送，COD 7 000 mg/L;H2O2，分析純;鐵炭微電解填料，將鐵、炭、金屬催化劑按照一定的比例，通過兩次高溫冶煉成型、成孔技術制成，江西普茵沃潤環(huán)保公司。COD速測儀5B-3F，蘭州連華環(huán)?？萍加邢薰?pH計，PHS-3C上海佑科儀器有限公司;電子天平FA1004A，上海精密科學儀器有限公司。

1.2? 方法和步驟

取500 mL燒杯，將增氧泵、氣泡石置于燒杯底部，其上置帶孔塑料板，塑料板上加入一定量填料，再加入100 mL草甘膦廢水，進行實驗。參考文獻[3]列出的因素與水平，如表2所示;測定實驗后廢水的COD，并根據處理前COD含量變化計算COD去除率。極差分析和方差分析參考文獻[10]。pH測量采用玻璃電極法，COD分析采用重鉻酸鹽法。

2? ? 結果與討論

2.1? 實驗結果的統計分析

圖1是正交實驗結果的極差分析趨勢圖，影響COD去除率因素的順序是：單位時間曝氣量>Fenton處理H2O2投加體積>廢水∶微電解填料>微電解和Fenton處理時間>電解后Fenton處理H2O2加入時間。此外，曝氣量的有無對COD去除率的影響非常顯著，但曝氣量的多少對COD去除率的影響不顯著;增加H2O2的投加量能使廢水的COD去除率達到更高，但在增加H2O2投加量的同時，工藝成本也在增加。

方差分析結果如表3所示：因素A、B和E對試驗結果影響不顯著，因素C（單位時間曝氣量）對結果影響非常顯著（p<0.01），因素D對結果影響顯著（0.01

文獻[3-9]都是優(yōu)化工藝參數的報道，目的是獲得最高的COD去除率，沒有因素顯著性的比較。本研究的實際COD去除率和文獻[10]相似，略低于90%。雖然文獻[3， 9]的COD去除率較高，都超過90%，但是條件苛刻，如文獻[3]的進水濃度低，文獻[9]依賴紫外光。

2.2? 組合處理的機理討論

鐵碳微電解原電池反應陽極Fe-2e-→Fe2+，E0（Fe2+/Fe）= -0.44 V，陰極在酸性曝氣條件下，O2+2H++2e-→H2O2，E0（O2/H2O2）=0.70 V。陽極產生的Fe2+和陰極產生的H2O2可以形成Fenton試劑，進而高效氧化廢水中的COD。文獻[11]均報道在內電解的反應器中檢測到H2O2，證實了微電解反應中Fenton氧化的存在。

3? ? 結語

微電解曝氣的有無對農藥廢水COD去除率的影響非常顯著（p<0.01），但是微電解曝氣量的多少對COD去除率的影響不顯著（p>0.05），H2O2投加體積對試驗結果影響顯著（0.01

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