Fenton—流化床處理環(huán)氧聚酯廢水的應(yīng)用

方緒亮+曲江北

摘要：介紹環(huán)氧聚酯廢水的特點(diǎn)、以及相應(yīng)的處理工藝，在綜合國內(nèi)外處理工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，以某污水廠的環(huán)氧聚酯廢水為例，提出以Fenton-流化床作為主體工藝，并以COD為主要測定指標(biāo)，設(shè)計(jì)并實(shí)施現(xiàn)場中試實(shí)驗(yàn)，通過分析比較不同加藥量下的污水處理效果，探討Fenton-流化床技術(shù)處理環(huán)氧聚酯廢水的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧聚酯廢水；Fenton流化床；加藥量

中圖分類號：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0153-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.073

Abstract： This paper introduces the characteristics of epoxy polyester wastewater and the corresponding treatment technology. Based on the domestic and international processing technology， the epoxy polyester wastewater from a sewage plant is taken as an example， and the Fenton-fluidized bed is the main body And the effect of Fenton-fluidized bed technology on the treatment of epoxy polyester wastewater was analyzed by comparing and analyzing the effect of sewage treatment under different dosage. The effect of Fenton-fluidized bed technology on the treatment of epoxy polyester wastewater was studied.

Key words： epoxy polyester wastewater； Fenton fluidized bed； dosage

1 環(huán)氧聚酯廢水的現(xiàn)狀

環(huán)氧聚酯廢水是一種綜合廢水，其中包含了環(huán)氧樹脂廢水和聚酯樹脂廢水，其特點(diǎn)為：有機(jī)物濃度高、COD 值較大、高鹽高堿度、難生物降解、廢水水質(zhì)水量不穩(wěn)定[1]。綜合國內(nèi)外的環(huán)氧聚酯廢水處理技術(shù)來看，傳統(tǒng)的生化法處理效率低，很難真正達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)[2]。

在化學(xué)處理方法中，高級氧化技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用于處理各種有毒有害有機(jī)廢水。而在各種高級氧化技術(shù)中，F(xiàn)enton試劑法作為一種有效的化學(xué)方法已經(jīng)被應(yīng)用于廢水的處理和預(yù)處理中。Fenton試劑處理有機(jī)廢水反應(yīng)過程中，H2O2同F(xiàn)e2+反應(yīng)能夠生成氧化能力很強(qiáng)的羥基自由基（·OH），·OH具有超強(qiáng)氧化性能，能與大多數(shù)難降解物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)甚至直接礦化為CO2、H2O等無機(jī)物質(zhì)，其中Fe2+主要是作為同質(zhì)催化劑，而H2O2則起氧化作用。在眾多高級氧化技術(shù)中，F(xiàn)enton法由于反應(yīng)時(shí)間較短，因此，經(jīng)常被應(yīng)用于處理或預(yù)處理高濃度廢水中。但同時(shí)注意到，F(xiàn)enton 氧化技術(shù)在應(yīng)用中也存在一定的局限性：①H2O2利用率相對較低，從而導(dǎo)致其處理成本高。②反應(yīng)過程中需要添加大量的酸來調(diào)節(jié)廢水的PH 值（最佳pH值一般在3左右），而且排放時(shí)還需要做適當(dāng)?shù)闹泻吞幚怼＂蹖τ贔e2+的用量需要控制。一般而言，F(xiàn)e2+量如果較高，催化能力比較強(qiáng)，但量過高的Fe2+又會(huì)導(dǎo)致出水顏色深變；此外，F(xiàn)e2+容易流失，會(huì)對環(huán)境造成二次污染。

因此，一些改進(jìn)了的Fenton 氧化方法應(yīng)運(yùn)而生，包括傳統(tǒng)Fenton法、電解氧化-Fenton法、電解還原-Fenton法、流化床-Fenton法。其中以芬頓流化床工藝應(yīng)用最為廣泛，其作為一種改進(jìn)了的Fenton 氧化方法，利用流化床的方式使Fenton法所產(chǎn)生的大部分三價(jià)鐵得以結(jié)晶或沉淀形式覆著在催化劑表面上，工藝結(jié)合了異相化學(xué)氧化、同向化學(xué)氧化、硫化床結(jié)晶及FeOOH的還原溶解等功能[3]。理論上可以有效地避免上述缺陷，達(dá)到廢水的穩(wěn)定高效處理。

