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摘要：采用铁炭微电解-絮凝技术处理石化RO浓水，通过单因素实验探讨反应时间、初始pH、中间加酸量、絮凝阶段PAC以及PAM加入量等对处理效果的影响，最终确定RO浓水处理效果最好时的反应条件为：反应时间60min，中间加酸量1.5mL·L-1，初始pH为3，PAC加入量为100mg/L，PAM加入量为2mg/L。此条件下处理后出水CODCr去除率为59.1%，出水CODCr为45mg/L。
关键词：铁碳微电解 RO浓水 CODCr去除率
0 引言
目前，炼油污水经过隔油、浮选、生化等处理后再采用反渗透（RO）工艺进行回用，回用过程难处理的RO浓水，其中含有大量的溶解性固体和约110mg/L的CODCr，直接排放会对环境产生不利影响。
目前，国内外没有有效的方法处理RO浓水，本文采用铁碳微电解-絮凝技术对RO浓水进行处理，旨在通过铁炭微电解使污染物进行分解，然后采用絮凝进一步处理，从而使污水达到排放标准要求。
1 实验方法及步骤
1.1 实验方法
从铁炭微电解和絮凝主要影响因素出发，采用单因素实验法，研究初始pH值、反应时间、中间加酸量、PAC加入量、PAM加入量5个因素对实验结果的影响。
1.2 实验步骤
1.2.1 铁碳微电解：实验每次处理水样为500mL，用浓硫酸调反应初始pH值，加入一定量的铁炭颗粒并用相同型号的曝气装置曝气处理相应时间，为考察铁炭微电解过程中pH值对处理效果的影响，均匀加入一定量的质量分数为98%的浓硫酸。
1.2.2 将Fe2+变为Fe3+，避免Fe2+对CODCr测定的影响：反应结束后将水样转移出来，用NaOH调节pH到8左右；放入曝气头曝气，并随时测定pH且加NaOH保持pH为8左右，直到溶液由绿色变为砖红色（20min左右）停止曝气。
1.2.3 絮凝：将溶液放到电动搅拌器下搅拌，初始搅拌方式为快速（100r/min）搅拌，加入定量PAC反应，再加入磁粉（1g/100mL废水）反应、最后加入定量助凝剂PAM，加入助凝剂后再慢速搅拌（40r/min），静置沉淀，取上清液测CODCr值。
2 结果与分析
2.1 反应时间对CODCr去除率的影响
以曝气时间为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标绘制图1反应时间与CODCr去除率的关系图。
由图1看出，铁碳微电解时间在20至60分钟时，随着反应时间的增加，CODCr去除率呈增高趋势，60分钟之后反应时间增加CODCr去除率趋于平稳。因为反应时间加长，铁炭和废水接触时间延长，从而使得溶液中的各种反应进行得更加充分，使铁屑、炭更好发挥自己的作用，提高了CODCr的去除率。当实验时间过长，铁炭微电解的电解和吸附作用达到平衡，从而使CODCr去除率趋于平稳。从经济方面考虑，确定反应的适宜时间为60min。
2.2 初始pH值对CODCr去除率的影响
以初始pH值为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标，绘制图2初始pH值与CODCr去除率的关系图。
由图2可以看出，随着废水初始pH值的升高，CODCr去除率先呈上升趋势然后呈递减趋势，当pH值低于3时，虽然低pH能提高氧的电极电位，加大微电解的电位差，促进电极反应，但过低的pH值会改变产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮体，而产生有色的Fe2+使处理效果变差，而且导致铁的消耗量大，产生的铁泥也多，增加处理费用；当pH值等于3时，处理效果最好。在pH值为3的酸性废水环境中，阴极发生的反应为：2H++2e→2[H]→H2，电极反应产生的新生态[H]能与废水中的有机物发生氧化还原反应，能够破坏有机物的基团甚至使其断链，从而提高CODCr去除率；中性或碱性环境下，阴极发生的反应为O2+2H2O+4e→4OH-，不能生成[H]。所以，铁炭微电解对废水的处理效果较差。故确定反应的最佳效果较差，故确定反应的最佳pH值为3。
2.3 中间加酸量对CODCr去除率的影响
以中间加酸量为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标，绘制图3中间加酸量与CODCr去除率的关系图。
