Fenton法处理化工、酿造行业废水的实验研究

摘要：Fenton法是目前高浓度有机废水深度处理比较常用的方法，广泛的应用于焦化废水、造纸废水、印染废水等高浓度有机废水的深度处理[1]，[2]。該技术的主要原理是向废水中加入双氧水与亚铁离子，在酸性pH条件下，由H2O2和Fe2+发生反应产生羟基自由基（·OH），羟基自由基（·OH）具有极强的氧化性，可将难生化降解废水（BOD5/COD<0.3）中的难降解有机物氧化为小分子，从而增加废水的可生化性，有效的去除COD。

化工、酿造行业废水的有机物含量高、可生化性差，且色度高，处理难度较大。如采用常规的“预处理+生化+深度处理”工艺，出水一般难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。

本研究以来安县第二污水处理厂的污水作为对象（主要由金禾公司的食品、精细化工加工废水和碧绿春酒厂的酿酒废水为主），通过研究Fenton反应的亚铁离子与双氧水质量比、搅拌时间、静置时间等影响因素，来确定最佳的参数选择，给实际工程以参考。

关键词：污水处理;有机物;去除效率

1处理工艺的确定

1.1园区的产业定位

以精细化工产业为主导产业，依托金禾实业现有基础化工基础，重点发展香精香料、甜味剂、医药中间体等精细化工产业，打造特色精细化工产业集中区。结合周边区域资源，发展技术密集、资金密集的香精香料、甜味剂、医药中间体等精细化工产品，将产业集中区内产品做精做细。

1.2废水成分分析

由于化工园区工业废水成分复杂（如图1、图2），有机物含量高，同时可能还含有重金属、环苯类有毒物质;用传统A2O、接触氧化法等生化法处理时，效果不是很好。

1.3工艺比选

考虑到化工集中区废水成分复杂，同时可能含有苯环类有毒物质，本工程预处理采用“芬顿”工艺。芬顿反应化学方程式如下：

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + （OH）- + OH

1.4污水规模确定

来安县第二污水处理厂设计规模为2万m3/d，经处理满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表4中二级标准（其中石油类、苯系物、硫化物、挥发酚、氰化物等废水特征因子执行《城镇污水处理厂污染物物排放标准》（GB18918-2002）及其修改单中表1一级A标准和表3中标准）后，接入来安县污水处理厂内深度处理，来安县污水处理厂尾水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）及其修改单中的一级A标准，最终排入新来河。

2 实验部分

2.1实验材料及试剂

98%浓硫酸、27.5%双氧水、30%硫酸亚铁、30%NaOH、1%PAM、微波消解仪、酸式滴定管、pH计、重铬酸钾、硫酸银、硫酸汞、邻菲罗啉。

2.2实验废水

实验废水来自来安第二污水处理厂二沉池后的出水，PH为7.2，COD为350mg/L。

2.3分析方法

采用重铬酸钾滴定法来测定废水中的COD。

2.4实验步骤

取水样1L放入1000mL烧杯中;加入H2SO4调节废水pH至3.0;加入不同比例的FeSO4和H2O2后，分别搅拌10、20、30、40、50、60min;再依次静置10、20、30、40、50、60min;加入NaOH调节pH至7;再依次静置10、20、30、40、50、60min，取样测COD。

3结果与分析

3.1 亚铁离子与双氧水质量比对COD去除率的影响

先将水样分别放入6个1L的烧杯中，用硫酸将pH调节至3.0，按照亚铁离子与双氧水质量比分别为1.5：1、1.6：1、1.7：1、1.8：1、1.9：1、2.0：1[3]，Fenton反应时间3h，再静置反应30min，随后回调pH至10.5，吹脱时间2h。加入混凝剂PAM 0.005%。实验结果见表1：

从表1可见，在亚铁离子与纯双氧水质量比为1.7：1和1.6：1时都取得较好处理效果。从运行经济来取舍，减少污泥产量，并充分发挥生化效果，选择1.6：1比例较好。

3.2 搅拌、静置时间对COD去除率的影响

搅拌、静置时间对Fenton反应有着重要的影响。一方面，搅拌、静置时间过长的话，会导致处理构筑物的停留时间设计过大，造成不必要的浪费;另一方面，搅拌、静置时间过短，会导致反应不完全，出水水质不达标。从表1得出亚铁离子和双氧水质量比在1.6：1和1.7：1时COD的去除率最高。因此，本次试验选择质量比为1.6：1和1.7：1来研究搅拌、静置时间对COD去除率的影响。

根据亚铁离子和双氧水质量比为1.6：1和1.7：1将试验分为两个组。

第一组，亚铁离子和双氧水的质量比为1.6：1：。搅拌时间采用30min，静置时间分别采用10、20、30、40、50、60min，考察静置时间对COD去除率的影响实验结果见表2。

第一组，亚铁离子和双氧水的质量比为1.6：1：。静置时间采用30min，搅拌时间分别采用10、20、30、40、50、60min，考察静置时间对COD去除率的影响实验结果见表3。

第二组，亚铁离子和双氧水的质量比为1.7：1：。搅拌时间采用30min，静置时间分别采用10、20、30、40、50、60min，考察静置时间对COD去除率的影响实验结果见表4。

第二组，亚铁离子和双氧水的质量比为1.7：1：。搅拌时间采用30min，静置时间分别采用10、20、30、40、50、60min，考察静置时间对COD去除率的影响实验结果见表4。

从上面的表格可以看出，亚铁离子和双氧水质量比为1.6和1.7时，COD去除率大体相同，当投药比为1：.7：1时，COD的去除率稍高。当投药比一定时，COD的去除率随着搅拌时间增加而增加，当搅拌时间达到30min时，去除效果基本稳定;COD的去除率随着静置时间增加而增加，当静置时间达到20min时，去除效果基本稳定

4结论

用Fenton来处理来安第二污水处理厂生化池后出水试验表明：随着亚铁离子和双氧水质量比的提高，COD去除率随之升高，但当质量比超过1.7：1时，去除率开始下降，药剂投加比最好控制在1：6-1：7之间;COD去除率随着搅拌时间和静置时间的增大而增大，当搅拌时间为30min，静置时间为20min时，去除率基本稳定。

参考文献：

[1]李亚峰，张玲玲，袁晓东等.混凝-Fenton法处理印染废水的试验研究[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2006，22（1）：137-140.

[2]陈斌.Fenton法处理焦化废水的试验研究[J].能源环境保护，2017，31（5）：12-15.

[3]陈海燕，李克敏等.FENTON试剂投料量设计[J].化工技术2015，9（2）：49.

[4]潘涛，田刚等，废水处理工程技术手册2010，化学工业出版社.

作者简介：陈劲（ 1983-），男，本科，助理工程师，从事水、大气环境等污染防治，区域环境质量减排，重点项目环保工程治理以及污染防治措施等监督管理工作。

作者简介：陈劲 1983年6月5日，男，本科，主要从事水、大气环境等污染防治，区域环境质量减排，重点项目环保工程治理以及污染防治措施等监督管理工作。