因此，本文將以某污水廠的環(huán)氧聚酯廢水為對象，開展廢水處理現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，調(diào)整Fenton-流化床工藝中的藥劑投加量，并將Fenton-流化床工藝與污水廠的原有工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)環(huán)氧聚酯廢水的達(dá)標(biāo)排放。

2 污水廠廢水現(xiàn)狀

污水廠的環(huán)氧聚酯廢水來自于某工業(yè)園區(qū)的集體廢水，水量3000m3/d；進(jìn)水水質(zhì)：COD 為2000～3000mg/l，B/C 為0.3～0.4，最終出水 COD 800～1000mg/l，不能滿足排放要求。

3 試驗(yàn)設(shè)備及方法

3.1 試驗(yàn)流程及設(shè)備

（1）處理試驗(yàn)流程

（2）試驗(yàn)設(shè)備

3.2 試驗(yàn)方案

（1）試驗(yàn)條件

加藥量根據(jù)不同的質(zhì)量比，假定：COD：H2O2：FeSO4 = 1 ： 2 ： 2 （質(zhì)量比），則1m3 水樣（取COD =2400mg/l）中：

COD總量為1.0m3*2.4kg/m3 = 2.4 kg

H2O2量為2.4 kg *2 = 4.8 kg = 16 L H2O2

FeSO4（固）量為2.4 kg *2 =4.8 kg= 9.6kg FeSO4（固）

（2）試驗(yàn)操作

① 采用提升泵提升試驗(yàn)用廢水200L，至原水槽；

② 采用40%工業(yè)級硫酸調(diào)節(jié)上述廢水pH至3～4；

③ 按上述試驗(yàn)條件，添加工業(yè)級FeSO4·7H2O固體，攪拌，溶解；

④ 向Fenton流化床反應(yīng)塔內(nèi)添加載體1kg左右，啟動(dòng)循環(huán)泵，調(diào)節(jié)流量200L/h。

⑤ 啟動(dòng)原水泵，調(diào)節(jié)進(jìn)水流量700mL/min，開始連續(xù)進(jìn)水；

⑥ 啟動(dòng)加藥泵，按上述試驗(yàn)條件，往Fenton流化床反應(yīng)塔內(nèi)添加30%H2O2藥劑；

⑦ Fenton流化床處理后出水自流至出水槽；

⑧ 試驗(yàn)開始2～3小時(shí)后，收集處理水水樣。然后，采用批式試驗(yàn)方法，邊攪拌邊加30%NaOH，調(diào)節(jié)pH至7左右，攪拌10min。然后靜置沉淀2h，取上清液出水，分析COD。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.3.1 污水廠原進(jìn)水

前端進(jìn)水為污水廠的格柵集水井取的水樣，由檢測的數(shù)據(jù)可知，廢水的水質(zhì)變化很大，進(jìn)水COD濃度在2000～3300mg/L之間變化。試驗(yàn)共進(jìn)行了4種加藥條件的探討，藥劑投加量（質(zhì)量比）分別為：

