近年來，隨著我國煉油企業(yè)加工高硫、高酸和重質(zhì)化原油比例的不斷提高，煉油廢水中硫化物、環(huán)烷酸、酚類、噻吩和吡啶等污染物的含量顯著增加，廢水的可生化性變差，導(dǎo)致“超濾—反滲透”工藝單元進(jìn)水的有機(jī)物質(zhì)量濃度偏高，膜通量下降，廢水回用率降低。因此，需在“隔油—浮選—生化—活性炭吸附”處理工藝的基礎(chǔ)上增加新的處理工藝，以提高有機(jī)物去除率，滿足“超濾—反滲透”單元的進(jìn)水要求。

固定床三維電極反應(yīng)器是在陰陽主電極間引入顆粒活性炭粒子作為感應(yīng)電極，在適當(dāng)?shù)碾妷合�，粒子電極的感應(yīng)陽極一端發(fā)生陽極反應(yīng)，感應(yīng)陰極一端發(fā)生陰極反應(yīng)。三維電極反應(yīng)器使電化學(xué)反應(yīng)由主電極擴(kuò)展至感應(yīng)粒子電極，可縮短污染物的遷移距離，提高污染物的降解效率。與臭氧氧化、催化濕式氧化等高級氧化技術(shù)相比，三維電極反應(yīng)器操作條件溫和，可通過改變電壓、電流等方法調(diào)節(jié)反應(yīng)過程。

本工作以不銹鋼板為陰陽主電極，以柱狀活性炭為感應(yīng)粒子電極，構(gòu)建了固定床三維電極反應(yīng)器，用其深度處理煉油廢水，并對各工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、試劑和儀器

實(shí)驗(yàn)用水為某煉廠煉油廢水處理工藝二沉池出水， COD=86.7~70.2 mg/L，BOD5/COD<0.1，ρ（NH3-N）=6. 1~9. 2 mg/L，TP<0. 5 mg/L，pH=6.0~8.5。水樣采集后于4 ℃保存，使用前放置至室溫，每批次實(shí)驗(yàn)在12 h內(nèi)完成。

重鉻酸鉀、濃硫酸、氫氧化鈉：分析純。用氫氧化鈉配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的氫氧化鈉溶液置于堿儲罐中備用；用濃硫酸配制體積分?jǐn)?shù)為20%的硫酸溶液置于酸儲罐中備用。

MDS-COD型微波消解儀：上海新儀微波化學(xué)科技有限公司；BODTrakTM型BOD5分析儀、CEL800型多參數(shù)水質(zhì)分析儀、DR5000型分光光度計(jì)：HACH公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)流程的示意圖見圖1。固定床三維電極反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，尺寸450 mm×150mm×200 mm，有效容積為8L；陰陽電極均采用150 mm×200 mm×2 mm的不銹鋼板，極板間距為150 mm；陰陽電極之間填充柱狀活性炭，填充量為反應(yīng)器容積的2/3。柱狀活性炭直徑4 mm、長6~8mm，使用前用自來水清洗，并置于煉油廢水中吸附飽和。

煉油廢水經(jīng)酸堿調(diào)節(jié)pH后，泵入固定床三維電極反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)的不銹鋼電極板上施加一定電壓，通過空氣壓縮機(jī)調(diào)整曝氣量，一定的水力停留時間后，出水由反應(yīng)器上部溢流排出，測定出水COD，計(jì)算COD去除率。

1.3 分析方法

采用重鉻酸鉀法測定COD；采用玻璃電極法測定廢水pH。

2 結(jié)果與討論

2.1 施加電壓對COD去除率的影響

陰陽主電極間的電壓是固定床三維電極反應(yīng)器內(nèi)活性炭粒子產(chǎn)生感應(yīng)電位的基礎(chǔ)，電壓的大小關(guān)系到活性炭粒子感應(yīng)電位的大小。同時，施加電壓的高低直接影響不銹鋼陽極的腐蝕速率，進(jìn)而影響到Fe2+及Fe3+的產(chǎn)率。因此，極板間適當(dāng)?shù)碾妷菏菦Q定電化學(xué)過程中電氧化、Fenton試劑氧化和絮凝等反應(yīng)效果的關(guān)鍵因素。

