劉江勛1，黎錫流1，劉健偉2，王衛(wèi)紅2
（1.華南理工大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，廣東廣州 510640.深圳市工業(yè)廢物處理站，廣東深圳 518049）

　　摘　要：對金屬切削加工廢水的混凝和Fenton試劑作用的最佳條件進(jìn)行了研究，使用3.0mL/L的FeCl3飽和液和4mg/LPAM混凝，混凝后廢水的COD_Cr由10400mg/L降到1600mg/L，之后在pH₂～3，［Fe²⁺］為252mg/L，［H₂O₂］為0.10mol/L條件下氧化處理，廢水的COD_Cr由1600mg/L降到80mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　關(guān)鍵詞：金屬加工；廢水處理；混凝；氧化
　　中圖分類號：X76
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　文章編號：1009－2455（2002）02－0034－03

Study on the Treatment of Metal-Cutting Wastewater Using Coagulation0Fenton Reagent Oxydation
LIU Jiang-xun1, LI Xi-liu 1, LIU Jian-wei2, WANG Wei-hong2
(1. South China University of Technology, Guangzhou 518049, China;2. Shenzhen Industrial Wastewater Station, Shenzhen 518049, China)

　　Abstract: Optimal conditions of the treatment of metal-cutting wastewater was studied. First adding 3.0mL/L saturated Fecl3 and 4 mg.K PAM solutions to the test water at pH=11, COD_Cr dropped from 10400mg/L tp 1600 mg/L. Then Carrying out oxidation with pH=2-3,[Fe2+]=252mg/L,[H2O2]=0.10mol/L, COD_Cr was reduced to 80mg/L, meeting the national wastewater discharge standards.
　　Key words: metal cutting; wastewater treatment; coagulation; oxidation

　　金屬的切削加工冷卻廢液含有礦物油，乳化劑，防腐劑，碳酸鈉以及一些金屬離子，很難生物降解。在深圳市，相關(guān)的廠家此廢水的排放量每月在幾十升到幾立方米之間，由深圳市廢物處理站收集統(tǒng)一處理。深圳市工業(yè)廢物處理站采用與其他一些難生物降解的廢水混合，然后用Fenton試劑氧化處理，此法消耗大量的氧化劑，成本很高。本實(shí)驗(yàn)采用混凝一Fenton試劑處理此種廢水，設(shè)備簡單，有效降低了成本。

1 實(shí)驗(yàn)廢水

　　取自深圳廢物處理站，COD_Cr：10400mg/L；BOD₅：1530mg/L；油含量：1960mg/L，SS：105mg/L；pH：7.5；淺黃色。

2 實(shí)驗(yàn)方法

　　絮凝實(shí)驗(yàn)：取廢水于燒杯中，調(diào)pH值，分別加入不同的混凝劑，快速攪（120r/min）3min，然后慢速（30r/min）攪2 min，靜置60 min，在460nm測透光率。
　　Fenton實(shí)驗(yàn)：取混凝后的廢水于燒杯中，調(diào)pH值，加入硫酸亞鐵，攪拌，再加入30％的H₂O₂，靜置90min，調(diào)pH6～7，取上清液測COD_Cr。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 絮凝劑選擇實(shí)驗(yàn)
　　試驗(yàn)在各絮凝劑的最佳作用范圍內(nèi)進(jìn)行，結(jié)果見表1：

表1 凝劑的選擇 序號 絮凝劑 用量 透光率/% 1 PAC 1g/L 13.6 2 明礬 0.5g/L 12.8 3 節(jié)水硫酸亞鐵 0.5g/L 8.7 4 FeCl₃飽和液 3.0mL/L 92.3 5 FeCl₃飽和液+PAM 3.0mL/L+4mg/L 99.2

　　從絮凝劑選擇實(shí)驗(yàn)可以看出，用PAC.明礬、七水硫酸亞鐵作為絮凝劑來處理廢水，處理之后，廢水的透光率都在15％以下，效果極差，而單獨(dú)用FeCl₃飽和液來處理，雖然透光率達(dá)92.3％，但仍然不十分理想；另外，其絮凝層完全分離的時(shí)間很長。根據(jù)用量簡作的實(shí)驗(yàn)，1h靜置后，絮凝層的高度占85％，澄清液占15％，6h后絮凝層的高度約占10％，澄清液占90％，其后維持不變。用FeCl₃飽和液和4mg/L PAM作絮凝劑，先加入FeCl₃飽和液快速攪2min，再加入PAM快速攪2min，再慢攪2min，處理后的廢水透光率達(dá)99.2％，30min后絮凝層的高度維持不變（絮凝層占5％）。因此，F(xiàn)eCl₃飽和液+PAM為最佳絮凝劑。
3.1.1 FeCl₃作用的最佳pH實(shí)驗(yàn)
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。 表2 FeCl₃作用的最佳pH 序號 投藥前pH 投藥前pH 透光率/% 1 5 小于1 20.3 2 7 2.0 15.5 3 9 3.0 14.3 4 11 6.0 99.2 5 13 7.0 99.2

