廉穎¹ 李大鵬¹　秦國(guó)彤¹* 魏微^2
1北京航空航天大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系 ²北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院環(huán)境科學(xué)系

　　摘要：針對(duì)景觀水體水域面積小、水體自?xún)裟芰Φ?、有機(jī)物含量較高等特點(diǎn)，采用混凝－電化學(xué)氧化組合工藝對(duì)城市景觀水體的水質(zhì)凈化進(jìn)行試驗(yàn)研究。試驗(yàn)分別考察了混凝－電化學(xué)氧化組合工藝的主要控制參數(shù)和影響因素。試驗(yàn)結(jié)果表明：整個(gè)混凝沉淀-電化學(xué)氧化組合工藝對(duì)景觀水體有很好的凈化效果。對(duì)懸浮物和有機(jī)污染物的去除率分別可以達(dá)到91.6%和92.4%。出水的濁度和COD值分別為3NTU和16.56mg/L，基本滿(mǎn)足景觀水體的水質(zhì)要求。在本工藝中，混凝可以有效去除水中的懸浮物，在投藥量為16.74（Al₂O₃ ）mg/L時(shí)，濁度去除率為79.5%；電化學(xué)氧化可以去除混凝出水中的有機(jī)污染物，在極間電壓20V，氧化時(shí)間10min條件下，COD去除率為82.8%。
　　關(guān)鍵詞：景觀水體，水體凈化，混凝，電化學(xué)氧化

Research on the Water Purification Process for Municipal Scenic Water Body

Lian Ying¹, Li Dapeng¹, Qin Guotong¹, Wei Wei^2
1Department of Environmental Science & Engineering, Beihang University
²Department of Environmental Science, College of Arts & Science, Beijing Union University

Abstract: Small water body area, low self-clean ability and high organics concentration are tokens of municipal scenic water body. The coagulation-electrochemical oxidation combination process was carried out for treating the scenic water. The influence of parameters of the combination process on the water quality was investigated. The combination process had a good effectiveness for scenic water. The removal of turbidity and COD were 91.6% and 92.4% respectively. Turbidity and COD of effluent were less than 3 NTU and 16.5 mg/L respectively, mainly meeting the water quality standard of scenic water. The coagulation can effectively remove suspended solid. The turbidity removal was 79.5%, as the flocculants dosage was 16.74（Al₂O₃ ）mg/L. The electrochemical oxidation can remove the organic pollutant. The COD removal was 82.8%, as the electrode voltage was 20 V and the oxidation time was 12 minute.

Keywords: Scenic water, Water purification, Coagulation, Electrochemical oxidation

1.前言

　　近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快和城市人口的劇增，城區(qū)景觀水體因污染加劇而功能喪失，甚至影響環(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量的問(wèn)題日益突出。因此，研究開(kāi)發(fā)適合景觀水體的污染控制技術(shù)對(duì)提高城市環(huán)境質(zhì)量和減少城市生態(tài)用水具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。景觀水體具有水域面積小、水體自?xún)裟芰Φ?、有機(jī)物含量較高等特點(diǎn)^{[1, 2]}。水中污染物可分為懸浮物、膠體物質(zhì)和溶解性污染物，混凝法可以有效地去除水中的大量懸浮物、部分膠體污染物和藻類(lèi)，而且還具有投資少，操作和維修方便，效果好等特點(diǎn)^[3]，但是對(duì)于處于溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物的去除效果不太理想；電化學(xué)氧化法可以有效去除處于溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物，并且具有處理時(shí)間短，環(huán)境兼容性高，可以同時(shí)去除色度、臭味等，自動(dòng)控制程度高等優(yōu)點(diǎn) ^[4]。本文將混凝法和電化學(xué)氧化法相結(jié)合，對(duì)城市景觀水體的水質(zhì)凈化進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2.試驗(yàn)裝置與方法

