Fenton法處理化工、釀造行業(yè)廢水的實(shí)驗(yàn)研究

摘要：Fenton法是目前高濃度有機(jī)廢水深度處理比較常用的方法，廣泛的應(yīng)用于焦化廢水、造紙廢水、印染廢水等高濃度有機(jī)廢水的深度處理[1]，[2]。該技術(shù)的主要原理是向廢水中加入雙氧水與亞鐵離子，在酸性pH條件下，由H2O2和Fe2+發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基（·OH），羥基自由基（·OH）具有極強(qiáng)的氧化性，可將難生化降解廢水（BOD5/COD<0.3）中的難降解有機(jī)物氧化為小分子，從而增加廢水的可生化性，有效的去除COD。

化工、釀造行業(yè)廢水的有機(jī)物含量高、可生化性差，且色度高，處理難度較大。如采用常規(guī)的“預(yù)處理+生化+深度處理”工藝，出水一般難以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

本研究以來安縣第二污水處理廠的污水作為對(duì)象（主要由金禾公司的食品、精細(xì)化工加工廢水和碧綠春酒廠的釀酒廢水為主），通過研究Fenton反應(yīng)的亞鐵離子與雙氧水質(zhì)量比、攪拌時(shí)間、靜置時(shí)間等影響因素，來確定最佳的參數(shù)選擇，給實(shí)際工程以參考。

關(guān)鍵詞：污水處理;有機(jī)物;去除效率

1處理工藝的確定

1.1園區(qū)的產(chǎn)業(yè)定位

以精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，依托金禾實(shí)業(yè)現(xiàn)有基礎(chǔ)化工基礎(chǔ)，重點(diǎn)發(fā)展香精香料、甜味劑、醫(yī)藥中間體等精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)，打造特色精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)集中區(qū)。結(jié)合周邊區(qū)域資源，發(fā)展技術(shù)密集、資金密集的香精香料、甜味劑、醫(yī)藥中間體等精細(xì)化工產(chǎn)品，將產(chǎn)業(yè)集中區(qū)內(nèi)產(chǎn)品做精做細(xì)。

1.2廢水成分分析

由于化工園區(qū)工業(yè)廢水成分復(fù)雜（如圖1、圖2），有機(jī)物含量高，同時(shí)可能還含有重金屬、環(huán)苯類有毒物質(zhì);用傳統(tǒng)A2O、接觸氧化法等生化法處理時(shí)，效果不是很好。

1.3工藝比選

考慮到化工集中區(qū)廢水成分復(fù)雜，同時(shí)可能含有苯環(huán)類有毒物質(zhì)，本工程預(yù)處理采用“芬頓”工藝。芬頓反應(yīng)化學(xué)方程式如下：

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + （OH）- + OH

1.4污水規(guī)模確定

來安縣第二污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為2萬m3/d，經(jīng)處理滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）表4中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（其中石油類、苯系物、硫化物、揮發(fā)酚、氰化物等廢水特征因子執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）及其修改單中表1一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)和表3中標(biāo)準(zhǔn)）后，接入來安縣污水處理廠內(nèi)深度處理，來安縣污水處理廠尾水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）及其修改單中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，最終排入新來河。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)材料及試劑

98%濃硫酸、27.5%雙氧水、30%硫酸亞鐵、30%NaOH、1%PAM、微波消解儀、酸式滴定管、pH計(jì)、重鉻酸鉀、硫酸銀、硫酸汞、鄰菲羅啉。

2.2實(shí)驗(yàn)廢水

實(shí)驗(yàn)廢水來自來安第二污水處理廠二沉池后的出水，PH為7.2，COD為350mg/L。

2.3分析方法

采用重鉻酸鉀滴定法來測(cè)定廢水中的COD。

2.4實(shí)驗(yàn)步驟

取水樣1L放入1000mL燒杯中;加入H2SO4調(diào)節(jié)廢水pH至3.0;加入不同比例的FeSO4和H2O2后，分別攪拌10、20、30、40、50、60min;再依次靜置10、20、30、40、50、60min;加入NaOH調(diào)節(jié)pH至7;再依次靜置10、20、30、40、50、60min，取樣測(cè)COD。

3結(jié)果與分析

3.1 亞鐵離子與雙氧水質(zhì)量比對(duì)COD去除率的影響

先將水樣分別放入6個(gè)1L的燒杯中，用硫酸將pH調(diào)節(jié)至3.0，按照亞鐵離子與雙氧水質(zhì)量比分別為1.5：1、1.6：1、1.7：1、1.8：1、1.9：1、2.0：1[3]，F(xiàn)enton反應(yīng)時(shí)間3h，再靜置反應(yīng)30min，隨后回調(diào)pH至10.5，吹脫時(shí)間2h。加入混凝劑PAM 0.005%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1：

