Fenton法處理化工、釀造行業廢水的實驗研究

摘要：Fenton法是目前高濃度有機廢水深度處理比較常用的方法，廣泛的應用于焦化廢水、造紙廢水、印染廢水等高濃度有機廢水的深度處理[1]，[2]。該技術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+發生反應產生羥基自由基（·OH），羥基自由基（·OH）具有極強的氧化性，可將難生化降解廢水（BOD5/COD<0.3）中的難降解有機物氧化為小分子，從而增加廢水的可生化性，有效的去除COD。

化工、釀造行業廢水的有機物含量高、可生化性差，且色度高，處理難度較大。如采用常規的“預處理+生化+深度處理”工藝，出水一般難以達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準。

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

關鍵詞：污水處理;有機物;去除效率

1處理工藝的確定

1.1園區的產業定位

以精細化工產業為主導產業，依托金禾實業現有基礎化工基礎，重點發展香精香料、甜味劑、醫藥中間體等精細化工產業，打造特色精細化工產業集中區。結合周邊區域資源，發展技術密集、資金密集的香精香料、甜味劑、醫藥中間體等精細化工產品，將產業集中區內產品做精做細。

1.2廢水成分分析

由于化工園區工業廢水成分復雜（如圖1、圖2），有機物含量高，同時可能還含有重金屬、環苯類有毒物質;用傳統A2O、接觸氧化法等生化法處理時，效果不是很好。

1.3工藝比選

考慮到化工集中區廢水成分復雜，同時可能含有苯環類有毒物質，本工程預處理采用“芬頓”工藝。芬頓反應化學方程式如下：

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + （OH）- + OH

1.4污水規模確定

來安縣第二污水處理廠設計規模為2萬m3/d，經處理滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）表4中二級標準（其中石油類、苯系物、硫化物、揮發酚、氰化物等廢水特征因子執行《城鎮污水處理廠污染物物排放標準》（GB18918-2002）及其修改單中表1一級A標準和表3中標準）后，接入來安縣污水處理廠內深度處理，來安縣污水處理廠尾水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）及其修改單中的一級A標準，最終排入新來河。

2 實驗部分

2.1實驗材料及試劑

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、重鉻酸鉀、硫酸銀、硫酸汞、鄰菲羅啉。

2.2實驗廢水

實驗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定廢水中的COD。

2.4實驗步驟

取水樣1L放入1000mL燒杯中;加入H2SO4調節廢水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調節pH至7;再依次靜置10、20、30、40、50、60min，取樣測COD。

3結果與分析

3.1 亞鐵離子與雙氧水質量比對COD去除率的影響

先將水樣分別放入6個1L的燒杯中，用硫酸將pH調節至3.0，按照亞鐵離子與雙氧水質量比分別為1.5：1、1.6：1、1.7：1、1.8：1、1.9：1、2.0：1[3]，Fenton反應時間3h，再靜置反應30min，隨后回調pH至10.5，吹脫時間2h。加入混凝劑PAM 0.005%。實驗結果見表1：

從表1可見，在亞鐵離子與純雙氧水質量比為1.7：1和1.6：1時都取得較好處理效果。從運行經濟來取舍，減少污泥產量，并充分發揮生化效果，選擇1.6：1比例較好。

3.2 攪拌、靜置時間對COD去除率的影響

攪拌、靜置時間對Fenton反應有著重要的影響。一方面，攪拌、靜置時間過長的話，會導致處理構筑物的停留時間設計過大，造成不必要的浪費;另一方面，攪拌、靜置時間過短，會導致反應不完全，出水水質不達標。從表1得出亞鐵離子和雙氧水質量比在1.6：1和1.7：1時COD的去除率最高。因此，本次試驗選擇質量比為1.6：1和1.7：1來研究攪拌、靜置時間對COD去除率的影響。

根據亞鐵離子和雙氧水質量比為1.6：1和1.7：1將試驗分為兩個組。

第一組，亞鐵離子和雙氧水的質量比為1.6：1：。攪拌時間采用30min，靜置時間分別采用10、20、30、40、50、60min，考察靜置時間對COD去除率的影響實驗結果見表2。

第一組，亞鐵離子和雙氧水的質量比為1.6：1：。靜置時間采用30min，攪拌時間分別采用10、20、30、40、50、60min，考察靜置時間對COD去除率的影響實驗結果見表3。

第二組，亞鐵離子和雙氧水的質量比為1.7：1：。攪拌時間采用30min，靜置時間分別采用10、20、30、40、50、60min，考察靜置時間對COD去除率的影響實驗結果見表4。

第二組，亞鐵離子和雙氧水的質量比為1.7：1：。攪拌時間采用30min，靜置時間分別采用10、20、30、40、50、60min，考察靜置時間對COD去除率的影響實驗結果見表4。

從上面的表格可以看出，亞鐵離子和雙氧水質量比為1.6和1.7時，COD去除率大體相同，當投藥比為1：.7：1時，COD的去除率稍高。當投藥比一定時，COD的去除率隨著攪拌時間增加而增加，當攪拌時間達到30min時，去除效果基本穩定;COD的去除率隨著靜置時間增加而增加，當靜置時間達到20min時，去除效果基本穩定

4結論

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

參考文獻：

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

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

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

[4]潘濤，田剛等，廢水處理工程技術手冊2010，化學工業出版社.

作者簡介：陳勁（ 1983-），男，本科，助理工程師，從事水、大氣環境等污染防治，區域環境質量減排，重點項目環保工程治理以及污染防治措施等監督管理工作。

作者簡介：陳勁 1983年6月5日，男，本科，主要從事水、大氣環境等污染防治，區域環境質量減排，重點項目環保工程治理以及污染防治措施等監督管理工作。