2.1試驗(yàn)水樣
　　試驗(yàn)水樣取自北京清河上游水體。水樣的主要水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 清河上游水體水樣主要水質(zhì)指標(biāo)

項(xiàng)目

特征及范圍

色

淺綠色

水溫,℃

20.0—22.5

pH值

8.0—8.7

濁度,NTU

35—40

CODc_r,mg/L

190—220

2.2試驗(yàn)裝置和方法

　　混凝試驗(yàn)采用六聯(lián)攪拌儀燒杯混凝試驗(yàn)方法。在一定的控制條件下完成混凝過(guò)程，初步確定混凝技術(shù)的主要控制參數(shù)。
　　電化學(xué)氧化的試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。將經(jīng)過(guò)混凝預(yù)處理的水樣加入電氧化槽，插入電極后接通電源，在一定的控制條件下完成電化學(xué)氧化過(guò)程。記錄反應(yīng)過(guò)程中主要參數(shù)的變化，對(duì)反應(yīng)后主要水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定以確定電化學(xué)氧化的效能。
2.3水質(zhì)分析檢測(cè)指標(biāo)及方法
　　COD_Cr ：重鉻酸鉀快速測(cè)定法　　　　　　　　　　　　　　
　　濁度：WZS－185型高濁度儀　　　 pH值 ：PHS-3S型精密pH計(jì)

3 結(jié)果與討論

3.1景觀水體的混凝凈化
3.1.1適宜投藥量的確定

　　實(shí)驗(yàn)水樣濁度為39NTU，COD值218.79mg/L，采用聚合氯化鋁為混凝劑，混凝劑的投加量不同時(shí)，剩余濁度及濁度去除率隨投藥量變化的關(guān)系曲線見(jiàn)圖2。試驗(yàn)結(jié)果表明：剩余濁度隨著投藥量的增加總體上是減少的。投藥量為22.32（Al₂O₃）mg/L時(shí)，處理效果最佳，最低剩余濁度為6NTU，濁度去除率84.6％。結(jié)合對(duì)處理水水質(zhì)的要求以及經(jīng)濟(jì)性等多方面因素的考慮，選擇投藥量為16.74（Al₂O₃）mg/L，此時(shí)剩余濁度為8NTU，濁度去除率為79.5％。

3.1.2混凝試驗(yàn)對(duì)水體中有機(jī)物的去除
　　混凝劑的投加量不同時(shí)，出水COD值及COD去除率隨投藥量變化的關(guān)系曲線見(jiàn)圖3。從上圖可以看出：①有機(jī)物的去除情況和懸浮物及膠體顆粒污染物的去除情況有一定的關(guān)系。隨著投藥量的增加，COD值的總體變化趨勢(shì)同剩余濁度的變化是一致的。當(dāng)投藥量為22.32（Al₂O₃）mg/L時(shí)，剩余濁度降至最低點(diǎn)，COD也降至最低點(diǎn)79.2，COD去除率為63.8％。②但兩者又有所不同，從總體上而言濁度的去除率大于COD的去除率，這說(shuō)明混凝試驗(yàn)對(duì)懸浮物和膠體顆粒污染物的去除效果比溶解性有機(jī)物的去除效果要好，這是因?yàn)榛炷ú荒苡行コ幱谌芙鉅顟B(tài)的有機(jī)污染物，因此為了使出水的主要指標(biāo)符合景觀水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，需要在混凝凈化之后，用電化學(xué)催化氧化的方法進(jìn)行凈化。
3.2電化學(xué)氧化試驗(yàn)
　　采用混凝凈化出水進(jìn)行電化學(xué)氧化試驗(yàn)，考察電化學(xué)氧化條件對(duì)出水水質(zhì)的影響規(guī)律。對(duì)水樣用16.74（Al₂O₃）mg/L投藥量進(jìn)行混凝凈化的預(yù)處理后，水樣的主要指標(biāo)為：COD值為96.32mg/L，pH值為7.82，濁度值為8NTU。
3.2.1極間電壓和氧化時(shí)間對(duì)電化學(xué)催化氧化效能的影響
　　COD值與極間電壓及與氧化時(shí)間的關(guān)系曲線分別見(jiàn)圖4、圖5。

