难降解工业废水处理Fenton氧化技术.doc

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1、难降解工业废水处理Fenton氧化技术 Fenton氧化技术是高级氧化技术中的一种，同样是以产生氧化性极强的羟基自由基(OH)为目的，利用羟基自由基(OH)对反应底物选择性低、反应时间迅速、对有机物能够彻底矿化的特点去除难降解有机物。1、Fenton氧化技术分类根据氧化过程中产生羟基自由基(OH)方式的不同，可以将Fenton氧化技术分为三类。1.1 Fenton试剂反应Fenton试剂及H2O2/Fe2+，其中Fe2+为产生羟基自由基(OH)的催化剂，具体反应如式(1)所示。该反应一般在酸性条件下进行，出水的pH值较低，需要回调pH值后才能排放，该法的一个缺点是在回调pH过程中容易产生大量铁

2、泥。1.2 光Fenton法为了提高羟基自由基(OH)的产率引入光催化，常见的光催化为UV(紫外线)、可见光等。1.3 电Fenton法电Fenton法的本质是利用电化学反应产生的Fe2+和H2O2作为Fenton试剂原料的来源。2、氧化技术在难降解工业废水中的应用2.1 焦化废水焦化废水一般排放量较大，污染物成分复杂多变，含有酚类化合物、氰化物、多环芳香烃化合物等常规处理工艺难以降解的有机物。采用生化法处理时，由于焦化废水中含有有毒物质较多，常常会对生化池中的微生物造成威胁，因此出水水质很难达标，若将其排放到水环境中会对水生物造成毁灭性危害。难降解废水经过传统的Fenton法处理后，人们需要

3、对其pH进行调节，之后才能排放。其间会产生大量的含铁污泥，造成资源浪费，也大大提高了废水处理成本。磁纳米Fenton法是对传统Fenton法的改进，用磁纳米Fe3O4作为二价铁离子的供体。针对传统方法处理焦化废水出水水质不达标的现象，杨乐等采用改进后的磁纳米Fenton法与传统的Fenton法处理辽宁省本溪市某钢铁厂生化池的废水，并分析对比了两种方法去除效果及适用性。试验结果表明，采用磁纳米Fenton法时，磁纳米投加量为0.5g/L，30%的双氧水投量为1.0mL/L，对废水经过2h处理后，最优pH值在2.5时对焦化废水的COD(化学需氧量)、挥发性酚类有机物的去除效率达到最大，分别为80%

4、、99%。同时，杨乐等考察了在最优pH条件下，不同双氧水投加量对COD和挥发性酚类有机物去除效果的影响。随着双氧水投加量的增加，挥发性酚类有机物的去除效率逐渐增大并趋于稳定，当双氧水的投加量在1.0mL/L以上时，其去除率高达99%，而COD的去除率随双氧水投加量的增加会出现一个极值。不同磁纳米催化剂的投加量对COD和挥发性酚类有机物的去除效果具有相似的规律性，随着催化剂的增加，去除效率逐渐趋于稳定。与传统Fenton法相比，磁纳米Fenton法具有投药量少、产生剩余污泥量小、资源可回收的优点，显示出了良好的经济效益。2.2 酒精废水酒精废水经过常规的厌氧好氧处理后，COD出水仍然高达6000

5、mg/L，难以达到尾水处理水质标准。周小波等采用Fenton氧化法对某酒精厂生化处理后的废水进行处理。研究结果表明，pH值越低，COD的去除率越高，当pH值小于3.5时，出水COD值小于550mg/L，COD去除率超过30%。Fenton试剂的投加量对废水的pH值有一定影响，双氧水的投加量固定为600mg/L时，pH值随着硫酸亚铁盐投加量的增加而减小，当固定硫酸亚铁盐的投加量为350mg/L时，双氧水的投加量与废水pH值的变化没有影响。当硫酸亚铁盐的投加量为450mg/L时，双氧水的投加量为300mg/L时，出水的COD可降至250mg/L。出水色谱质谱分析结果表明，传统的厌氧好氧生物处理后的