從表1可見，在亞鐵離子與純雙氧水質(zhì)量比為1.7：1和1.6：1時(shí)都取得較好處理效果。從運(yùn)行經(jīng)濟(jì)來取舍，減少污泥產(chǎn)量，并充分發(fā)揮生化效果，選擇1.6：1比例較好。

3.2 攪拌、靜置時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

攪拌、靜置時(shí)間對(duì)Fenton反應(yīng)有著重要的影響。一方面，攪拌、靜置時(shí)間過長(zhǎng)的話，會(huì)導(dǎo)致處理構(gòu)筑物的停留時(shí)間設(shè)計(jì)過大，造成不必要的浪費(fèi);另一方面，攪拌、靜置時(shí)間過短，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)不完全，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。從表1得出亞鐵離子和雙氧水質(zhì)量比在1.6：1和1.7：1時(shí)COD的去除率最高。因此，本次試驗(yàn)選擇質(zhì)量比為1.6：1和1.7：1來研究攪拌、靜置時(shí)間對(duì)COD去除率的影響。

根據(jù)亞鐵離子和雙氧水質(zhì)量比為1.6：1和1.7：1將試驗(yàn)分為兩個(gè)組。

第一組，亞鐵離子和雙氧水的質(zhì)量比為1.6：1：。攪拌時(shí)間采用30min，靜置時(shí)間分別采用10、20、30、40、50、60min，考察靜置時(shí)間對(duì)COD去除率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

第一組，亞鐵離子和雙氧水的質(zhì)量比為1.6：1：。靜置時(shí)間采用30min，攪拌時(shí)間分別采用10、20、30、40、50、60min，考察靜置時(shí)間對(duì)COD去除率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

第二組，亞鐵離子和雙氧水的質(zhì)量比為1.7：1：。攪拌時(shí)間采用30min，靜置時(shí)間分別采用10、20、30、40、50、60min，考察靜置時(shí)間對(duì)COD去除率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

第二組，亞鐵離子和雙氧水的質(zhì)量比為1.7：1：。攪拌時(shí)間采用30min，靜置時(shí)間分別采用10、20、30、40、50、60min，考察靜置時(shí)間對(duì)COD去除率的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

從上面的表格可以看出，亞鐵離子和雙氧水質(zhì)量比為1.6和1.7時(shí)，COD去除率大體相同，當(dāng)投藥比為1：.7：1時(shí)，COD的去除率稍高。當(dāng)投藥比一定時(shí)，COD的去除率隨著攪拌時(shí)間增加而增加，當(dāng)攪拌時(shí)間達(dá)到30min時(shí)，去除效果基本穩(wěn)定;COD的去除率隨著靜置時(shí)間增加而增加，當(dāng)靜置時(shí)間達(dá)到20min時(shí)，去除效果基本穩(wěn)定

4結(jié)論

用Fenton來處理來安第二污水處理廠生化池后出水試驗(yàn)表明：隨著亞鐵離子和雙氧水質(zhì)量比的提高，COD去除率隨之升高，但當(dāng)質(zhì)量比超過1.7：1時(shí)，去除率開始下降，藥劑投加比最好控制在1：6-1：7之間;COD去除率隨著攪拌時(shí)間和靜置時(shí)間的增大而增大，當(dāng)攪拌時(shí)間為30min，靜置時(shí)間為20min時(shí)，去除率基本穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]李亞峰，張玲玲，袁曉東等.混凝-Fenton法處理印染廢水的試驗(yàn)研究[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，22（1）：137-140.

[2]陳斌.Fenton法處理焦化廢水的試驗(yàn)研究[J].能源環(huán)境保護(hù)，2017，31（5）：12-15.

[3]陳海燕，李克敏等.FENTON試劑投料量設(shè)計(jì)[J].化工技術(shù)2015，9（2）：49.

[4]潘濤，田剛等，廢水處理工程技術(shù)手冊(cè)2010，化學(xué)工業(yè)出版社.

作者簡(jiǎn)介：陳勁（ 1983-），男，本科，助理工程師，從事水、大氣環(huán)境等污染防治，區(qū)域環(huán)境質(zhì)量減排，重點(diǎn)項(xiàng)目環(huán)保工程治理以及污染防治措施等監(jiān)督管理工作。

作者簡(jiǎn)介：陳勁 1983年6月5日，男，本科，主要從事水、大氣環(huán)境等污染防治，區(qū)域環(huán)境質(zhì)量減排，重點(diǎn)項(xiàng)目環(huán)保工程治理以及污染防治措施等監(jiān)督管理工作。