Fenton氧化法處理末端難降解廢水的研究

任興榮（浙江新和成有限公司，浙江　紹興　312500）

環(huán)保技術(shù)

Fenton氧化法處理末端難降解廢水的研究

任興榮
（浙江新和成有限公司，浙江紹興312500）

利用Fenton試劑處理某公司末端難降解廢水，以期提標(biāo)排放，通過(guò)單因素的正交實(shí)驗(yàn)，考察廢水初始pH、雙氧水的投加量、硫酸亞鐵的投加量、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)COD去除率的影響。結(jié)果表明，廢水pH調(diào)節(jié)到3～4，雙氧水投加量為廢水量的0.05%，硫酸亞鐵量為廢水量的0.05%，反應(yīng)時(shí)間為2 h，COD能夠下降到2×10-4。

Fenton氧化法；處理；廢水

1　概述

目前，某公司最終出水COD可以維持在5×10-4～7×10-4，其內(nèi)所剩下的物質(zhì)基本為難生化降解有機(jī)物，靠生化作用，基本無(wú)效果。但是外界排放標(biāo)準(zhǔn)隨時(shí)會(huì)變，很有可能會(huì)將排放標(biāo)準(zhǔn)提高到3×10-4。因此目前就該考慮提標(biāo)方案。本次研究主要利用高級(jí)氧化法對(duì)末端廢水進(jìn)行一個(gè)再處理實(shí)驗(yàn)。Fenton試劑是一種常用的氧化劑，具有較強(qiáng)的氧化能力，且反應(yīng)迅速，無(wú)二次污染，常用于高濃度廢水的處理。Fenton試劑由亞鐵鹽和過(guò)氧化氫組成，當(dāng)pH低時(shí) （一般要求在pH=3左右），在亞鐵離子的催化作用下，過(guò)氧化氫就會(huì)分解產(chǎn)生OH，從而引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

2　試驗(yàn)方法

該試驗(yàn)采用常規(guī)芬頓氧化工藝，以某制藥廠最終出水為原料，以COD去除率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察了反應(yīng)初始pH值、雙氧水投加量、硫酸亞鐵投加量、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)芬頓氧化處理法影響，最終確定最佳工藝反應(yīng)條件［1-2］。主要試劑：98%的濃硫酸、30%的氫氧化鈉、27.5%的雙氧水、分析純的硫酸亞鐵。

3　試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1初始pH值對(duì)COD去除率的影響

芬頓試劑在酸性條件下的氧化性較強(qiáng)，在中性或堿性環(huán)境下催化產(chǎn)生羥基自由基的能力則較弱［3］。首先使用硫酸調(diào)節(jié)pH值，考察pH值在1.2，2.5，3.2，3.5，4.5，5.0的芬頓反應(yīng)情況，其它試驗(yàn)條件固定，雙氧水投加量為廢水量的0.1%，硫酸亞鐵用量為廢水量的0.05%，反應(yīng)時(shí)間為2 h。

表1　初始pH值對(duì)COD去除率的影響

圖1　初始pH值對(duì)COD去除率的影響

由上圖可知，COD去除效率隨著pH的降低先升高后降低，最佳的反應(yīng)pH在3～4之間。

3.2雙氧水投加量對(duì)COD去除率的影響

考察雙氧水投加量對(duì)COD去除效率的影響，分別采用廢水量的0.01%，0.02%，0.05%，0.1%，0.15%，0.2%的雙氧水量的對(duì)反應(yīng)的影響。其他條件固定，硫酸亞鐵用量為廢水量的0.05%，pH值調(diào)節(jié)到3，反應(yīng)時(shí)間2 h。

表2　雙氧水投加量對(duì)COD去除率的影響

圖2　氧水投加量對(duì)COD去除率的影響

由圖2可以看出，隨著雙氧水用量的增加，COD去除效率呈現(xiàn)先升高后降低，最佳的雙氧水用量為廢水量的0.05%，此時(shí)達(dá)到最佳反應(yīng)狀態(tài)。

3.3硫酸亞鐵投加量對(duì)COD去除率的影響

考察硫酸亞鐵投加量對(duì)COD去除效率的影響，分別采用廢水量的 0.01%，0.03%，0.05%，0.08%，0.1%，0.15%的硫酸亞鐵的對(duì)反應(yīng)的影響。其他條件固定，雙氧水用量為廢水量的0.05%，pH值調(diào)節(jié)到3，反應(yīng)時(shí)間2 h。

表3　硫酸亞鐵投加量對(duì)COD去除率的影響

圖3　硫酸亞鐵投加量對(duì)COD去除率的影響

由圖3可以看出，隨著硫酸亞鐵用量的增加，COD去除效率呈現(xiàn)先升高后降低，最佳的硫酸亞鐵用量為廢水量的0.05%，此時(shí)達(dá)到最佳反應(yīng)狀態(tài)。

3.4反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除效率的影響，分別反應(yīng)0.5 h，1.0 h，2.0 h，4.0 h，6.0 h，8.0 h其他條件固定，雙氧水用量為廢水量的0.05%，硫酸亞鐵用量為廢水量的0.05%，pH值調(diào)節(jié)到3。

表4　反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

圖4　反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

由圖4可知，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，去除效率上升，反應(yīng)2 h以后，去除效率上升速度基本沒(méi)有，可知，最佳反應(yīng)時(shí)間為2 h。

4　成本分析計(jì)算

1）雙氧水：1800元/t。

2）硫酸亞鐵：400元/t。

3）工業(yè)硫酸：500元/t。

4）液堿：1200元/t。

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)算出噸廢水的處理成本為：2.7元/t。

5　結(jié)論

（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以知道，針對(duì)該股廢水最佳工藝條件是雙氧水用量為廢水量的0.05%，硫酸亞鐵用量為廢水量的0.05%，最佳反應(yīng)pH為3～4，最佳反應(yīng)時(shí)間為2 h。

（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以知道，通過(guò)芬頓氧化工藝，能將該股廢水處理到COD：2×10-4，滿足提標(biāo)要求。

（3）從成本分析可以知道，該工藝運(yùn)行成本2.7元/t，相對(duì)來(lái)說(shuō)企業(yè)可以接受。

［1］包木太，王娜，陳慶國(guó)，等.Fenton法的氧化機(jī)理及在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展 ［J］.化工進(jìn)展，2008，27（5）：660-665.

［2］蔣進(jìn)元，李勇，王國(guó)威，等.Fenton法處理腈綸聚合廢水［J］.環(huán)境科學(xué)，2010，23（7）：897-901.

［3］銀長(zhǎng)新.Fenton流體化床工藝處理腈綸污水的研究［J］.安徽化工，2008（4）：22-25.

Experimental Study on Treatment of Refractory Wastewater by Fenton Oxidation

REN Xing-rong
（Zhejiang NHU Co.，Ltd.，Shaoxing，Zhejiang 312500，China）

The treatment of refractory wastewater by Fenton reagent was studied.Through orthogonal experiment of single factor，the investigation on the initial pH value，the additive amount of H2O2，the additive amount of FeSO4·7H2O，and the influence of reaction time on COD removal rate，in order to improve the standard discharge，The results showed that:under the condition that the initial pH value was 3～4，the dosage of H2O20.5 mL/L，F(xiàn)eSO4·7H2O 0.5 g/L，and the reaction time 120 min，then COD could descend to 2×10-4.

Fenton oxidation；treatment；wastewater

1006-4184（2015）12-0027-03

2014-08-24

任興榮（1986-），男，浙江紹興人，助理工程師，本科畢業(yè)，從事廢水處理研究。E-mail:renxingoo@aliyun.com。