乳化液在機械制造、加工等過程中得到了廣泛的應用，主要作用為潤滑、冷卻、表面清洗和防腐蝕。伴隨著使用過程的冷熱交替和環(huán)境影響而變質，所以需要周期性的更換。乳化液主要成分為礦物油、表面活性劑、抑菌劑和其他有機添加劑，成分非常復雜且很其穩(wěn)定，因此對其后續(xù)的處理增加了難度。迄今為止國內外對低濃度含油廢水的處理進行了大量的研究工作，常用的破乳方法包括化學藥劑破乳法、酸化破乳法、很聲波破乳法和很濾破乳法、微生物法等，但各種處理方法都有其局限性，尤其對高濃度、乳化嚴重、成分復雜且波動大的乳化液廢水，尚沒有定型的處理方法，因此對高濃度乳化液廢水達標治理研究尤為必要。

Fenton氧化法是一種高級氧化技術，具有設備簡單、反應條件溫和、操作方便、高效等優(yōu)點。其反應機理主要是在酸性條件下，H2O2被Fe2+催化分解并產生大量具有強氧化性的•OH，通過•OH氧化降解廢水中的有機物，達到廢水凈化的目的。在處理有毒有害難生物降解有機廢水方面具有較強的應用優(yōu)勢。

聚合氯化鋁(PAC)是一種應用很廣的無機高分子絮凝劑，與其它水處理劑混合使用具有更好的水處理效果。PAC對水中膠體顆粒或膠體污染物的混凝是通過Al(Ⅲ)鹽水解-聚合產物對其進行電性中和、脫穩(wěn)和吸附架橋作用生成粗顆粒絮凝體而去除，從而達到凈化污水的目的。

本實驗針對廣州某環(huán)保企業(yè)回收的機械加工廠高濃度乳化液廢水進行預處理，為進入后續(xù)的多級生化處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供水質保證。本實驗結合該種廢液濁度高濃度高的特點，首先用Fenton法主要去除COD、脫色；接著采用聚合氯化鋁進一步去除COD以達到進入后續(xù)生化處理系統(tǒng)的水質要求,確定Fenton法/聚合氯化鋁的較佳反應條件，為實現(xiàn)高濃度高濁度機械加工廠乳化液廢水預處理達標提供技術參考。

1實驗部分

1.1實驗水樣

本文研究水樣取自廣州某機械加工廠潤滑冷卻等產生的高濃度乳化液廢水，呈乳白色，pH在8左右，化學成分和物理特性十分復雜，COD約34000mg·L^-1。本研究主要是對該種乳化液廢水進行預處理，使其COD降低到5000mg·L^-1左右，顏色變清澈，達到后續(xù)生化處理進水水質要求即可。

1.2分析方法

pH采用PHS-3C數(shù)字酸度計測定；COD采用標準重鉻酸鉀法測定（國家環(huán)保局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會，2002）。

1.3主要試劑

過氧化氫(AR，質量分數(shù)30%)；七水硫酸亞鐵(AR)；硫酸(AR)；氫氧化鈉(AR)。

1.4實驗方案

1.4.1Fenton氧化

取250mL水樣，用H₂SO₄將其調節(jié)至一定的pH，然后加入一定量的10%（質量分數(shù)，下同）FeSO₄溶液和30%的H₂O₂，置于磁力攪拌器上反應一定時間后，用NaOH溶液調節(jié)pH為10左右（唐文偉等，2006；魏健等，2013）反應10min以去除殘余的H₂O₂，之后再回調至pH為9反應5min。過濾后取濾液測其COD。為了減少試驗誤差，每組試驗均重復試驗3次，取其算術平均值作為試驗結果（下同）。

