混凝+电催化氧化工艺预处理种衣剂废水

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2024-0679

摘要/Abstract

摘要：

针对种衣剂废水有机物浓度高、成分复杂、毒性强、可生化性差等难题，采用混凝+电催化氧化组合工艺进行预处理，旨在降低废水毒性并提升其可生化性。首先，优化了混凝工艺条件，确定在废水初始pH=8、聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）投加量分别为2.5 g/L和2.0 mg/L时，混凝效果最佳，废水透光率和DOC去除率分别达到88.4%和54.5%，B/C提升至0.28。随后，系统考察了电催化氧化工艺的关键参数，在将混凝出水稀释5倍，以0.04 mol/L Na₂SO₄作为支持电解质，电流密度为10 mA/cm²，废水初始pH=8，反应时间为120 min的最佳条件下，电催化氧化工艺对特征污染物克百威和呋喃酚的去除率分别达到92.0%和99.2%，COD去除率为63%，同时B/C显著提升至0.53。混凝+电催化氧化组合工艺显著改善了种衣剂废水的可生化性，为后续生化处理工艺的高效稳定运行创造了良好条件。

关键词: 电催化氧化, 混凝, 种衣剂废水, 克百威

Abstract:

To address the challenges of high organic concentration, complex composition, high toxicity and poor biochemistry of the seed coating agent wastewater, a combined pretreatment process of coagulation coupled with electrocatalytic oxidation was employed to reduce wastewater toxicity and improve biodegradability. Firstly, the coagulation process was optimized, and the optimal coagulation effect was achieved when the initial pH of the wastewater was 8, and the dosages of polyaluminum chloride(PAC) and polyacrylamide(PAM) were 2.5 g/L and 2.0 mg/L, respectively. The wastewater transmittance and DOC removal rate reached 88.4% and 54.5%, respectively, and the B/C ratio was increased to 0.28. Subsequently, the key parameters of the electrocatalytic oxidation process were investigated. Under the optimal conditions of dilution ratio of coagulation effluent of 5, Na₂SO₄ supporting electrolyte concentration of 0.04 mol/L, current density of 10 mA/cm², initial pH of 8, and reaction time of 120 min, the electrocatalytic oxidation process achieved removal rates of 92.0% and 99.2% for the characteristic pollutants carbofuran and furan phenol, respectively. The COD removal rate was 63%, and the B/C ratio was significantly increased to 0.53. The combination process of coagulation and electrocatalytic oxidation significantly improved the biodegradability of seed coating wastewater, creating favorable conditions for efficient and stable biochemical treatment.

Key words: electrocatalytic oxidation, coagulation, seed coating wastewater, carbofuran

中图分类号:

范云双, 吴秀翠, 李家鑫, 杨蕊, 王杰. 混凝+电催化氧化工艺预处理种衣剂废水[J]. 工业水处理, 2025, 45(9): 56-63.

Yunshuang FAN, Xiucui WU, Jiaxin LI, Rui YANG, Jie WANG. Pretreatment of seed coating agent wastewater by coagulation+ electrocatalytic oxidation process[J]. Industrial Water Treatment, 2025, 45(9): 56-63.

https://www.iwt.cn/CN/Y2025/V45/I9/56

图/表 14

表1 种衣剂废水水质特征

Table 1 Characteristics of seed coating wastewater

项目	数值
pH	8.33
电导率/（μS·cm^-1）	933
透光率/%	0
色度/倍	35 842
DOC/（mg·L^-1）	4 611
COD/（mg·L^-1）	9 500
BOD₅/（mg·L^-1）	1 620
B/C	0.17
克百威/（mg·L^-1）	355.68
呋喃酚/（mg·L^-1）	254.38

图1 电催化氧化实验装置

Fig.1 Electrocatalytic oxidation experiment setup

图2 混凝剂种类（a）、混助凝剂投加量（b~c）和废水初始pH（d）对混凝效果的影响

Fig.2 Effects of coagulant type （a），coagulant and coagulant aid dosage （b-c），and initial pH of wastewater （d） on coagulation efficiency