由图3可以看出，随着加酸量的增加，CODCr去除率呈上升趋势，当加酸量达到1.5mL·L-1时CODCr去除率达到最大值。铁炭微电解在处理污水的过程中会发生2H++2e→2[H]→H2反应，消耗了H+，为了保证反应的酸性环境在反应过程中补加硫酸。当中间加酸量为0-1.5 mL·L-1时，随着中间加酸量的增加CODCr去除率增大，这是因为补加的硫酸不能够满足反应体系对氢离子的消耗；当加酸量为1.5mL·L-1，反应系统pH能够保持在3左右，CODCr去除效果最好；当中间加酸量大于1.5mL·L-1时，CODCr去除效果下降，这是因为过低的pH值会改变产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮体，而产生有色的Fe2+使处理效果变差。综上所述，采用铁炭微电解处理RO浓水的最佳中间加酸量为1.5mg/l。
2.4 PAC加入量对CODCr去除率的影响
以PAC加入量为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标，绘制图4PAC加入量与CODCr去除率的关系图。
由图4可以看出，当PAC加入量小于100mg/L时，随着PAC加入量增大，CODCr去除率增大；当PAC加入量为100mg/L时CODCr去除率最高，并且絮体较大，沉降时间短，上清液很清；但当PAC加入量大于100mg/L时，CODCr去除率明显降低，这是因为加入过量的PAC后，水体经电中和后剩余的羟基基团较少，后续的水解反应受到抑制，导致CODCr的去除率增加缓慢甚至下降。所以PAC的最佳加入量为100mg/L。
2.5 PAM加入量对CODCr去除率的影响
以PAM加入量为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标，绘制图5 PAM加入量与CODCr去除率的关系图。
由图5可以看出，随着PAM加入量的增加，CODCr去除率增大，当PAM加入量为2mg/L时，CODCr去除率达到最大，当PAM加入量继续增加时，CODCr去除率反而减小。这是因为PAM自身也是一种高分子有机物，当PAM过量后处理效果反而变差，引起新的污染。所以PAM加入量在2mg/L时最佳。
2.6 最优条件的验证
根据实验结果分析可得出铁炭微电解-絮凝处理RO浓水的最佳处理条件组合为反应时间为60min，初始pH值为3，中间加酸量为1.5mL·L-1，PAC加入量为100mg/L，PAM加入量为2mg/L，进一步实验验证以上反应条件的处理结果，通过实验得出，RO浓水CODCr值由110mg/L降为45mg/L，CODCr去除率达到了59.1%。
3 结论
利用铁炭微电解-絮凝技术处理石化RO废水，在技术上是可行的，CODCr可由110mg/L降到45mg/L。
参考文献：
[1]孙乐，张惊宇，洁白.石油炼制业污染防治与清洁生产[J].内蒙古环境科学，2009，21（1）：46-49.
[2]吴连成，郑斐.反渗透浓水排放与利用研究[J].生态环境，2011，26（1）：65-66.
[3]王延涛.反渗透浓缩液处理与渗透冲洗研究[D].上海：上海交通大学，2009.
关键词：铁碳微电解 RO浓水 CODCr去除率
0 引言
目前，炼油污水经过隔油、浮选、生化等处理后再采用反渗透（RO）工艺进行回用，回用过程难处理的RO浓水，其中含有大量的溶解性固体和约110mg/L的CODCr，直接排放会对环境产生不利影响。
目前，国内外没有有效的方法处理RO浓水，本文采用铁碳微电解-絮凝技术对RO浓水进行处理，旨在通过铁炭微电解使污染物进行分解，然后采用絮凝进一步处理，从而使污水达到排放标准要求。
1 实验方法及步骤
1.1 实验方法
从铁炭微电解和絮凝主要影响因素出发，采用单因素实验法，研究初始pH值、反应时间、中间加酸量、PAC加入量、PAM加入量5个因素对实验结果的影响。
1.2 实验步骤
1.2.1 铁碳微电解：实验每次处理水样为500mL，用浓硫酸调反应初始pH值，加入一定量的铁炭颗粒并用相同型号的曝气装置曝气处理相应时间，为考察铁炭微电解过程中pH值对处理效果的影响，均匀加入一定量的质量分数为98%的浓硫酸。
1.2.2 将Fe2+变为Fe3+，避免Fe2+对CODCr测定的影响：反应结束后将水样转移出来，用NaOH调节pH到8左右；放入曝气头曝气，并随时测定pH且加NaOH保持pH为8左右，直到溶液由绿色变为砖红色（20min左右）停止曝气。
1.2.3 絮凝：将溶液放到电动搅拌器下搅拌，初始搅拌方式为快速（100r/min）搅拌，加入定量PAC反应，再加入磁粉（1g/100mL废水）反应、最后加入定量助凝剂PAM，加入助凝剂后再慢速搅拌（40r/min），静置沉淀，取上清液测CODCr值。
2 结果与分析
2.1 反应时间对CODCr去除率的影响
以曝气时间为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标绘制图1反应时间与CODCr去除率的关系图。
