摘要：为减轻高浓度、难降解有机化工生产废水对环境保护造成的压力，研究依据某金属缓蚀剂在工业生产中的废水情况，采用混凝改进工艺来进行复合处理，并通过对混凝沉淀工艺和氧化工艺的设计配比和实验检验，旨在提高其降解能力。结果表明，联合工艺对废水处理下的污染物浓度降低效果明显，重铬酸盐指数的去除率达到了89.41%，且混合工艺处理下的生化需氧量比值达到0.47，分子降解效果远大于单一工艺处理效果。研究提出的复合处理工艺能高效处理甲基苯并三氮唑废水，为化工行业的健康发展和环境保护提供建设性技术手段。

　　关键词：甲基苯并三氮唑；混凝沉淀；Fenton氧化；重铬酸盐指数

　　0引言

　　随着社会分工和生产社会化的发展，国民经济结构也在不断调整变化，其中化学工业作为国家基础工业之一，其关系着国家经济命脉和战略安全。大量化工产品的产生随之带来的废水难降解问题较为突出，且化工废水毒性较大，回收困难，废水中污染物质的复杂性也使得单一处理工艺难以取得较好的治理效果。吸附、浓缩等物理处理手段因其费用成本较高以及能耗较大等问题使得其应用领域受到限制，而生化法处理虽具有明显的经济优势，但其对高盐毒性废水的处理效果也容易受限。其中混凝沉淀工艺被广泛用于固体悬浮物杂质的去除，其反应速度与混凝剂、反应时间、杂质的电中和速度相关，且其设备运行成本较低。而氧化工艺借助自由基实现水体中污染物去除，对环境的危害较少，且反应条件温和。因此研究借助物化与生化相联合的方案来进行化工工业废水治理，即提出混凝沉淀-Fenton氧化工艺处理有机化工生产废水。甲基苯并三氮唑多用于工业生产中金属抗腐蚀性的化学物质，其生产过程会产生大量废水，且其经蒸馏得到的污染物具有酸性强、硫酸钠含量高等特点。为保证废水的排放满足工业标准，确保企业的经济利益和环境利益，研究对其进行联合工艺下的生化处理，以降低其盐碱含量。

　　1实验设计

　　1.1实验试剂及仪器设备

　　实验试剂：硫酸亚铁，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；过氧化氢，30%，分析纯；原水，工厂回收。

　　仪器设备：pH计，PHS-3E，上海阔思电子有限公司；电子分析天平，YP20002，上海赫尔普国际贸易有限公司；恒温振荡器，CHA，常州金坛良友仪器有限公司；废水消解测定仪，山东环美分析仪器有限公司；电热恒温干燥箱，DHG-9245AE，上海捷呈实验仪器有限公司；X射线光电子能谱仪，AXIS，赫尔纳贸易有限公司；紫外可见分光光度计，CSOIF752型，上海光学仪器五厂有限公司；Zeta电位仪，LD-DLS100，上海莱恩德智能科技有限公司。

　　1.2废水来源及水质特征

　　研究所用实验废水为某甲基苯并三氮唑生产企业，该企业废水生产线原料包括硫酸、亚硝酸钠等，氨基化合物的重氮转变过程以及酸化反应会致使废水发生油水分离。该废水呈淡黄色透明状，刺激性气味明显，其在温度小于5℃时可分离出质量分数为95%的芒硝，分离比例为5∶2。分离出的芒硝为白色透明状，表面附着少量污染杂质。研究对结晶分离处的芒硝出水进行工艺处理。该废水出水的pH值、重铬酸盐指数（CODCr）、生化需氧量（BOD）、氨氮质量浓度分别为4.69、8 465.23、702.56、46.39 mg/L，该废水含盐量较大，可生化性较低，且降解难度较大、挥发毒性情况明显。

　　1.3混凝沉淀-Fenton氧化工艺实验设计

　　借助实验量筒量取60 mL废水加入500 mL锥形瓶中，搅拌混匀直至无明显分层情况，随后对样品进行杂质过滤处理，借助氧化剂或消解测定仪对废水中的CODCr进行测定。随后对原水进行复合工艺处理，将该原水置于-8℃的冷冻结晶器中冷却结晶30 min，在混凝沉淀工艺中，投加混凝剂硫酸亚铁（投加量为4 g/L），借助稀硫酸和氢氧化钠调节酸碱度值（pH值为3），以最快搅拌速度（150 r/min）搅拌2 min，随后静置20 min后等待混凝沉淀处理。硫酸亚铁与水反应会发生水解反应，进而使得水中物质在电中和凝聚作用下发生凝聚，得到粗大絮体，将该絮体进行去除则可完成水体的初步净化。对沉淀处理后的出水，投加H2O2（投加量为60 mL/L），H2O2和铁离子的摩尔比设置为50∶1，以稀硫酸和氢氧化钠调节酸碱度值（pH=4），借助磁力搅拌器进行搅拌，反应时间为60 min。铁盐在处理废水时，过快的搅拌速度会导致氢氧化物絮凝体遭到破坏，且酸性环境下胶体分散表征较为稳定。Fenton氧化试剂包括铁离子和过氧化氢，其反应条件温和，反应速度较快，Fenton氧化主要是借助自由基氧化和混凝两种作用来去除污染物，其氧化过程为链式过程，初始酸碱度值、过氧化氢投加情况、成分反应时间等因素都会影响到Fenton反应过程。图1为工艺废水处理工艺流程图。