6、酒精废水以脂肪烃和醇类等大分子有机物为主，所占总化合物质量百分比为45%、29%。而Fenton氧化出水后的有机物以醇类、醛类等小分子有机物为主，所占总化合物质量百分比为70%、11%。因此，Fenton氧化技术在处理酒精废水时具有明显的优势。2.3 印染废水染料废水的成分日趋复杂。印染行业每天都排放大量的废水，全国印染废水排放量高达3040万t/d。印染废水具有高色度、高有机物、pH变化大、生化需氧量(BOD)高、固体悬浮物(SS)含量大等特点，如表1所示，它属于难降解工业废水，常规的物理吸附法、化学、混凝、电解等以及生物处理法很难对其处理达标。传统的Fenton氧化技术所产生的羟基自由基效

7、率较低，为了提高羟基自由基的产率以及废水中难降解物质的去除效果，该技术常与其他技术进行耦合使用。王玉番等采用超声、紫外技术与传统的Fenton氧化技术进行耦合，用US/UV-Fenton技术对模拟印染废水与实际印染废水进行处理。亚甲基蓝模拟印染废水去除试验结果表明，在色度去除以及COD去除方面，US/UV-Fenton技术的去除效率均高于传统的Fenton技术，US/UV-Fenton技术对色度以及COD的去除率分别为92%、75%，而传统的Fenton技术对色度以及COD的去除率分别为80%、60%;US/UV-Fenton技术在pH值为3时对色度和COD的去除效果最好，对色度以及COD的去

8、除率分别为98%、83%，而传统的Fenton技术在不同的pH值去除效率均低于US/UV-Fenton技术。实际生产中，US/UVFenton技术可以作为预处理工艺与深度处理工艺。在印染废水预处理工艺中，最优反应条件下，可以实现对COD、TOC(总有机碳)的去除，去除率分别高达87%、71%，废水的可生化性在一定程度上得到提高，从原废水的0.315提高至0.497，为后续的生物单元提供了可生化性条件。作为印染废水的深度处理工艺时，最优工艺参数条件下，其对COD、TOC的去除率可达74%、65%。2.4 制药废水运用传统的生物法处理制药废水时，微生物很难存活。由于Fenton氧化技术对反应底物没

9、有选择性、反应速率迅速，因此Fenton氧化技术是处理制药废水的一种有效方法。土霉素是一种常见的药剂，其生产废水中含有发酵丝菌、蛋白质、抗生素等污染成分。针对土霉素医药废水的水质特点，翁宏定设计了一个有机玻璃Fenton反应器，用于处理某土霉素制药厂生产废水，并研究了双氧水投加量、反应时间、二价铁离子与出水处理效果的关系。试验结果表明，COD的去除效率随双氧水投加量的增加先升高后降低，当双氧水的投加量为3.5mg/L时，COD的去除效率为88%，可生化性指标B/C的变化趋势与COD的去除效率变化趋势一致，最佳的双氧水投加量为3.5mg/L;COD去除效率与可生化性指标B/C的变化与反应时间有关

10、，都随着反应时间的增加先升高后趋于稳定，都在反应时间为2h时达到稳定，COD去除效率与可生化性指标B/C分别为88%、0.45;COD的去除效率随二价铁离子的增加而增大，当二价铁离子的投加量大于40mg/L时，COD的去除效率在80%以上。2.5 农药废水有机氯农药废水中含有大量的芳香族化合物，该类化合物极易溶于水，具有很高的稳定性，B/C0.3，可生化性较低。目前，处理该类废水仍采用物化法与生物法，但是生物处理系统的效率非常低，出水水质较差。杨新萍等用Fenton氧化法处理江苏某农药厂排放的有机氯废水，研究了水样pH值、H2O2投加量、Fe2+投加量、反应温度、反应时间以及Fenton试剂投

11、加方式对处理效率的影响，并讨论了Fenton氧化法对废水可生化性的影响。试验确定了处理有机氯农药废水的最佳工况：pH=2.0、反应时间T=90min、H2O2/Fe2+=80、废水的温度为25时，COD和色度的去除效率最高，分别为48%、85%。3、结论Fenton氧化技术是一种处理难降解工业废水的有效方法，在实际工程案例中也显出了巨大的优点，但是实际运行推广中仍存在以下问题。一是对设备要求高。由于Fenton氧化技术反应条件极为苛刻，通常条件下在酸性环境中进行，因此其对设备的耐酸性要求很高。二是运行成本高。反应条件复杂，直接导致出水成本的增加。三是易造成二次污染。Fenton氧化反应过程中产生大量的Fe3+离子，使出水的色度升高。Fenton氧化技术在今后的难降解工业废水处理领域仍具有很大的市场空间，人们应开发廉价的催化剂，研发高性能设备，使其得到广泛推广和应用。