Fenton氧化法处理末端难降解废水的研究

任兴荣（浙江新和成有限公司，浙江　绍兴　312500）

环保技术

Fenton氧化法处理末端难降解废水的研究

任兴荣
（浙江新和成有限公司，浙江绍兴312500）

利用Fenton试剂处理某公司末端难降解废水，以期提标排放，通过单因素的正交实验，考察废水初始pH、双氧水的投加量、硫酸亚铁的投加量、反应时间等因素对COD去除率的影响。结果表明，废水pH调节到3～4，双氧水投加量为废水量的0.05%，硫酸亚铁量为废水量的0.05%，反应时间为2 h，COD能够下降到2×10-4。

Fenton氧化法；处理；废水

1　概述

目前，某公司最终出水COD可以维持在5×10-4～7×10-4，其内所剩下的物质基本为难生化降解有机物，靠生化作用，基本无效果。但是外界排放标准随时会变，很有可能会将排放标准提高到3×10-4。因此目前就该考虑提标方案。本次研究主要利用高级氧化法对末端废水进行一个再处理实验。Fenton试剂是一种常用的氧化剂，具有较强的氧化能力，且反应迅速，无二次污染，常用于高浓度废水的处理。Fenton试剂由亚铁盐和过氧化氢组成，当pH低时 （一般要求在pH=3左右），在亚铁离子的催化作用下，过氧化氢就会分解产生OH，从而引发链式反应。

2　试验方法

该试验采用常规芬顿氧化工艺，以某制药厂最终出水为原料，以COD去除率为评价指标，考察了反应初始pH值、双氧水投加量、硫酸亚铁投加量、反应时间等因素对芬顿氧化处理法影响，最终确定最佳工艺反应条件［1-2］。主要试剂：98%的浓硫酸、30%的氢氧化钠、27.5%的双氧水、分析纯的硫酸亚铁。

3　试验结果分析

3.1初始pH值对COD去除率的影响

芬顿试剂在酸性条件下的氧化性较强，在中性或碱性环境下催化产生羟基自由基的能力则较弱［3］。首先使用硫酸调节pH值，考察pH值在1.2，2.5，3.2，3.5，4.5，5.0的芬顿反应情况，其它试验条件固定，双氧水投加量为废水量的0.1%，硫酸亚铁用量为废水量的0.05%，反应时间为2 h。

表1　初始pH值对COD去除率的影响

图1　初始pH值对COD去除率的影响

由上图可知，COD去除效率随着pH的降低先升高后降低，最佳的反应pH在3～4之间。

3.2双氧水投加量对COD去除率的影响

考察双氧水投加量对COD去除效率的影响，分别采用废水量的0.01%，0.02%，0.05%，0.1%，0.15%，0.2%的双氧水量的对反应的影响。其他条件固定，硫酸亚铁用量为废水量的0.05%，pH值调节到3，反应时间2 h。

表2　双氧水投加量对COD去除率的影响

图2　氧水投加量对COD去除率的影响

由图2可以看出，随着双氧水用量的增加，COD去除效率呈现先升高后降低，最佳的双氧水用量为废水量的0.05%，此时达到最佳反应状态。

3.3硫酸亚铁投加量对COD去除率的影响

考察硫酸亚铁投加量对COD去除效率的影响，分别采用废水量的 0.01%，0.03%，0.05%，0.08%，0.1%，0.15%的硫酸亚铁的对反应的影响。其他条件固定，双氧水用量为废水量的0.05%，pH值调节到3，反应时间2 h。

表3　硫酸亚铁投加量对COD去除率的影响

图3　硫酸亚铁投加量对COD去除率的影响

由图3可以看出，随着硫酸亚铁用量的增加，COD去除效率呈现先升高后降低，最佳的硫酸亚铁用量为废水量的0.05%，此时达到最佳反应状态。

3.4反应时间对COD去除率的影响

考察反应时间对COD去除效率的影响，分别反应0.5 h，1.0 h，2.0 h，4.0 h，6.0 h，8.0 h其他条件固定，双氧水用量为废水量的0.05%，硫酸亚铁用量为废水量的0.05%，pH值调节到3。

表4　反应时间对COD去除率的影响

图4　反应时间对COD去除率的影响

由图4可知，随着反应时间的增加，去除效率上升，反应2 h以后，去除效率上升速度基本没有，可知，最佳反应时间为2 h。

4　成本分析计算

1）双氧水：1800元/t。

2）硫酸亚铁：400元/t。

3）工业硫酸：500元/t。

4）液碱：1200元/t。

结合上述实验的数据算出吨废水的处理成本为：2.7元/t。

5　结论

（1）通过实验可以知道，针对该股废水最佳工艺条件是双氧水用量为废水量的0.05%，硫酸亚铁用量为废水量的0.05%，最佳反应pH为3～4，最佳反应时间为2 h。

（2）通过实验可以知道，通过芬顿氧化工艺，能将该股废水处理到COD：2×10-4，满足提标要求。

（3）从成本分析可以知道，该工艺运行成本2.7元/t，相对来说企业可以接受。

［1］包木太，王娜，陈庆国，等.Fenton法的氧化机理及在废水处理中的应用进展 ［J］.化工进展，2008，27（5）：660-665.

［2］蒋进元，李勇，王国威，等.Fenton法处理腈纶聚合废水［J］.环境科学，2010，23（7）：897-901.

［3］银长新.Fenton流体化床工艺处理腈纶污水的研究［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，FeSO4·7H2O 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

任兴荣（1986-），男，浙江绍兴人，助理工程师，本科毕业，从事废水处理研究。E-mail:renxingoo@aliyun.com。