我國是中藥生產大國，每年都會產生大量的中藥廢水。中藥廢水具有“三高一低”的特性，即SS、COD、BOD5的濃度較高，可生化性低。目前國內的中藥廠處理中藥廢水大多采用以生化法為中心的處理工藝，雖然可起到一定的作用，但也具有工藝路線長、厭氧污泥培養周期長、反應器啟動維護難度大等缺點，處理成本較高。高級氧化工藝由于具有反應迅速高效、選擇性低等優勢逐漸引起人們的注意。在眾多高級氧化工藝中，超聲輔助技術具有穿透力強、反應效果好等優點，但該方法耗能多、處理成本高，因而限制了其在實際中的應用。筆者采用低功率超聲波耦合Fenton技術處理實際中藥，取得了滿意的效果，為中藥廢水的處理提供了新的思路和方法。

中藥、草藥污水處理設備選型活性炭過濾器

1 實驗方法

1.1 廢水水樣與預處理

中藥廢水由吉林省四平某藥廠提供，外觀呈紅褐色，混濁、有懸浮物。過濾除去懸浮物后，將濾液作為實驗用水使用，測得濾液pH為6.85，COD為4033mg/L，使用時用去離子水稀釋至所需濃度。

1.2 儀器與試劑

主要儀器：COD751型COD分析測定儀，上海精密科學儀器有限公司；KQ系列超聲反應器，昆山超聲儀器有限公司。

主要試劑：H2O2，分析純，沈陽市新化試劑廠；FeSO4，分析純，沈陽市新化試劑廠，使用時配成質量濃度為10g/L的儲備溶液，配好的FeSO4溶液必須當天使用，現用現配。

1.3 實驗過程

每次取實驗用水150mL，在燒杯中進行單獨Fenton、單獨超聲和超聲-Fenton耦合氧化降解實驗。

單獨Fenton實驗過程：首先調節廢水pH為設定值，然后加入設定體積的FeSO4儲備溶液，繼而加入設定量的H2O2，攪拌同時開始計時，在不同時間取樣測定廢水的COD。

單獨超聲實驗過程：調節廢水pH為設定值，開啟超聲裝置并計時，控制超聲頻率在25~80kHz，超聲功率在60~200W，在設定時間取樣分析COD。

超聲-Fenton耦合實驗過程：首先調節廢水pH為設定值，然后加入設定體積的FeSO4儲備溶液，繼而加入設定量的H2O2，同時開啟超聲（事先設定好頻率、功率），開啟超聲同時開始計時，在設定時間取樣測定廢水的COD。

通過改變廢水初始COD、pH、超聲頻率、超聲功率、反應時間、H2O2以及FeSO4投加量等，根據反應前后COD的變化計算廢水COD去除率，并確定周杰倫工藝參數。

2 結果與討論

2.1 Fenton單獨處理中藥廢水

按1.3實驗過程，在沒有超聲作用情況下，首先采用單因素分析法考察了Fenton法處理中藥廢水的周杰倫條件及其處理效果，確定Fenton工藝的周杰倫條件為：調節中藥廢水pH=3，FeSO4投加質量濃度2mg/L，H2O2投加質量濃度1mg/L，反應時間1h。在周杰倫反應條件下，中藥廢水COD去除率可達到76.2%。可以看出，單獨采用Fenton技術，處理后的出水COD仍較高，處理效果并不理想。

中藥、草藥污水處理設備選型活性炭過濾器

2.2 超聲單獨處理中藥廢水

按1.3實驗過程，在沒有Fenton氧化過程條件下，考察影響超聲處理效果的因素，確定超聲處理周杰倫條件。

2.2.1 超聲時間對COD去除率的影響

在初始COD為1008.3mg/L，超聲頻率為45kHz，功率為160W條件下，廢水初始pH=6.85時，COD去除率隨超聲輻照時間的變化見圖1。

 由圖 1可以看出 ，隨著超聲輻照時間的增加，中藥廢水的 COD 去除率首先逐漸增加，并在反應 1 h 后，COD 去除率基本保持恒定。 這是因為開始超聲輻照時 ，· OH 的量隨著氣泡空化作用逐漸增加 ，因此更多的有機物被· OH 攻擊從而被氧化降解，COD 去除率快速提高。 而后隨著反應的繼續進行，空化氣泡崩潰形成局部高溫，導致體相溫度逐漸升高，不利于空化氣泡的生成，導致· OH 濃度有所減少 ，COD 去除率趨于平緩。

2.2.2 超聲頻率對COD去除率的影響
 
當初始 COD 為 1 008.3 mg/L，超聲功率為 160 W，廢水初始 pH=6.85 時，超聲輻射時間為 1 h 時，COD 去除率隨超聲頻率的變化見圖 2。

