精细化工生产废水处理工艺分析

[摘要]以化工厂废水的COD去除率为评价指标，采用Fenton-混凝法对其进行处理，考察了FeSO4、H2O2的加入量和反应时间、pH等反应条件对废水中COD去除效果的影响。实验结果表明：在废水pH为4，H2O2浓度为6%，FeSO4浓度为1.5%，反应时间为2h的条件下，该工艺对COD的去除效果最佳，废水中COD值从10500mg/L降至1980mg/L，COD去除率最高达81.14%，BOD5/COD提高到0.6，在降解COD的同时有效提高了废水的可生化性。

[关键词]废水处理；芬顿；混凝

化工企业在生产过程中会产生大量废水，由于生产的产品种类众多，其废水成分复杂、有机物含量高，属于高浓度、生物难降解的废水[1]。目前，针对废水处理的常见方法有电絮凝、混凝沉淀、催化氧化、好氧法、膜法等[2]。电絮凝法可去除的污染物广泛，但对于可溶于水中的有机物处理效果不好；好氧法优点有反应速度较快，废水停留时间较短，故处理构筑物容积较小；但对难降解有机物去除率低、污泥量较厌氧处理多、运行费用较高等。膜法高效环保，具有很大潜力，但膜法研究较少，且技术不完善。本实验以某精细化工厂生产废水为研究对象，采用芬顿氧化对其进行预处理，对影响处理效果的因素进行考察，以探索最佳的工艺条件，试验表明，芬顿氧化对精细化工生产废水中COD有较高的去除率，且提高废水可生化性，为废水处理的实际工程应用提供参考[3-4]。

1实验部分

1.1实验试剂及仪器

实验仪器：BPH-600型便携型pH计，贝尔分析仪器有限公司；BPH-600型电子天平，常州万泰天平仪器有限公司；增氧泵，泉州孚诺泰环保设备有限公司；COD快速测定仪，哈希水质分析仪有限公司实验试剂：硫酸亚铁(工业级)，淄博川北化工公司；30%过氧化氢(工业级)，广州力博有限公司氢氧化钠(工业级)，宇海深化工；98%浓硫酸(工业级)，天津富宇有限公司。

1.2实验废水

1.3实验方法

Fenton-混凝法：室温条件下，取化工废水样品1000mL于1500mL烧杯中，调节样品pH，分别加入定量的PAC和PAM，鼓气搅拌一定时间，静置30min后，取上清液调节样品pH，投加定量FeSO4后，鼓气搅拌混合后滴加定量的H2O2。加完H2O2后继续鼓泡一定时间，再调节pH，分别加入定量的PAC和PAM，鼓气搅拌一定时间，静置30min后，取上清液中测定其COD值。

2结果与讨论

2.1FeSO4和H2O2投加量的影响

文献表明，H2O2氧化剂与FeSO4催化剂，两者在适当的pH下会反应产生氢氧自由基(OH)，而氢氧自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应，可分解氧化有机物，进而降低废水中生物难分解的COD。

2.1.1FeSO4投加量的影响

控制溶液初始反应pH为4，H2O2的投加量为水样的6%，考察FeSO4浓度对COD去除的效果，结果如图1所示。当FeSO4的投加量逐渐增加时，水样中的COD明显降低，但当其投加量超过1.5%时，COD反而有所提高，并逐步趋于平稳。这是因为浓度过高时，Fe2+能被H2O2氧化成Fe3+，消耗部分的H2O2，使到•OH自由基的减少，氧化性降低，同时也增加水样的颜色和SS。

2.1.2H2O2投加量的影响

控制溶液初始反应pH为4，FeSO4的投加量为水样的1.5%，考察H2O2浓度对COD去除的效果，结果如图2所示。图2表明，H2O2投加量较少时，随H2O2投加量的增加，废水C0D去除率增加。当H2O2投加量增加至水样的6%，COD去除率最高，当H2O2投加量超过水样的6%后，COD去除率反而降低。这是由于在H2O2质量浓度较低时增加H2O2投加量，生成的•OH自由基迅速与有机物反应，COD去除率上升较快；而在H2O2投加量较多时，H2O2本身与没有及时与有机物反应的•OH自由基反应，造成•OH自由基的减小，因此过量的H2O2对芬顿试剂所起的氧化作用存在不利影响。

2.2反应时间的影响

当H2O2的投加量为水样的6%，FeSO4的投加量为水样的1.5%，pH值为4时，考察反应时间对COD去除率的影响。图3表明，反应时间的延长可提高COD去除率，前1h的反应速率很快，后面反应速度减慢。但COD去除率仍在升高。当反应时间为2h时，COD的去除率可以达到最高。但考虑处理效果和经济性，选择反应时间为2h。

2.3pH的影响

当H2O2的投加量为水样的6%，FeSO4的投加量为水样的1.5%，反应时间是2h，考察pH对Fenton氧化降解化工废水的影响，结果如图4所示。在pH值为1~4时，废水的COD随着pH的增大逐渐降低。当pH值=4时，废水的COD降至最低。随着pH的继续增大，废水的COD明显降低。这是于当pH增加时，Fe2+、Fe3+会和OH-产生络合物Fe(OH)2和Fe(OH)3，且H2O2在碱性条件下易于分解，不利于•OH的产生。

2.4混凝沉淀试验

Fenton氧化处理很难将难降解物质和大分子物质完全絮凝沉淀。通过加入PAC及PAM进行处理，进行混凝，达到降低COD及SS的目的。水样经过fenton氧化处理后，考察PAC及PAM加入量的影响，结果如图5所示。实验结果表明，在Fenton氧化处理后经过混凝沉淀，能有效降低水中的COD，COD可继续降低10%左右，并且水样的颜色变浅，澄清度有明显的提高。

3结论

(1)采用Fenton试剂对化工废水进行处理，能有效降低水中的COD。经实验得到Fenton反应处理化工废水的最佳参数：FeSO4和H2O2的最佳投加量分别为1.5%、6%，pH值为4，反应时间为2h，COD去除率可达到81.14%。(2)Fenton氧化联合混凝法明显优于单独的Fenton处理，大大改善了废水的可生化性能，BOD5/COD提高到0.6。(3)Fenton氧化联合混凝法实验所用试剂均为普通的水处理药剂，吨水药剂成本约为2.65元，处理效率高，运行成本低。

参考文献

[1]赵月龙，祁佩时，杨云龙．高浓度难降解有机废水处理技术综述[J]．四川环境，2006(25)：98-103．

[2]徐永波，王小凤，胡正茂，等．高级氧化技术组合工艺处理高COD化工废水[J]．资源节约与环保，2019(11)．

[3]张信武．危废企业废水处理工艺调试及运行[J]．环境科学导刊，2020，39(1)：63-66．

[4]韩帅帅，李素芹，鲍善词．Fenton-絮凝工艺去除废水中的有机物试验[J]．中国冶金，2019(10)：80-85．

作者：黄辉球 文铭孝 王飞 单位：广东省工业表面活性剂重点实验室