　　注；投藥為 3.0 mL/L FeCl₃飽和液+4mg/L PAM
　　不同的pH值對FeCl₃的作用影響很大，由于原廢水的 pH值為7.5，如不調(diào)pH，加入FeCl₃溶液后，廢水的PH會降到2.0以下。此時(shí)鐵離子主要以Fe³⁺存在，不利于絮凝。從表2可以看出，加入FeCl₃溶液后，隨廢水的PH升高，透光率先降低后升高，隨后保持不變。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，在終點(diǎn)pH5.8以上就能達(dá)到很好的效果。此時(shí)應(yīng)調(diào)原廢水的pH為11左右。所以調(diào)原廢水的pH為11為最佳pH。
3.1.2 FeCl3使用量的確定
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。 表3 FeCl₃使用量的確定 實(shí)驗(yàn)號 加藥量/（mg.L-1) 透光率/% 1 2.0 46.7 2 2.5 85.4 3 3.0 99.2 4 3.5 99.3 5 4.0 99.3

　　注：PAM的加人量4mg/L，調(diào)終點(diǎn) pH為6.5
　　從表3可以看出，在保持廢水的終點(diǎn)pH為6.5時(shí)，隨著FeCl₃的量的增加，透光率也增加，但在3.0 mL/L之后，透光率的增加很微弱；另外，為保持廢水的終點(diǎn)pH為6.5，隨著FeCl₃的量的增加，就要求調(diào)高原廢水的PH。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，加入FeCl₃為3.0，3.5，4.0 mL/L，應(yīng)調(diào)原水的 pH分別為11，13，14以上。因此，從成本和處理效果來考慮，F(xiàn)eCl₃飽和液的最佳用量為 3.0 mL/L。
3.2 Fenton試劑處理實(shí)驗(yàn)
　　利用Fenton試劑來處理絮凝澄清后的廢水，不僅達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)且不會引起二次污染（因H₂O₂的氧化產(chǎn)物為水），而且作為催化劑加人的亞鐵離子在反應(yīng)后生成的三價(jià)鐵離子經(jīng)一定處理后可作為第一階段的絮凝劑。Fenton試劑處理廢水主要受pH、亞鐵離子的濃度、H₂O₂的用量、溫度等因素的影響。Fen－ton試劑作用的最佳[1]pH為2－3，所以試驗(yàn)著重于H₂O₂用量和Fe²⁺濃度的研究。
3.2.1 Fe²⁺濃度的確定
　　在H₂O₂加入量為0.12mol/L，pH2.5的情況，不同的Fe²⁺濃度對COD_Cr去除的影響，結(jié)果見表4：

表4 Fe²⁺濃度的確定 Fe²⁺濃度/（mg/L^-1) COD_Cr去除率/% 112 74.8 140 81.6 168 88.7 196 94.5 224 96.9 252 97.1 280 96.3

　　在Fenton反應(yīng)過程中，F(xiàn)e²⁺是催化產(chǎn)生自由基的必要條件，在無Fe²⁺條件下刀刃。難以分解產(chǎn)生自由基，當(dāng)Fe²⁺濃度過低時(shí)，自由基的產(chǎn)生速度很小，有機(jī)物的降解受到抑制；當(dāng)Fe²⁺過量時(shí)，它還原H₂O₂且自身氧化為Fe3+，消耗藥劑的同時(shí)增加出水色度。從表4可以看出，F(xiàn)e²⁺的濃度小于252mg/L時(shí)，COD_Cr的去除率隨Fe²⁺的濃度增加而增加，F(xiàn)e²⁺大于252mg/L后，COD_Cr的去除率隨Fe²⁺增加而略有下降。因此，F(xiàn)e²⁺的濃度為252mg/L最好。
3.2.2 H₂O₂用量的確定
　　在Fe²⁺的濃度為252mg/L，pH2.5時(shí)，不同H₂O₂加人量對CODce去除率的影響見表5。
　　經(jīng)3.0 mL/L的 FeCl₃飽和液+4mg/L的PAM處理后，廢水的COD_Cr由10400 mg/L降到1600mg/L，去除率為84.6％。大部分有機(jī)物已被去除，只有一些水溶性較好的有機(jī)物仍留在廢水中。利用Fenton試劑能很好地處理水溶性有機(jī)物。從表5可以看出H₂O₂加入量為0.10mol/L時(shí)，可使處理后的水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。但實(shí)際上，經(jīng)0.10mol/L H₂O₂處理后的廢水，其COD_Cr要稍大于80mg/L，此時(shí)
pH為2～3，在用堿調(diào)pH為6－7時(shí)，其中Fe³⁺離子形成膠體，把其中一小部分有機(jī)物吸附，從而使廢水的COD_Cr小于80mg/L。因此H2O2加入量為0.10mol/L即可。

4 結(jié)語

　　本實(shí)驗(yàn)利用H₂O₂、PAM、FeCl₃、FeSO₄等常見的化學(xué)試劑來處理金屬切削加工冷卻廢水，達(dá)到很好的效果。處理過程需調(diào)pH，實(shí)驗(yàn)室用硫酸和氫氧化鈉，而在工業(yè)廢物處理站用廢酸和廢堿。另外，F(xiàn)en－ton試劑作用階段產(chǎn)生的Fe³⁺可應(yīng)用于絮凝階段，絮凝階段產(chǎn)生的絮凝物經(jīng)脫水可焚燒處理或作為含鐵礦物運(yùn)往鐵冶煉廠。

參考文獻(xiàn)：

　　[1]盧義程，趙建夫.高濃度乳化廢水勞頓氧化試驗(yàn)研究[J].工業(yè)用水與廢水，1999，30（4）：20－22.

　　作者簡介：劉江勛（1974－），男，碩士研究生，主要從事廢水的物化、生化及深度處理方面的研究。