关于化工晴纶废水处理的讨论

徐金英

摘要：微波法处理有机废水作为一种新型的废物处理方法，具有快速、高效、均匀、清洁等独特的优点。本文着重探讨了微波辐照条件下处理腈纶废水及各种絮凝剂的投加量、进水PH、搅拌速度及复配情况。实验结果表明：主要影响因素是反应时间和初始pH值，二氧化锰和二氧化钛是较为理想的催化剂。在整个讨论中以COD为主要参考指数。

关键词：腈纶废水；微波；COD

从腈纶废水的研究进展来看，腈纶废水成分复杂，碳、氮含量均较高，在去碳的同时，还要注意脱氮，虽经混凝和生物处理后，仍有部分COD难以去除，说明含有生物难降解物质。在现有的生化处理技术水平下，不能把水中的有机物较完全去除，若要达到较好的处理效果，有必要引入各种物理化学方法来改变物质结构，使其易于降解，或直接将难降解物质去除，这种难生物降解的物质难以通过生物方法来实现达标排放。

一、实验建立

微波法作为一种新技术上处于实验室规模，在水处理方面也应用很少。微波法以其独特的优点用于腈纶废水的处理，可能会产生较好的效果。本实验将从反应时间、微波功率、腈纶废水的初始pH值及有无催化剂的影响几个方面来研究微波法的处理效果，具体内容如下：

1、微波法处理腈纶废水试验装置的建立：将要处理的废水装入锥形瓶内，盖上橡皮塞，埋入装有沙子的烧杯中，放入微波炉内加热，然后考察各因素对COD的去除率及PH值的影响。

2、研究微波功率对处理效果的影响：对同一废水水样，在其它条件一定的情况下，废水的COD的去除率及BC值等随微波功率的变化，确定最佳功率。

3、研究反应时间对处理效果的影响：对同上条件的情况下，废水的COD的去除率及BC值等随反应时间的变化，确定最佳反应时间。

4、研究初始PH值对处理效果的影响：对同上条件的情况下，废水的COD的去除率及BC值等随初始PH值的变化，确定最佳初始酸碱性条件。

5、研究催化剂对处理效果的影响：对同上条件的情况下，废水的COD的去除率及BC值等随不同催化剂的加入的变化，确定最佳催化剂。

6、在最优水平条件下对废水进行处理，考察处理效果，得出结论。

本实验应该在密闭条件下进行。为了保证严格的密闭，实验时间不能过长，处理量不能过大。所以由实验室研究到大规模的应用还有一定的难度，在今后的工作和实验重要注意解决这些问题。

二、实验的开展

1、反应时间对处理效果的影响

各取20mL絮凝水按照实验步骤在特定功率，酸性条件，不同的时间下微波处理，得到COD值，可以看出，COD值并不随时间的变化呈线性变化，而是呈波浪性变化，在20秒和40秒时处理效果较好。从BOD5角度来分析，可以看出随着反应的进行，一些大分子难降解的有机物被分解成了小分子易降解的物质，但并不与反应时间呈单调递减性。所以，微波处理最优反应时间为20秒或40秒，但时间越长，越不利于实验密闭性，因此反应时间选为20秒。

2、微波功率对处理效果的影响

比较来说，中档功率效果较好。微波辐射大大加快了反应速度，且其加热沸腾中心遍及液体全部，但分解的过程与聚合的过程是同时进行的，功率大、升温快，且没有回流装置，造成了聚合过程占主导地位。研究表明，酸碱性条件下，随着微波功率的增加，有机物聚合度下降，到中档时接近最小，当功率超过高档时，聚合度基本不变。微波功率为中档时处理效果最好。

3、初始pH值对处理效果的影响

各取20mL絮凝水按照实验步骤在反应时间为20秒，微波功率为MEDIUM条件下处理，从实验看出，随着PH值的增加，COD的值有下降的趋势。研究表明，当PH值为中性条件下，聚合度较大，而在酸、碱性条件下，聚合度较小，碱性最小。通过测量BOD5，更说明了结论的科学性，有此可得：其它条件不变，碱性条件下的处理效果较好。

4、正交分析实验

为了找出最佳反应条件，对反应时间、微波功率和初始PH值三个因素作一下正交分析实验，实验步骤同上。由实验可以看出，单因素考察时最佳条件综合作用时并不最优。反应时间为20秒、功率为中高档、初始pH值为碱性为最佳处理条件，COD去除率为23.03%。因此反应时间和初始pH值对处理效果有一定的影响，功率的影响很小，基本上可以忽略。

5、催化剂对处理效果的影响

1）过氧化氢对COD降解的影响

本实验所加过氧化氢的量为0.25mL，实验条件为正交分析所得出的最佳条件。实验说明，过氧化氢的降解效果不好，过氧化氢的浓度过高时，则会影响有机物的降解，因此过氧化氢应与其它催化剂有合适的配比，才能达到预期的处理效果。

2）过氧化氢和活性炭共同作用对COD降解的影响

本实验所加过氧化氢的量为0.25mL，活性炭为0.1克，实验条件为以上正交分析所得出的最佳条件。实验说明，活性炭结合过氧化氢的效果也不明显。活性炭虽有一定的处理效果，但它主要是因为自身的吸附作用降解COD，在工业应用中成本太高，也不是理想的催化剂。

3）二氧化锰、二氧化钛对COD降解的影响及酸碱度对催化剂降解COD效果实验。

通过对二氧化钛和二氧化锰的对比可以看出，这二者的催化效果都较明显。二者的最佳使用量均为0.1克/20mL,且均在酸性条件下效果比较明显，这与前面的分析是相一致的。

三、实验讨论

1、处理水的最佳絮凝条件是Fecl3为50mg/l ，阴离子型聚胺为2.5 mg/l，反应时间为6分钟，其COD去除率为20%左右。

2、微波实验中单因素考察表明：最佳反应时间为20秒，其COD的去除率为26.64%；最佳功率为中档，其COD的去除率为12.03%；初始的最佳pH值为10—11，其COD的去除率为13.91%。

3、正交分析实验表明：本实验的最佳处理条件为时间20秒，功率中高档，酸性条件下处理，其COD去除率可达30%以上。由实验结果看出，本实验的主要影响因素是反应时间和初始pH值，功率对处理效果的影响很小，在试验中可以忽略。

4、本实验主要考察了过氧化氢、活性炭、二氧化锰、二氧化钛四种催化剂以及它们的结合使用。二氧化锰和二氧化钛的处理效果较好，其用量为每1L废水中加5g，去除率可达30%左右。

5、从本实验看，微波法对于提高腈纶废水的可生化性效果并不是很明显，处理前后的B/C值均在0.3左右。且因为密闭性问题，由实验室研究到大规模的应用还有一定的难度，在今后的工作和实验重要注意解决这些问题。

参考文献

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