1.4.2PAC處理

取1L原水，按1.4.1Fenton法優(yōu)化參數(shù)處理過濾后得濾液，取6個燒杯分裝150mL濾液，用酸堿將其調節(jié)至一定的pH,然后加入一定量的PAC（10%）溶液，置于磁力攪拌器上反應一定時間后澄清30min，取上清液測COD，探討常用藥劑PAC（10%）的較優(yōu)操作條件（如pH、投藥量、反應時間），使之達到后續(xù)生化處理對進水水質要求。

2結果與討論

2.1Fenton法實驗

2.1.1H₂O₂投加量對COD去除效果的影響根據(jù)前期探究實驗，取250mL水樣，在pH為3、FeSO₄（10%）投加量為20mL、反應時間30min條件下，考察H₂O₂投加量分別為6、8、10、12、14、16（mL）時，探討H₂O₂投加量對COD去除效果的影響，確定H₂O₂較佳投加量。實驗結果如圖1所示。

由圖1可知，在低濃度范圍內，隨著H₂O₂投加量的增加，出水COD去除率逐漸增大。主要發(fā)生了如下反應：Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH，由于H2O2投加量的增加，使得水中•OH增多，加速了廢水中有機物的降解，使得COD的去除率逐漸增大。但當H2O2投加量很過12mL時，COD去除率下降。這可能與如下反應有關：

H₂O₂+·OH→H₂O+·HO₂，·HO₂+·OH→H₂O+O₂，由于H₂O₂分解過快，過量產生的·OH自由基還沒有有效氧化有機物，就變成O₂逸出系統(tǒng)，使得COD的去除率反而降低（楊麗云等，2010；趙玲玲和蔡照勝，2010）。因此H2O2較佳投加量為48mL·L^-1。

2.1.2FeSO₄投加量對COD去除效果的影響

結合2.1.1探討情況，取250mL水樣，在pH為3、H₂O₂投加量為12mL、反應時間30min條件下，考察FeSO₄(10%)投加量分別為16、18、20、22、24、26（mL）時，探討FeSO₄投加量對COD去除效果的影響，確定FeSO₄較佳投加量。實驗結果如圖2所示。

由圖2可知，在低濃度范圍內，隨著FeSO₄投加量的增加，COD的去除率越來越高，在FeSO₄投加量很過22mL時，COD去除率反而下降。這是由于Fe2+作為Fenton反應的催化劑，隨著FeSO₄投加量增加，催化Fenton反應產生大量的·OH，有利于有機物的氧化分解；反之，當FeSO₄投加過量時，可能會發(fā)生如下反應：Fe²⁺+·OH→Fe³⁺+HO¯，說明催化劑Fe²⁺濃度過大,會與產生的·OH自由基反應，這降低了系統(tǒng)降解有機物的能力（唐文偉等,2006），使得COD的去除率反而降低。另外Fe²⁺投加量過大會導致芬頓氧化后的沉積物數(shù)量增多、色度增大，不易于后續(xù)處理（何玉潔等，2012）。因此確定較佳FeSO₄（10%）投加量為88mL·L^-1。

2.1.3初始反應pH值對COD去除效果的影響

取250mL水樣，在H₂O₂投加量為12mL、FeSO4投加量為22mL、反應時間30min條件下，考察廢水初始反應pH值為2、3、4、5、6和7時，探討pH對COD去除效果的影響，確定較佳初始反應pH。實驗結果如圖3所示。

pH值是影響Fenton試劑氧化作用的重要因素，較佳pH值可大幅度提高Fenton試劑氧化性能，由圖3可知，在本實驗條件pH值由2到7時，COD的去除率越來越低，由74.17%到45.94%，說明在實驗條件下，低pH值有利于·OH增多，加速了廢水中有機物的降解，因此確定較佳初始反應pH值為2。而這與Fenton試劑適宜的pH應在2.0～5.0之間基本一致（徐雨芳等，2010）。

