芬頓法處理化工含油廢水的試驗(yàn)研究

成勇 申玉龍

（靈石中煤化工有限責(zé)任公司，山西 晉中 031300）

一、芬頓氧化反應(yīng)機(jī)理

芬頓氧化法是1894 年法國(guó)科學(xué)家Fenton 發(fā)現(xiàn)的,在酸性條件下，過(guò)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(jī)理主要有羥基自由基氧化機(jī)理和絮凝作用機(jī)理兩個(gè)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(guò)氧化氫（H2O2）,使其產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(·OH)，羥基自由基(·OH)具有很強(qiáng)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(jī)污染物，氧化效率高，反應(yīng)速度快，特別適用于生物難降解的或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水的氧化處理。另一方面，Walling 和Kato 的研究指出，F(xiàn)enton 試劑在處理有機(jī)廢水時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生鐵水絡(luò)合物，反應(yīng)生成的膠體物質(zhì)具有絮凝、吸附功能，F(xiàn)enton 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(yàn)

（一）試驗(yàn)背景

化工含油廢水主要由焦?fàn)t煤氣冷凝液、壓縮機(jī)含油廢水等組分組成，其中含有苯類、酚類、萘類、潤(rùn)滑油等難降解有機(jī)物，無(wú)法直接運(yùn)用生物法去除，且會(huì)對(duì)生化系統(tǒng)造成污泥中毒等不良影響，故考慮用高級(jí)氧化工藝進(jìn)行試驗(yàn)，意在解決化工含油廢水處理難題。

（二）試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

探究芬頓氧化法對(duì)化工含油廢水中所含的COD、含油量去除率如何；探究經(jīng)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(yàn)依據(jù)

中華人民共和國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ1095-2020《芬頓氧化法廢水處理工程技術(shù)規(guī)范》。

（四）試驗(yàn)藥品

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

（五）試驗(yàn)裝置

自制芬頓反應(yīng)簡(jiǎn)易裝置（滿足試驗(yàn)水力停留時(shí)間）。

（六）試驗(yàn)步驟

1.調(diào)酸。通過(guò)計(jì)量泵投加硫酸，使試驗(yàn)水樣PH 值控制在3.0～4.0最佳。2.催化劑混合。通過(guò)計(jì)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(jì)算所得。3.氧化反應(yīng)。通過(guò)計(jì)量泵定量投加27.5%過(guò)氧化氫（H2O2），氧化反應(yīng)器中水力停留時(shí)間宜為2.0～8.0h，藥品投加量按c(H2O2):c（COD）=1:1～2:1 取值計(jì)算所得。4.中和。通過(guò)計(jì)量泵定量投加氫氧化鈉（NaOH），使試驗(yàn)出水PH 值為中性或弱堿性（通常取7.0～9.0），以滿足后續(xù)工藝處理要求或排放要求。5.運(yùn)行方式為系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)運(yùn)行，水力停留時(shí)間充足（≥8.0h）。

（七）試驗(yàn)數(shù)據(jù)

（八）試驗(yàn)結(jié)論

1.芬頓氧化法對(duì)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(duì)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(jīng)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(jìn)行生物法處理。4.經(jīng)現(xiàn)有藥劑比例數(shù)據(jù)對(duì)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(jìn)一步試驗(yàn)以確定其最佳藥劑投加比例。

三、芬頓氧化法未來(lái)展望

傳統(tǒng)芬頓氧化法在難降解有機(jī)廢水處理中有較大優(yōu)勢(shì)，且具有設(shè)備投資省的優(yōu)點(diǎn)，但其也存在H2O2有一定安全隱患、污水系統(tǒng)結(jié)垢較嚴(yán)重、處理成本高等問(wèn)題。此外，傳統(tǒng)芬頓法存在H2O2的利用率低、有機(jī)物礦化不充分兩個(gè)致命缺陷，所以類芬頓法得以發(fā)展——光-芬頓法、電-芬頓法、超聲波—芬頓法、微波—芬頓法都在試驗(yàn)研究中。相信未來(lái)在難降解有機(jī)廢水處理領(lǐng)域中類芬頓法定會(huì)占據(jù)重要地位，為解決世界性廢水處理難題盡一份力。