　

　 試驗(yàn)結(jié)果表明：①極間電壓對(duì)電化學(xué)催化氧化效能有直接影響。COD值隨著極間電壓的增加而減少。COD值開(kāi)始下降很快，隨著極間電壓的增加，下降趨勢(shì)逐漸趨于平緩。②氧化時(shí)間對(duì)電化學(xué)催化氧化效能也有重要影響。COD值隨著氧化時(shí)間的增加總體上是減少的。曲線開(kāi)始下降很快，隨著氧化時(shí)間的增加，下降趨勢(shì)逐漸趨于平緩，甚至有所增加。③極間電壓和電氧化時(shí)間對(duì)COD值的影響是交互的。在COD去除率相同的條件下，增高極間電壓相應(yīng)的所需氧化時(shí)間減少，增加氧化時(shí)間相應(yīng)的極間電壓可降低，過(guò)高的極間電壓和過(guò)長(zhǎng)的氧化時(shí)間反而會(huì)使COD的去除率下降，試驗(yàn)所得適宜反應(yīng)條件是極間電壓為20V，氧化時(shí)間為10min，此時(shí)對(duì)混凝出水的COD的去除率為82.8%。
3.2.2電化學(xué)氧化過(guò)程中水質(zhì)特征的變化
　　電化學(xué)催化氧化過(guò)程中，水樣的主要水質(zhì)特征（如pH值、COD值等）隨電氧化時(shí)間的變化見(jiàn)圖6。 試驗(yàn)結(jié)果表明:①在8min以前，pH值隨氧化時(shí)間的增加而緩慢上升，在10min以后，pH值基本上保持不變。這可能是由于電化學(xué)氧化過(guò)程中陰極不斷產(chǎn)生和釋放氫氣，而在陽(yáng)極主要是Cl^-、SO₄^-和OH^-離子被氧化成強(qiáng)氧化劑，使廢水的pH值不斷上升。電氧化了一段時(shí)間以后，水開(kāi)始變得比較澄清。陰、陽(yáng)極產(chǎn)生了比較大的氣泡，應(yīng)該是在電解水。因此水的pH值就保持一個(gè)比較恒定的值而不再發(fā)生變化。②在10min以前，COD的去除率隨氧化時(shí)間的增加上升幅度較大。在10min時(shí)，COD去除率達(dá)到最大（82.8%）。繼續(xù)增加電氧化時(shí)間，去除率的增長(zhǎng)幅度變化緩慢，其中去除率甚至有所下降。這可能是由于電氧化過(guò)程中，廢水的成分和特征的變化反過(guò)來(lái)影響電氧化的效能，使污染物的去除率降低。

4.結(jié)論

　　整個(gè)混凝沉淀-電化學(xué)氧化組合工藝對(duì)景觀水體有很好的凈化效果。經(jīng)過(guò)初步的工藝條件篩選，對(duì)懸浮物和有機(jī)污染物的去除率分別可以達(dá)到91.6%和92.4%。出水的濁度和COD值分別為3NTU和16.56mg/L，基本滿(mǎn)足景觀水體的水質(zhì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 李海燕，吳雨川，張躍武，曾慶福. 城市景觀水污染控制[J]. 自然雜志，2004，26（3）：132-134
[2] 蔡昌鳳，徐建平. 景觀水微污染控制[J]. 安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，18（1）：1-3
[3] 鄒平，江霜英，高廷耀. 城市景觀水的處理方法[J]. 中國(guó)給水排水，2003，19（2）：24-25
[4] 鄺生魯，奚強(qiáng). 潔凈環(huán)境中的電化學(xué)[J]. 化學(xué)進(jìn)展，1999，11（4）：429-439

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