　　借助混凝沉淀-Fenton氧化工艺进行废水预处理流程为：工业废水流经处理池后，通过蒸发浓缩或降温使废水中的溶质析出，并利用硫酸钠、氯化钠等物质溶解度随温度变化的特性来提高结晶提取纯度，实现杂质分离。结晶出水后经由混凝沉淀处理和板框压滤处理，使得分离出的物料进入到氧化工序中。在氧化工序下，加入氢氧化钠至出水中以调节其酸碱值，而后在此进行压滤处理，得到CODCr值为972.3 mg/L的上清液出水，并对其进行机械式蒸汽再压缩处理，得到脱盐后的硫酸钠和冷凝水，在该过程中，保证结晶经过充分冲洗，重复沉淀和氧化处理直至其满足工业标准。图2为综合预处理工艺流程图。

　　1.4表征特征分析

　　研究借助能量色散X射线光谱仪和紫外可见吸收光谱对混凝氧化处理后的污泥进行成分测定，其中光谱仪能对待测样本进行成分含量测定，可见光谱能对物质不同光波吸收进行分析，进而了解其组成结构。

　　2复合工艺下的工业废水处理效果

　　研究借助混凝改进工艺对某金属缓蚀剂在工业生产中的废水情况进行复合处理，对其污染物浓度进行计算，其结果如图3所示。

　　图3-1结果表明，原水中CODCr和氨氮污染物的质量浓度分别超过了8 000 mg/L和2 500 mg/L。而在单一混凝处理和氧化处理下的出水CODCr值分别达到了4 736.19 mg/L和1 438.77 mg/L，去除率均超过了80%，混凝处理下的氨氮污染去除率分别为9.34%。联合工艺处理下的两种污染物质量浓度分别为956.27 mg/L（CODCr）和5 324.19 mg/L（氨氮），CODCr的去除率达到了89.41%，其去除效果远大于另外两种单一工艺。且组合工艺下的过氧化氢加入量较少。可生化性（图3-2）结果表明，原水的生化需氧量比值（B/C）低于0.1，而不同工艺处理下的B/C值均有所下降，其在混凝沉淀、氧化工艺以及混合工艺下的数值分别为0.17、0.39和0.47。与原水相比，三种处理手段都能促进分子的降解，其中组合工艺对废水的处理效果更为明显，其与原水的比值倍数超过了5倍。图3-3结果表明，相同波长范围内，混凝沉淀处理下的光谱曲线在波长范围为250~300 nm之间出现小吸收峰值，主要原因是该处理工艺下成分变化带来的苯环振动结果。而氧化工艺和组合工艺下的光谱曲线较为平滑，且无明显的吸收峰值产生，表明其降解效果较为彻底。上述结果表明，研究采用的混凝沉淀-氧化复合工艺具有较好的污水处理效果。并对各处理工艺下的出水水质结果进行分析，其结果如表1所示。

　　表1结果表明，复合工艺的CODCr处理效果较好，其出水水质的CODCr为894.25 mg/L，远低于原水的8 465.23 mg/L，含盐量稍有所上升，氨氮质量浓度较高，达到了75.34 mg/L，是原水的一倍还多，故在后续研究中应注重对该污染物的去除。

　　3结论

　　研究以某化工企业生产废水为对象，采用混凝沉淀与氧化工艺相结合来实现废水处理。结果表明，原水中CODCr和氨氮污染物的质量浓度分别超过了8 000 mg/L和2 500 mg/L。而在单一混凝处理和氧化处理下的出水CODCr分别达到了4 736.19 mg/L和1 438.77 mg/L，去除率均超过了80%，混凝处理下的氨氮污染去除率分别为9.34%。联合工艺处理下的CODCr和氨氮污染物质量浓度分别为956.27 mg/L和5 324.19 mg/L，其中CODCr的去除率达到了89.41%。混凝沉淀、氧化工艺以及混合工艺下的生化需氧量比值（B/C）分别为0.17、0.39和0.47，均大于原水小于0.1的数值，且组合工艺对废水的降解效果更为明显，满足工业标准。探究不同废水种类的处理效果是研究今后需要进一步关注的重要内容。

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