由图1看出，铁碳微电解时间在20至60分钟时，随着反应时间的增加，CODCr去除率呈增高趋势，60分钟之后反应时间增加CODCr去除率趋于平稳。因为反应时间加长，铁炭和废水接触时间延长，从而使得溶液中的各种反应进行得更加充分，使铁屑、炭更好发挥自己的作用，提高了CODCr的去除率。当实验时间过长，铁炭微电解的电解和吸附作用达到平衡，从而使CODCr去除率趋于平稳。从经济方面考虑，确定反应的适宜时间为60min。
2.2 初始pH值对CODCr去除率的影响
以初始pH值为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标，绘制图2初始pH值与CODCr去除率的关系图。
由图2可以看出，随着废水初始pH值的升高，CODCr去除率先呈上升趋势然后呈递减趋势，当pH值低于3时，虽然低pH能提高氧的电极电位，加大微电解的电位差，促进电极反应，但过低的pH值会改变产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮体，而产生有色的Fe2+使处理效果变差，而且导致铁的消耗量大，产生的铁泥也多，增加处理费用；当pH值等于3时，处理效果最好。在pH值为3的酸性废水环境中，阴极发生的反应为：2H++2e→2[H]→H2，电极反应产生的新生态[H]能与废水中的有机物发生氧化还原反应，能够破坏有机物的基团甚至使其断链，从而提高CODCr去除率；中性或碱性环境下，阴极发生的反应为O2+2H2O+4e→4OH-，不能生成[H]。所以，铁炭微电解对废水的处理效果较差。故确定反应的最佳效果较差，故确定反应的最佳pH值为3。
2.3 中间加酸量对CODCr去除率的影响
以中间加酸量为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标，绘制图3中间加酸量与CODCr去除率的关系图。
由图3可以看出，随着加酸量的增加，CODCr去除率呈上升趋势，当加酸量达到1.5mL·L-1时CODCr去除率达到最大值。铁炭微电解在处理污水的过程中会发生2H++2e→2[H]→H2反应，消耗了H+，为了保证反应的酸性环境在反应过程中补加硫酸。当中间加酸量为0-1.5 mL·L-1时，随着中间加酸量的增加CODCr去除率增大，这是因为补加的硫酸不能够满足反应体系对氢离子的消耗；当加酸量为1.5mL·L-1，反应系统pH能够保持在3左右，CODCr去除效果最好；当中间加酸量大于1.5mL·L-1时，CODCr去除效果下降，这是因为过低的pH值会改变产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮体，而产生有色的Fe2+使处理效果变差。综上所述，采用铁炭微电解处理RO浓水的最佳中间加酸量为1.5mg/l。
2.4 PAC加入量对CODCr去除率的影响
以PAC加入量为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标，绘制图4PAC加入量与CODCr去除率的关系图。
由图4可以看出，当PAC加入量小于100mg/L时，随着PAC加入量增大，CODCr去除率增大；当PAC加入量为100mg/L时CODCr去除率最高，并且絮体较大，沉降时间短，上清液很清；但当PAC加入量大于100mg/L时，CODCr去除率明显降低，这是因为加入过量的PAC后，水体经电中和后剩余的羟基基团较少，后续的水解反应受到抑制，导致CODCr的去除率增加缓慢甚至下降。所以PAC的最佳加入量为100mg/L。
2.5 PAM加入量对CODCr去除率的影响
以PAM加入量为横坐标，以CODCr去除率为纵坐标，绘制图5 PAM加入量与CODCr去除率的关系图。
由图5可以看出，随着PAM加入量的增加，CODCr去除率增大，当PAM加入量为2mg/L时，CODCr去除率达到最大，当PAM加入量继续增加时，CODCr去除率反而减小。这是因为PAM自身也是一种高分子有机物，当PAM过量后处理效果反而变差，引起新的污染。所以PAM加入量在2mg/L时最佳。
2.6 最优条件的验证
根据实验结果分析可得出铁炭微电解-絮凝处理RO浓水的最佳处理条件组合为反应时间为60min，初始pH值为3，中间加酸量为1.5mL·L-1，PAC加入量为100mg/L，PAM加入量为2mg/L，进一步实验验证以上反应条件的处理结果，通过实验得出，RO浓水CODCr值由110mg/L降为45mg/L，CODCr去除率达到了59.1%。
3 结论
利用铁炭微电解-絮凝技术处理石化RO废水，在技术上是可行的，CODCr可由110mg/L降到45mg/L。
参考文献：
[1]孙乐，张惊宇，洁白.石油炼制业污染防治与清洁生产[J].内蒙古环境科学，2009，21（1）：46-49.
[2]吴连成，郑斐.反渗透浓水排放与利用研究[J].生态环境，2011，26（1）：65-66.
[3]王延涛.反渗透浓缩液处理与渗透冲洗研究[D].上海：上海交通大学，2009.