芬頓法處理化工含油廢水的試驗研究

成勇 申玉龍

（靈石中煤化工有限責任公司，山西 晉中 031300）

一、芬頓氧化反應機理

芬頓氧化法是1894 年法國科學家Fenton 發現的,在酸性條件下，過氧化氫（H2O2）在亞鐵離子（Fe2+）的催化作用下可有效將酒石酸氧化，后人將 H2O2和Fe2+命名為 Fenton 試劑。芬頓氧化法處理廢水的作用機理主要有羥基自由基氧化機理和絮凝作用機理兩個方面。1934 年Harber Weiiss提出的自由基理論指出，亞鐵離子（Fe2+）催化分解過氧化氫（H2O2）,使其產生具有極強氧化能力的羥基自由基(·OH)，羥基自由基(·OH)具有很強的氧化能力，僅次于氟，并且是一種非選擇性的氧化劑，因此其可以降解氧化多種有機污染物，氧化效率高，反應速度快，特別適用于生物難降解的或一般化學氧化難以奏效的有機廢水的氧化處理。另一方面，Walling 和Kato 的研究指出，Fenton 試劑在處理有機廢水時會發生反應產生鐵水絡合物，反應生成的膠體物質具有絮凝、吸附功能，Fenton 試劑所具有的這種絮凝功能是降解COD 的重要組成部分。

二、含油廢水芬頓氧化法試驗

（一）試驗背景

化工含油廢水主要由焦爐煤氣冷凝液、壓縮機含油廢水等組分組成，其中含有苯類、酚類、萘類、潤滑油等難降解有機物，無法直接運用生物法去除，且會對生化系統造成污泥中毒等不良影響，故考慮用高級氧化工藝進行試驗，意在解決化工含油廢水處理難題。

（二）試驗目的

探究芬頓氧化法對化工含油廢水中所含的COD、含油量去除率如何；探究經芬頓氧化法處理后含油廢水可生化性（BOD5/COD）能否改善。

（三）試驗依據

中華人民共和國國家環境保護標準HJ1095-2020《芬頓氧化法廢水處理工程技術規范》。

（四）試驗藥品

Fenton 試劑（H2O2和FeSO4）、硫酸（H2SO4）、氫氧化鈉（NaOH）。

（五）試驗裝置

自制芬頓反應簡易裝置（滿足試驗水力停留時間）。

（六）試驗步驟

1.調酸。通過計量泵投加硫酸，使試驗水樣PH 值控制在3.0～4.0最佳。2.催化劑混合。通過計量泵定量投加硫酸亞鐵（FeSO4）至催化劑混合箱，攪拌均勻。藥品投加量按c(H2O2):c（Fe2+）=1:1～10:1 取值計算所得。3.氧化反應。通過計量泵定量投加27.5%過氧化氫（H2O2），氧化反應器中水力停留時間宜為2.0～8.0h，藥品投加量按c(H2O2):c（COD）=1:1～2:1 取值計算所得。4.中和。通過計量泵定量投加氫氧化鈉（NaOH），使試驗出水PH 值為中性或弱堿性（通常取7.0～9.0），以滿足后續工藝處理要求或排放要求。5.運行方式為系統內循環運行，水力停留時間充足（≥8.0h）。

（七）試驗數據

（八）試驗結論

1.芬頓氧化法對含油廢水中的COD 去除率可觀，最大值為73.8%，平均值為55.6%。2.芬頓氧化法對含油廢水中的油含量去除率可觀，最大值為92.1%，平均值為77.4%。3.含油廢水中BOD5/COD比值極低，即可生化性極差，且經芬頓氧化法處理后可生化性未有明顯改善，即芬頓氧化法處理后仍不適合進行生物法處理。4.經現有藥劑比例數據對比，含油廢水芬頓氧化法處理較理想的投加比例初步判定為c(H2O2，mg/L):c（COD，mg/L）=1～1.5:1；c(H2O2，mg/L):c（Fe2+，mg/L）=6:1，但若要正式采用芬頓氧化工藝還需進一步試驗以確定其最佳藥劑投加比例。

三、芬頓氧化法未來展望

傳統芬頓氧化法在難降解有機廢水處理中有較大優勢，且具有設備投資省的優點，但其也存在H2O2有一定安全隱患、污水系統結垢較嚴重、處理成本高等問題。此外，傳統芬頓法存在H2O2的利用率低、有機物礦化不充分兩個致命缺陷，所以類芬頓法得以發展——光-芬頓法、電-芬頓法、超聲波—芬頓法、微波—芬頓法都在試驗研究中。相信未來在難降解有機廢水處理領域中類芬頓法定會占據重要地位，為解決世界性廢水處理難題盡一份力。