2.1.4反應時間對COD去除效果的影響

取250mL水樣，在pH值為2、H₂O₂投加量為12mL、FeSO₄投加量為22mL條件下，考察反應時間為20、40、60、80、100和120(min)時，探討反應時間對COD去除效果的影響，確定較佳反應時間。實驗結果如圖4所示。

由圖4可知，隨著反應時間的增加，出水COD去除率逐漸增大。在60min前，COD去除率變化較大，COD去除率52.8%上升到68.8%，但自60min后，COD去除率變化緩慢略有下降，因此確定較佳反應時間為60min。

2.2聚合氯化鋁混凝處理

2.2.1PAC投加量對COD去除效果的影響

取2.1較佳條件處理后水樣150mL，根據(jù)經(jīng)驗在pH為7，反應時間為30min條件下，考察PAC（10%）投加量為40、50、60、70、80、90（mL）時，探討PAC投加量對COD去除效果的影響，確定較佳PAC投加量。實驗結果如圖5所示。

在PAC溶液中，含有[Al(H₂O)₆]³⁺、Al(OH)₃、[Al₆(OH)₁₄]⁴⁺、[Al₇(OH)₁₇]⁴⁺、[Al₈(OH)₂₀]⁴⁺和[Al₁₃(OH)₃₄]⁵⁺等成分，高價聚合離子對廢水中的膠粒既起到電性中和作用，同時又起到壓縮雙電層作用，使廢水中的懸浮微粒失去穩(wěn)定性，促使廢水中的膠體凝聚形成絮凝體、礬花，絮凝體長大到一定體積后即在重力作用下脫離水相沉淀，從而去除廢水中的大量懸浮物；而Al(OH)₃在沉淀過程中，又能網(wǎng)捕部分小顆粒形成較大顆粒而沉淀（李志偉等，2009；李亞峰等，2011；王銳剛和王亮梅，2013），由圖5可知，隨著PAC投加量的增加，COD的去除率越來越高，在PAC投加量為70mL時，COD去除率增加已經(jīng)平緩，從預處理COD指標來看，確定較佳PAC投加量為466mL·L^-1。

2.2.2pH值對COD去除效果的影響

取2.1較佳條件處理后水樣150mL，在PAC投加量為70mL，反應時間為30min條件下，考察反應pH值為5、6、7和8時，探討pH對COD去除效果的影響，確定較佳反應pH。實驗結果如圖6所示。

由圖6可知，隨著pH增大，COD的去除率越來越高，同時Al(OH)₃的沉淀也在此pH值附近，從預處理COD指標來看，確定較佳pH為7。

2.2.3反應時間對COD去除效果的影響

取2.1較佳條件處理后水樣150mL，在pH為7，PAC投加量為70mL條件下，考察反應時間為20、40、60、80和100（min）時，探討反應時間對COD去除效果的影響，確定較佳反應時間。實驗結果如圖7所示。

由圖7可知，隨著時間的增加，COD去除率越來越高，反應時間在40min時，COD去除率增加已經(jīng)略平緩，且此時的廢水COD已經(jīng)達到后續(xù)生化處理進水要求，此時COD為4493.28mg·L^-1，小于預處理COD不高于5000mg·L^-1的目標值。因此較佳反應時間為40min。

3結論

本實驗采用Fenton法/聚合氯化鋁預處理高濃度機械加工廠乳化液廢水，取得了良好的效果，結果表明:Fenton法處理乳化液廢水的較佳反應條件為：pH值為2、H₂O₂投加量為48mL·L^-1、FeSO4（10%）投加量為88mL·L^-1和反應時間為60min；后續(xù)投加PAC處理的較佳反應條件為：pH值為7、PAC（濃度10%）投加量為466mL·L^-1、反應時間為40min，處理水COD為4493.28mg·L^-1小于5000mg·L^-1，COD去除率達到87%以上，色度從渾濁的乳白色變成了清澈的無色，滿足了后續(xù)生化處理對進水的水質要求。可為解決同類高濃度乳化液廢水預處理提供技術參考。