图3 电解质种类对电催化氧化去除克百威（a）、呋喃酚（b）、DOC（c）效果的影响

Fig.3 Effects of electrolyte type on removal efficiency of carbofuran （a）， furan phenol （b）， and DOC（c） by electrocatalytic oxidation

图4 电催化氧化出水GC-MS总离子流图（a）和UV-vis光谱（b）

Fig.4 Total ion flow of GC-MS （a） and UV-vis spectra（b） of electrocatalytic oxidation effluent

表2 电催化氧化出水GC-MS鉴定结果

Table 2 GC-MS identification results of electrocatalytic oxidation effluent

序号	保留时间/min	CAS号
1	17.563	1563-38-8
2	28.280	1563-66-62
3	6.717	26688-51-7
4	10.172	77158-86-2
5	10.361	77158-86-2
6	11.075	939-52-6
7	14.218	7006-52-2

图5 Na₂SO₄浓度对电催化氧化去除克百威（a）和呋喃酚（b）效果的影响

Fig.5 Effect of Na₂SO₄ concentration on removal of carbofuran（a） and furan phenol（b） by electrocatalytic oxidation

图6 电流密度对电催化氧化去除克百威（a）和呋喃酚（b）效果的影响

Fig.6 Effect of current density on removal of carbofuran （a） and furan phenol （b） by electrocatalytic oxidation

图7 废水初始pH对克百威水解作用（a）及电催化氧化去除克百威（b）、呋喃酚（c）效果的影响

Fig.7 Effect of initial pH of wastewater on hydrolysis of carbofuran（a）， and removal of carbofuran （b） and furan phenol （c） by electrocatalytic oxidation

图8 废水初始稀释倍数对克百威（a）和呋喃酚（b）去除效果的影响

Fig.8 Effect of initial dilution ratio of wastewater on the removal of carbofuran （a） and furan phenol （b）

表3 废水稀释5倍和10倍时电催化氧化出水水质对比

Table 3 Comparison of effluent quality of electrocatalytic oxidation with initial dilution of wastewater of 5 times and 10 times

项目	COD/（mg·L^-1）	BOD/（mg·L^-1）	B/C
稀释5倍	3 512	1 855	0.53
稀释10倍	2 650	1 110	0.42

表4 混凝+电催化氧化预处理工艺的各阶段出水水质

Table 4 Effluent quality of each stage of coagulation+electrocatalysis oxidation pretreatment process

项目	DOC/（mg·L^-1）	COD/（mg·L^-1）	BOD/（mg·L^-1）	B/C	克百威/（mg·L^-1）	呋喃酚/（mg·L^-1）
原水	4 600	9 500	1 620	0.17	356	254.38
混凝出水	2 075	4 309	1 210	0.28	255	201.61
电催化氧化出水	1 802	3 512	1 855	0.53	29.3	2.28

图9 种衣剂原水、混凝出水和电催化出水的总离子流图

Fig.9 Total ion flow of seed coating raw water，coagulation effluent and electrocatalytic effluent

表5 混凝+电催化氧化预处理工艺的各阶段出水中有机物

Table 5 Organic matter in effluent of each stage of coagulation+electrocatalysis oxidation pretreatment process

序号	保留时间	CAS号	化合物名称	峰面积/10⁷			去除率/%
序号	保留时间	CAS号	化合物名称	原水	混凝	电催化氧化	混凝	电催化氧化
①	17.563	1563-38-8	呋喃酚	4.570 0	3.622 0	0.028 8	20.74	99.20
②	23.002	5875-45-6	2，5-二叔丁基酚	0.088 5	0.079 1	ND	10.62	100.00
③	28.280	1563-66-2	克百威	20.460 0	14.690 0	1.162 1	28.20	92.00
④	29.589	53112-28-0	嘧霉胺	0.159 7	0.026 9	ND	83.16	100.00
⑤	31.760	57837-19-1	甲霜灵	0.026 6	0.025 5	ND	4.14	100.00
⑥	36.103	138261-41-3	吡虫啉	0.132 9	0.130 0	ND	2.18	100.00
⑦	37.008	88671-89-0	腈菌唑	0.640 5	0.220 8	ND	65.53	100.00
⑧	37.100	5234-68-4	萎锈灵	4.425 0	3.356 0	ND	24.16	100.00

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