在水力停留時間60 min、廢水pH=7.0、曝氣量120L/h的條件下，施加電壓對廢水COD去除率的影響見圖2。由圖2可見：隨施加電壓的增加，COD去除率逐漸提高；當(dāng)施加電壓大于10 V時，COD的去除率增幅趨緩。施加電壓的提高使反應(yīng)過程中的電流密度不斷增大，水的分解等副反應(yīng)增強(qiáng)。

因此，在保證COD去除率的前提下，應(yīng)采用較低的施加電壓，以有效降低能耗，提高電解效率。綜合考慮，選擇施加電壓為10 V較適宜。

2.2 水力停留時間對COD去除率的影響

在施加電壓10 V、廢水pH=7.0、曝氣量120L/h的條件下，水力停留時間對廢水COD去除率的影響見圖3。由圖3可見：隨水力停留時間的延長，COD去除率逐漸提高；當(dāng)水力停留時間超過60 min時，COD去除率的增幅趨緩。因此，選擇水力停留時間為60 min較適宜。

2.3 廢水pH對COD去除率的影響

在施加電壓10 V、曝氣量120L/h、水力停留時間60 min的條件下，廢水pH對COD去除率的影響見圖4。由圖4可見：隨廢水pH的增大，COD去除率逐漸降低；當(dāng)廢水pH=3.0時，COD去除率最高（為74.1%）。這是因?yàn)�，在酸性條件下，陰極發(fā)生氧氣的兩電子還原反應(yīng)生成H2O2，并通過Fe2+的催化作用生成·OH，對有機(jī)物進(jìn)行氧化降解。當(dāng)廢水pH逐漸增大時，F(xiàn)enton試劑氧化反應(yīng)逐漸削弱，對有機(jī)物的降解效率降低［12］。

由圖4還可見：當(dāng)廢水pH＞5.0時，COD去除率下降趨勢趨緩。因?yàn)閺U水pH增大時，陽極溶解的Fe2+在曝氣條件下生成Fe3+，并進(jìn)一步反應(yīng)生成Fe（OH）3，對水中有機(jī)污染物的絮凝作用增強(qiáng)，部分補(bǔ)償了Fenton試劑氧化反應(yīng)的作用效果；當(dāng)廢水pH=7.0時，COD去除率為64.9%，出水COD=27.1 mg/L，能滿足“超濾—反滲透”單元對進(jìn)水COD的要求（COD<30.0 mg/L）。故選擇廢水pH=7.0較適宜。

2.4 曝氣量對COD去除率的影響

在施加電壓10 V、廢水pH=7.0、水力停留時間60 min的條件下，曝氣量對COD去除率的影響見圖5。

由圖5可見：在無曝氣的條件下， COD去除率為29.8%；隨曝氣量逐漸增加COD去除率逐漸提高；當(dāng)曝氣量為120L/h時，COD去除率為64.9%；進(jìn)一步增加曝氣量，COD去除率升的增幅趨緩。這是因?yàn)�，固定床三維電極反應(yīng)器中污染物的降解是一個動態(tài)吸附—電解—脫附的微觀過程，適量的曝氣既有利于陰極發(fā)生O2的還原反應(yīng)，又有利于有機(jī)物在活性炭載體上吸附—脫附的動態(tài)平衡，過高的曝氣量不僅影響了有機(jī)物在活性炭表面的吸附，還增加了顆�；钚蕴恐�間的磨損，不利于固定床三維電極反應(yīng)器的長期運(yùn)行，故選擇曝氣量為120L/h較適宜。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

a）以不銹鋼板為陰陽主電極、以柱狀活性炭為感應(yīng)粒子電極，構(gòu)建了固定床三維電極反應(yīng)器。

b）采用該反應(yīng)器深度處理煉廠煉油廢水的優(yōu)化工藝參數(shù)為：施加電壓10V，水力停留時間60min，廢水pH=7.0，曝氣量120L/h。在此條件下，處理后出水的COD=27.1 mg/L，能滿足“超濾—反滲透”單元對進(jìn)水COD的要求（COD<30.0 mg/L）。