A、COD原水：H2O2：FeSO4 = 1 ：2 ： 2

B、COD原水：H2O2：FeSO4 = 1 ： 1.0 ： 1.0

C、COD原水：H2O2：FeSO4 = 1 ： 0.5 ： 0.5

D、COD原水：H2O2：FeSO4 = 1 ： 0.25 ： 0.25

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，COD的去除率如下圖2所示：

按COD原水：H2O2：FeSO4 = 1 ：2 ： 2的比例投加藥劑時(shí)，即處理每噸水添加H2O2/FeSO4=16/9.8 kg，COD去除率平均達(dá)75.86%，出水平均COD約557mg/L。但是，該條件下H2O2（30%）和FeSO4的加藥量偏大。隨著COD原水：H2O2：FeSO4加藥比例的減少，出水COD逐步上升，COD去除率也同時(shí)下降。在COD原水：H2O2：FeSO4 = 1 ： 0.25 ： 0.25的條件下，即處理每t水添加H2O2/FeSO4=2/1.3 kg，COD去除率平均達(dá)47.13%，出水平均COD 1360mg/L。假定：一半的原水采用Fenton-流化床處理；另一半原水進(jìn)入污水廠的前段預(yù)處理，去除率約20%，上述兩股廢水混合后，達(dá)平均COD 1750mg/L。然后，進(jìn)入污水廠現(xiàn)有的生化、混凝處理系統(tǒng)，根據(jù)污水廠運(yùn)行結(jié)果可知，生化處理的去除率約為70%，混凝沉降的去除率約為20%，最終出COD420mg/L，能夠滿足污水排放的標(biāo)準(zhǔn)。按上述方案實(shí)行工藝的結(jié)合能夠減少Fenton流化床工藝中的加藥量，降低了污泥產(chǎn)量，同時(shí)也減少了原有工藝的進(jìn)水量，提高了處理效率，降低了運(yùn)行成本，最終能夠達(dá)到達(dá)標(biāo)排放。

3.3.2 生化出水

試驗(yàn)采集的生化出水，是從污水廠的生化處理沉淀池取的水樣。水質(zhì)如下：出水pH在7左右，進(jìn)水COD濃度624～1638mg/L。試驗(yàn)共進(jìn)行了3種加藥條件的探討，藥劑投加量（質(zhì)量比）分別為：

A、COD生化出水：H2O2：FeSO4 = 1 ：0.5 ： 0.5

B、COD生化出水：H2O2：FeSO4 = 1 ：0.25 ： 0.25

C、COD生化出水：H2O2：FeSO4 = 1 ：0.15 ： 0.25

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，COD的去除率如圖3-3所示：

在藥劑添加比例為COD生化出水：H2O2：FeSO4 = 1：0.5：0.5時(shí)，即處理每t水添加H2O2/FeSO4=2/0.65kg，末端廢水進(jìn)水COD 1472.2mg/L，處理后出水COD 404.2mg/L，去除率72.4%，能滿足污水排放要求。

而在COD生化出水：H2O2：FeSO4 = 1：0.25：0.25時(shí)，即處理每t水添加H2O2/FeSO4=1/0.32 kg，末端廢水COD1136.5mg/L，處理后出水COD 403.7mg/L，去除率44.3%，也能滿足污水排放要求。

在COD生化出水：H2O2：FeSO4= 1：0.15：0.25時(shí)，即處理每t水添加H2O2/FeSO4=0.6/0.32 kg，末端廢水COD 852.1mg/L，處理后出水COD 467.9mg/L，去除率64.0%，也能滿足污水排放要求。

污水廠的生化出水水質(zhì)不穩(wěn)定，有時(shí)不能達(dá)標(biāo)，采用Fenton流化床工藝作為末端處理工藝，既能穩(wěn)定出水水質(zhì)，也能實(shí)現(xiàn)排放要求。上述實(shí)驗(yàn)可知，F(xiàn)enton流化床工藝可以采用低藥劑投加量，既減少了污泥產(chǎn)量，也能降低運(yùn)行成本、提高效率。

4 結(jié)論

本次現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)主要采用Fenton-流化床工藝處理環(huán)氧聚酯廢水，并利用污水廠的原有處理設(shè)施。經(jīng)過理論研究和實(shí)踐操作，在不同加藥量和不同的工藝組合下達(dá)到了環(huán)氧聚酯廢水的達(dá)標(biāo)處理，進(jìn)而體現(xiàn)出Fenton-流化床工藝在處理此類廢水中的優(yōu)勢：①反應(yīng)效率高，比傳統(tǒng)芬頓提高效率30%～50%；②減少藥劑用量，污泥產(chǎn)量降低50%，并能提高污泥脫水率；③處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)有保證。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：方緒亮（1980-）男，碩士研究生，助理工程師，研究方向污水處理。