芬頓氧化深度處理餐廚垃圾厭氧消化廢水的研究*

屈勇軍，馬洪奎，羅太能，黃小芹

(1 重慶杰潤科技有限公司，重慶 400060；2 重慶財信環境資源股份有限公司，重慶 400020)

餐廚垃圾厭氧消化廢水具有高有機物、高氨氮、水質成分復雜特性[1]，因此采用常規的生化+MBR處理工藝難以達到更高的排放標準[2](GB 8978-1996 污水綜合排放標準一級標準)。隨著垃圾分類的要求越來越嚴格以及無廢城市的推進，廢水處理的排放標準必然會更加嚴苛，但是目前對餐廚垃圾厭氧消化廢水深度處理研究較少，有學者采用臭氧氧化處理MBR出水[3]，但也難以達到直排標準，因此急需一種適宜的餐廚垃圾厭氧消化廢水的深度處理技術。芬頓處理技術是一種高級氧化技術，在廢水預處理及深度處理中均是很常見的工藝，也是目前發展比較成熟的工藝，芬頓反應產生的·OH自由基，具有很高的氧化還原電位，其氧化能力僅次于氟[4-5]，因此芬頓氧化適用于多種難降解廢水的處理，具有反應速度快、易于操作等多種優點。本研究采用芬頓氧化技術處理餐廚垃圾厭氧消化廢水超濾出水，通過單因素實驗確定最佳pH值、雙氧水及硫酸亞鐵的用量對CODCr去除的影響。對現有餐廚垃圾厭氧消化廢水的提標改造具有一定的參考意義。

1 實 驗

1.1 主要試劑及儀器

實驗試劑：雙氧水、七水硫酸亞鐵、重鉻酸鉀、濃硫酸、硫酸汞、氫氧化鈉、硫酸銀，以上試劑均為分析純；PAC、PAM試劑均為工業級。

實驗儀器：pH酸度計；COD消解儀；電子分析天平；水浴鍋。

1.2 水質檢測方法

本實驗中餐廚垃圾厭氧消化廢水超濾出水的CODCr分析方法嚴格按照國家行業標準HJ/T 399-2007進行分析。

1.3 實驗方法

取1000 mL超濾出水水樣于燒杯中，用硫酸調節廢水的pH值，投加一定量的七水硫酸亞鐵溶液及雙氧水，置于水浴鍋中進行靜態實驗。反應一定時間后調節廢水pH值至8.0，進行混凝沉淀處理，取上清液分析水樣的CODCr。

1.4 實驗用水

本次實驗用水為重慶市某餐廚垃圾處理廠廢水處理站超濾出水，其具體水質及分析方法見表1。

表1 超濾出水水質及分析方法

2 結果與討論

2.1 初始pH值對CODCr去除的影響

考察初始pH值對廢水CODCr去除的影響。將1000 mL廢水的pH分別調至2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，加入2 mL質量濃度為10%的七水合硫酸亞鐵和0.6 mL雙氧水，反應90 min后，加入30%氫氧化鈉溶液將廢水的pH調至8.0、再加入2 mL質量濃度為10%的PAC溶液、1 mL質量濃度為0.2% PAM溶液，經充分攪拌后靜置2 h 后，取其上清液測CODCr。其結果見圖1。

圖1 不同初始pH值條件下對CODCr去除的影響

由圖1可以看出，隨著初始pH值得升高，廢水CODCr的去除率先升高后降低，CODCr的去除率在pH為3.5時達到最大值32.63%，當pH值低于2.5時，因廢水酸性較強，不利于廢水中·OH的生產，因此CODCr的去除率較低。當pH值為4.0時，廢水堿性較強，Fe2+在短時間內轉化為Fe3+，與雙氧水反應產生的·OH減少，因此CODCr的去除率較低。因此，本工藝芬頓反應最佳pH為3.5。

2.2 雙氧水用量對CODCr去除的影響

考察雙氧水用量對廢水CODCr去除的影響。將1000 mL 廢水的pH調至3.5，控制雙氧水的投加量分別為0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mL、1.2 mL，加入2 mL質量濃度為10%的七水合硫酸亞鐵，反應90 min后，加入30%氫氧化鈉溶液將廢水的pH調至8.0、再加入2 mL質量濃度為10%的PAC溶液、1 mL質量濃度為0.2% PAM溶液，經充分攪拌后靜置2 h后，取其上清液測CODCr。其結果見圖2。

圖2 雙氧水不同用量對CODCr去除的影響

由圖2可以看出，隨著雙氧水用量的增加，廢水CODCr的去除率先逐漸升高，當雙氧水用量為1.2 mL/L時，CODCr的去除率達到最大值42.81%。這主要因為隨著雙氧水投加量的增加，廢水中產生的·OH也隨著增加，有機物被分解的量也逐漸增多，CODCr去除率持續升高。但當雙氧水投加量為0.8 mL/L時，CODCr去除率的增加率明顯減緩，隨著雙氧水投加量的繼續增加，CODCr去除率增加并不明顯，綜合考慮運行成本，因此，本工藝芬頓反應雙氧水最佳投加量為0.8 mL/L。

2.3 硫酸亞鐵用量對CODCr去除的影響

考察七水硫酸亞鐵用量對廢水CODCr去除的影響。將1000 mL廢水的pH調至3.5，控制質量濃度為10%的七水硫酸亞鐵的投加量分別為2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL，加入0.8 mL雙氧水，反應90 min后，加入30%氫氧化鈉溶液將廢水的pH調至8.0、再加入2 mL質量濃度為10%的PAC溶液、1 mL質量濃度為0.2% PAM溶液，經充分攪拌后靜置2 h 后，取其上清液測CODCr。其結果見圖3。

圖3 硫酸亞鐵不同用量對CODCr去除的影響

由圖3可以看出，隨著七水硫酸亞鐵用量的增加，廢水CODCr的去除率先逐漸升高，當七水硫酸亞鐵投加量為10 mL/L時，CODCr的去除率達到最大值53.29%，這主要因為隨著七水硫酸亞鐵投加量的增加，溶解在廢水中額Fe2+逐漸增多，生成·OH的量逐漸增加，有機物被分解的量也逐漸增多，CODCr去除率持續升高。但當七水硫酸亞鐵投加量為4 mL/L時，CODCr去除率的增加率明顯減緩，隨著七水硫酸亞鐵投加量的增加，CODCr去除率增加并不明顯，綜合考慮運行成本，因此，本工藝芬頓反應質量濃度為10%的七水硫酸亞鐵最佳投加量為4 mL/L。

3 結 論

(1)采用芬頓氧化技術深度處理餐廚垃圾厭氧消化廢水，對CODCr有明顯的去除效果，對現有餐廚垃圾厭氧消化廢水處理的提標改造有一定參考意義。

(2)芬頓氧化技術深度處理餐廚垃圾厭氧消化廢水的最佳條件為：初始pH值為3.5，雙氧水投加量為0.8 mL/L，七水硫酸亞鐵投加量為4 mL/L，反應90 min，廢水CODCr去除率可達到53.29%。極大的提高的廢水的可生化性。