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芬頓氧化工藝處理工業(yè)廢水

 

一、Fenton氧化工藝

      Fenton氧化法是一種高級氧化技術(shù)。Fenton試劑含有Fe2+和H2O2，H2O2被Fe2+催化分解生成•OH，并引發(fā)更多的自由基，所以它具有很強(qiáng)的氧化能力，在所有氧化劑中排第二，僅次于氟。其反應(yīng)機(jī)理如下：

      Fenton高級處理技術(shù)的由傳統(tǒng)Fenton法演變?yōu)殍F碳微電解-Fenton法、流體化床-Fenton法等。

 

1、Fenton氧化工藝在實(shí)際廢水處理中的運(yùn)用

      1.1 Fenton氧化工藝在造紙廠污水處理中的使用

      造紙廠運(yùn)行時(shí)污水產(chǎn)量較大，廢水種類也較多，水體含有大量的紙漿纖維等難降解有機(jī)物、有機(jī)氯化物等毒性物質(zhì)，及微量的汞、酚等，廢水色度很高，且于造紙廢水營養(yǎng)不均衡，缺乏氮、磷等微生物必須的營養(yǎng)物質(zhì)，因此，生化性較差，是一種比較難處理的廢水。直接應(yīng)用傳統(tǒng)的厭氧水解—好氧法工藝，水中有機(jī)物很難降解，在傳統(tǒng)生化法的基礎(chǔ)上增加Fenton工藝對污水進(jìn)行預(yù)處理，先投加的H2O2氧化劑與Fe2+，兩者在適當(dāng)?shù)膒H下會反應(yīng)產(chǎn)生氫氧自由基(•OH)，而氫氧自由基的高氧化能力與廢水中的難降解有機(jī)物反應(yīng)，可分解氧化有機(jī)物，進(jìn)而降低廢水中生物難分解的COD，將廢水的可生化行提高。氫氧自由基的強(qiáng)氧化性可以對著色基團(tuán)中的發(fā)色物質(zhì)進(jìn)行根除，從而使顏色變淡。所以Fenton污水處理工藝在造紙廢水中得到了很好的應(yīng)用。

 

      1.2 Fenton氧化工藝在印染廢水中的運(yùn)用

      印染行業(yè)產(chǎn)生的廢水色度較為偏高，有著較高濃度的COD，同時(shí)鹽的含量也偏高，生化性較差，廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維物質(zhì)、砂類等多種成分。印染廢水實(shí)際是一大類廢水，印染種類多，染色產(chǎn)品可分為棉、化纖、毛、麻、絲綢、針織等，因此廢水水質(zhì)情況較為復(fù)雜。印染廢水生化性一般，經(jīng)傳統(tǒng)生化處理，不能達(dá)到行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。為解決印染廢水的脫色問題，為確保脫色效果，在生化后可加Fenton氧化法進(jìn)行脫色。根據(jù)Fenton工藝的演變工藝鐵碳微電解——Fenton氧化工藝來進(jìn)行廢水的處理，此類工業(yè)廢水微電解鐵碳體積比為1:1，進(jìn)水pH3.0，反應(yīng)時(shí)間120min時(shí)，COD的去除率能達(dá)到40%；微電解后的出水經(jīng)Fenton試劑進(jìn)一步氧化，在pH為3.0，H2O2投加量與Fe2+比例約1:1.5，COD的去除率能達(dá)到70%，BOD/COD比值能提高80%左右。

 

      1.3 Fenton氧化工藝在生物制藥廢水中的運(yùn)用

      生物制藥廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，含有大量的化學(xué)成分與抗生素廢水等，廢水中COD、BOD、TN、TP、SS、色度都很高，并帶有有毒物質(zhì)，也屬于難降解及有毒性廢水，水質(zhì)成分復(fù)雜，可生化性差等。此類廢水應(yīng)盡可能多的去除有機(jī)污染物，傳統(tǒng)多采用厭氧高溫發(fā)酵等工藝，但投資成本高，工序復(fù)雜，不能實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和色度同時(shí)達(dá)標(biāo)的目的。目前，應(yīng)用比較廣泛的工藝有Fenton法與混凝法（聚合硫酸鐵）+生化法處理。其操作步驟為將廢水的pH值調(diào)制2.5-3.5左右，再進(jìn)行硫酸亞鐵和H2O2的投加，反應(yīng)后再投加石灰或NaOH將pH調(diào)至堿性，使得剩余H2O2分解，剩余鐵離子與石灰生成氫氧化鐵沉淀。由于原水總氮含量較高，在Fenton預(yù)處理提升可生化后采用兩級硝化——反硝化工藝有效脫氮。

 

二、Fenton氧化法處理工藝的反應(yīng)因素

      1、pH原因

      在酸性狀況下，F(xiàn)enton污染物處理工藝才能做出反應(yīng)，pH的增高會使得•OH的生成受到限制，同時(shí)也會發(fā)生氫氧化鐵沉淀的情況，讓Fe2+的能力不能得到發(fā)揮。當(dāng)溶液當(dāng)中存在高濃度H+時(shí)，F(xiàn)e3+就不能轉(zhuǎn)化為Fe2+，F(xiàn)e2+的效果同時(shí)也會大大減小。經(jīng)過相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明在酸性情況下，特別是pH在3~5之間的時(shí)候，F(xiàn)enton污染物處理工藝就會有著較強(qiáng)的氧化作用，此時(shí)有機(jī)物的降解速度也會慢慢放緩，可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行降解。與此同時(shí)有機(jī)物的反應(yīng)速度和Fe2+和H2O2的最初濃度是成正比關(guān)系的。在進(jìn)行工業(yè)廢水處理期間使用Fenton污染物處理工藝，必須要將廢水的ph調(diào)控在3.5左右最好。

 

      2、H2O2和Fe2+投加數(shù)量、時(shí)間、順序影響

      使用Fenton污染物處理工藝來進(jìn)行工業(yè)污水處理期間，必須要考慮到Fenton實(shí)際投加數(shù)量、時(shí)間、順序。

      由于Fenton工藝比較難控制，經(jīng)常會出現(xiàn)投加Fe2+后再進(jìn)行H2O2投加，廢水會立刻變成黑色，如果先投加H2O2后再進(jìn)行Fe2+投加，廢水會變成紅色至深紅色，且COD去除率不高。

      一般實(shí)際操作是調(diào)節(jié)pH2.5左右，先加Fe2+后再進(jìn)行H2O2投加，反應(yīng)時(shí)間控制1h左右。Fe2+和H2O2的加藥量通常為摩爾比為1:1，H2O2與COD摩爾比約為2:1，具體需要做正交實(shí)驗(yàn)來確定用量。Fenton反應(yīng)過后最好投加聚合硫酸鐵等混凝劑進(jìn)行二次尾水脫色。

 

三、結(jié)束語

      Fenton氧化法是一種成熟的、可靠的難降解有機(jī)廢水處理工藝，在造紙、印染、制藥廢水領(lǐng)域運(yùn)用效果良好，其演變的新工藝在傳統(tǒng)Fenton工藝基礎(chǔ)上，更加操作方便、投資成本降低、工藝先進(jìn)。控制好Fenton氧化工藝的反應(yīng)因素，也能更好的提升去除效果、可生化性效率。