烟草薄片废水芬顿实验研究

(威立雅(中国)环境服务有限公司，上海 200041)

烟草薄片废水芬顿实验研究

陈骁飞
(威立雅(中国)环境服务有限公司，上海 200041)

以生化+气浮处理后的烟草薄片废水为研究对象，对废水进行芬顿实验，考察了反应时间、pH、硫酸亚铁及双氧水投加量对COD去除率的影响。研究表明，在双氧水投加量为0.91ml/L，硫酸亚铁投加量为0.5g/L，反应时间1.5h时，芬顿的处理效果较经济。此时COD去除率为73.3%，出水COD为80mg/L。

烟草薄片废水；芬顿反应；COD去除率

造纸法烟草薄片生产工艺废水排放量大且色度深，含有大量烟碱、酚类、苯环类物质，废水的成分较为复杂，难降解物质多[1]。本实验采用芬顿氧化法处理生化+气浮后的烟草薄片废水，考察不同因素对芬顿反应的影响及芬顿处理的最佳效果，可为烟草薄片废水深度处理段工程设计提供依据。

1 实验部分

1.1 实验试剂

双氧水(质量分数50%)工业级、精制硫酸亚铁(质量分数98%)工业级、浓硫酸(质量分数95%)工业级、氢氧化钠(质量分数30%)工业级、PAM(阳离子)。

1.2 实验仪器

雷磁PHS-3C pH计、梅特勒XSE-205DU 分析天平。

1.3 水质分析方法

COD重铬酸钾法[2]。

1.4 实验水质来源及水质

废水水质取自某烟草薄片厂生化+气浮处理后的废水，废水CODCr约300mg/L，pH值在 6.5左右。

2 实验内容

2.1 芬顿反应原理

芬顿反应实质是二价铁离子与过氧化氢之间的链反应催化生成·OH、三价铁离子等，由于·OH具有较高的氧化电位(2.80V)，能有效地氧化有毒和难降解的有机物[3]。影响芬顿反应的因素有废水水质、硫酸亚铁、双氧水投量、pH值等。

2.2 确定最佳反应pH

用浓硫酸调节废水的pH值分别为2、2.5、3、3.5、4、5，取900mL水样，分别投加双氧水0.45mL、硫酸亚铁0.50g，反应2h后，用氢氧化钠回调pH至7.0，分别加入1/1000的PAM 2mL，取上清液测CODCr。

由图1可知，在pH为2.5时芬顿处理效果最好，出水CODCr为118mg/L；pH为3时次之，CODCr为122mg/L。考虑到实际应用情况，pH值2.5要比pH值为3时消耗较多的酸和碱，但CODCr仅相差4mg/L，因此选择较经济的pH值为3。

2.3 确定最佳硫酸亚铁用量

在pH为3的条件下，双氧水投加量为0.45mL，硫酸亚铁分别为2.5g、1.25g、0.83g、0.63g、0.5g、0.42g、0.36g、0.31g，反应时间为2h时，芬顿的处理效果见图2。

由图2结果可知，硫酸亚铁投加量为0.5g时，COD的去除效率最高为49.3%，出水CODCr为112mg/L。芬顿反应机理为：

H2O2+ Fe2+→ ·OH + Fe3+

Fe2++ ·OH→Fe3++ OH-

硫酸亚铁过量时，多余的Fe2+和·OH发生反应，消耗了·OH，导致水中的·OH减少，氧化作用减弱；当硫酸亚铁投加量较少时，不足以产生足量的·OH，同样无法氧化水中的有机物。

2.4 确定最佳双氧水用量

在pH为3的条件下，硫酸亚铁投加量为0.5 g，双氧水加药量为0.45mL、0.91mL、1.35mL、1.8mL、2.26mL，反应时间为2h时，芬顿的处理效果见图3。

由图3可知，在双氧水投加量为1.8mL时，CODCr去除率最高，出水CODCr为51mg/L。此时，双氧水和硫酸亚铁的摩尔比为20∶1。本组实验出水CODCr为115mg/L、82mg/L、61 mg/L、51 mg/L、58 mg/L，后续4组数值均低于GB8978-1966一级排放标准中的100mg/L。从工程应用角度分析，双氧水的投加量为0.91mL即可，追求过低的CODCr既会增加污水处理成本，又会给企业带来沉重的经济负担。

2.5 最佳反应时间

在pH为3的条件下，硫酸亚铁投加量0.5g，双氧水投加量0.91mL时，反应时间为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h时，芬顿的处理效果见图4。

由图4可知，在反应时间为1.5h时，芬顿出水COD已达到80mg/L，反应时间为2.0h时，出水COD仍为80mg/L，反应时间为2.5h时，出水COD为78mg/L。由此可知，此类废水当反应时间为1.5h时，芬顿反应已基本完成，再增加反应时间出水的COD不会大幅度下降。工程应用建议采用反应时间为1.5h以减少设备投资成本。

3 结论与建议

(1)芬顿反应能够有效地去除烟草薄片废水中的COD，COD去除率最高可达83%，芬顿处理后出水COD最低值为51mg/L；

(2)烟草薄片废水芬顿处理较经济的反应pH值为3、反应时间为1.5h；

(3)从工程角度考虑，在入水COD浓度为300mg/L时，每900mL废水，双氧水投加量为0.91mL，硫酸亚铁为0.5g，反应时间为1.5h最经济。此时芬顿COD去除率为73.3%，出水COD为80mg/L。

[1]郭方峥．Fenton氧化工艺应用于处理造纸法烟草薄片废水的实验研究[J]．污染防治技术2016，29(3)：10-13.

[2] 国家环境保护总局．水和废水监测分析方法[M] ．北京：中国环境科学出版社，2009.

[3] 唐文伟．芬顿试剂和湿式过氧化氢氧化法处理乳化液废水研究[J]．环境科学学报，2006，26(8)：1265-1270.

StudyonFentonTestofTobaccoReconstitutionWastewater

CHEN Xiao-fei
(Veolia (China) Environment Services Company Limited, Shanghai 200041, China)

In this paper, the effect of reaction time, pH, ferrous sulfate, and hydrogen peroxide dosage on the removal rate of COD by Fenton test were studied. The results showed that the effect of Fenton was comparative economy when the dosage of hydrogen peroxide was 0.91mL/L, the dosage of ferrous sulfate was 0.5g/L, and the reaction time was 1.5h. The removal rate of COD was 73.3%, and the effluent COD was 80mg/L.

tobacco reconstitution wastewater; Fenton reaction; COD removal rate

2017-05-18

陈骁飞(1980-)，山东省利津县人，硕士学历，长期从事工业废水运营管理工作。

X703

A

1673-9655(2017)06-0082-02