由圖2可見，開始時COD去除率隨著超聲頻率的增加而提高，并在超聲頻率為45kHz時COD去除率達到zui高（27.5%），超過45kHz以后，COD去除率又有所下降，但基本穩定在25%左右。這是因為超聲頻率較小時隨著頻率升高，空化泡脈動增強，會產生更多的·OH，但是在高頻超聲聲場中，空化氣泡的共振半徑減小，反而削弱了·OH的生成。因此本實驗周杰倫超聲頻率選45kHz。

2.2.3超聲功率對COD去除率的影響

當初始COD為1008.3mg/L，超聲頻率為45kHz，廢水初始pH=6.85，超聲輻射時間為1h時，COD去除率隨超聲功率的變化見圖3。

由圖 3可見，COD 去除率隨著超聲功率的增加而增大，當超聲功率在 120 W 時 COD 去除率達到zui大值（38.1%）。 這是因為隨著超聲功率的增加，空化效應增強，產生的· OH 量也會增加 ，因此宏觀表現為 COD 去除率增加 。 但超聲功率繼續增加導致 · OH 之間相互碰撞幾率也在增加，發生無效湮滅，因此COD 去除率反而下降。 本實驗條件下，處理中藥廢水的周杰功率為 120 W。

2.2.4 初始COD對COD去除率的影響
 
在超聲頻率為 45 kHz，超聲功率為 120 W，廢水初始 pH =6.85，超聲輻射時間為 1 h 的條件下 ，考察了廢水初始 CO D 對 C O D 去除率的影響，結果見表 1。

 由表1可見，COD去除率首先會隨著中藥廢水初始COD的增大而增大，而當COD高于1008.3mg/L以后，去除率反而下降。這可能是因為：一方面，在一定的超聲輻照功率和時間內，超聲空化能力一定，在高濃度的溶液中，產生的·OH利用率更高；另一方面，一定條件下·OH的數量基本保持恒定，因此更高濃度的有機物很難得到*的降解。

上述實驗表明，單獨超聲處理中藥廢水的周杰倫反應條件為：超聲頻率為45kHz，超聲功率為120W，廢水初始COD為1008.3mg/L，pH=6.85，超聲輻射時間為1h。在上述周杰倫實驗條件下，單獨超聲降解中藥廢水雖然具有一定效果，但是COD去除率＜40%。

2.3超聲-H2O2耦合法處理中藥廢水

不加入FeSO4，按1.3考察了超聲與H2O2耦合降解中藥廢水的情況，在超聲頻率為45kHz，超聲功率為120W，廢水初始pH=6.85的條件下，加入不同劑量的H2O2溶液，反應1h，其COD去除率明顯提高。當H2O2的質量濃度為1mg/L時COD去除率，可以達到75%。這是因為H2O2在超聲空化過程中進一步加速·OH的產生。但是H2O2若投加過多，反而會抑制·OH的產生，使中藥廢水的COD去除率降低。

2.4超聲-Fenton耦合處理中藥廢水

Fenton工藝處理廢水，pH一般在酸性條件下具有較好的效果。但是由于pH調節需要加入大量的酸，增加了廢水的處理費用和難度，同時如調節不當還會引起二次污染。因此本研究中在考察超聲-Fenton耦合工藝降解的效果時，并未調節廢水原始pH，考察在其原始pH條件下是否具有較好的運行效果。在超聲頻率為45kHz，超聲功率為120W，廢水初始COD為1008.3mg/L，pH=6.85，H2O2投加質量濃度為1mg/L，考察加入不同濃度的FeSO4對COD去除率的影響，結果見圖4。

由圖 4可知，當 FeSO4 投加質量濃度為2 mg/L 時，COD 去除率zui高可以達到 90.1%但 Fe2+濃度過高或過低均不利于 COD 的去除。因此，本實驗條件下，FeSO4 周杰倫質量濃度為 2 mg/L。

3 超聲-Fenton耦合降解中藥廢水的機理
 
采用超聲-Fenton 耦合技術處理中藥廢水效果較好，其COD 去除率zui高可達 90.1%。超聲波在水相中能夠通過空化氣泡作用產生· OH，但是大部分超聲能量均轉化為熱能，因此超聲單獨作用于中藥廢水時 COD 有所下降但處理效果并不理想。 當在廢水中加入Fenton 試劑后，超聲空化效應除了產生局部高溫、高壓，產生· OH 以外 ，還會對 Fenton 反應起到促進作用，同時通過質量傳遞效果的提高、體相溫度的提高降低了有機物氧化降解反應的能壘，促進有機物氧化降解的進行。因此超聲耦合 Fenton 試劑降解中藥廢水具有較好的效果。

4 結論
 
實驗采用超聲-Fenton 耦合技術處理中藥廢水，當超聲頻率為 45 kHz，功率為 120 W，初始 COD 為 1 008.3 mg/L，加入FeSO4 2 mg/L，H2O2 1 mg/L，反應1h，中藥廢水COD去除率可達 90.1%，為中藥廢水的處理提供了一條新的方法與途徑。