Fenton試劑—好氧活性污泥法處理鄰苯二甲酸二丁酯廢水

邱 松，李昕陽，楊芳芳，魏令勇

（中國石化 北京化工研究院環保所， 北京 100013）

Fenton試劑—好氧活性污泥法處理鄰苯二甲酸二丁酯廢水

邱 松，李昕陽，楊芳芳，魏令勇

（中國石化 北京化工研究院環保所， 北京 100013）

采用Fenton氧化—好氧活性污泥法處理鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）廢水，優化了Fenton氧化反應的工藝條件。實驗結果表明：在H2O2加入量4 g/L、Fe2+加入量200 mg/L、反應溫度60 ℃、廢水pH 4、反應時間60 min的最佳工藝條件下，Fenton氧化出水COD為200～250 mg/L，DBP質量濃度約為0.10 mg/L；在污泥質量濃度2 000 mg/L、DO 2～3 mg/L、水力停留時間8 h的條件下，好氧活性污泥法處理出水的COD基本低于50 mg/L，DBP質量濃度約為0.05 mg/L，均滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標準》，可達標排放。

鄰苯二甲酸二丁酯；Fenton試劑；好氧活性污泥法；廢水處理

鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）是一種應用廣泛的人工合成有機物，主要作為增塑劑和軟化劑使用在塑料、汽車、潤滑劑和農藥等行業［1］。DBP是一種環境激素，可以積累在人體內，模擬雌激素的作用干擾人體分泌系統［2-3］。DBP污染水體會對環境中的微生物群落產生影響，破壞生態系統。我國已將DBP列為環境優先監測污染物［4］。

DBP屬于難降解有機物，常見的處理方法有生物降解、萃取、活性炭吸附和高級氧化等［5-10］。DBP在環境中的降解速率緩慢，生物降解效果不明顯。高級氧化法處理DBP廢水具有效果好、無二次污染等優點［11-12］。Fenton氧化作為廢水處理工藝得到了廣泛的研究和應用［13-15］。

本工作采用Fenton氧化處理DBP廢水，考察了H2O2加入量、Fe2+加入量、反應溫度、廢水pH和反應時間等工藝條件對廢水中COD和DBP去除效果的影響。采用好氧活性污泥法對Fenton氧化后的廢水進行深度處理。

1 實驗部分

1.1 廢水水質

廢水取自某化纖廠1，4丁二醇裝置排水，COD為1 000～1 200 mg/L，DBP質量濃度為30～50 mg/L，pH為7.5～8.2。

1.2 試劑和儀器

H2O2（30% w）、FeSO4·7H2O和NaOH均為分析純。

PPS-5511型平行合成儀：日本東京理化器械株式會社；Waters2695型高效液相色譜儀：沃特世科技有限公司。

1.3 實驗方法

取60 mL廢水加入到平行合成儀反應池中，調節廢水pH，加入Fenton試劑，在轉速300 r/min條件下進行反應，反應結束后，調節廢水pH至中性，靜止后取上層清液測定其中COD和DBP質量濃度。

采用好氧活性污泥法對Fenton氧化后的廢水進行深度處理，污泥質量濃度為2 000 mg/L，DO為2～3 mg/L，水力停留時間8 h。

1.4 分析方法

采用重鉻酸鉀法測定COD［16］；采用液相色譜儀測定DBP質量濃度。

2 結果與討論

2.1 H2O2加入量對COD和DBP去除效果的影響

在Fe2+加入量200 mg/L、廢水pH 4、常溫、反應時間90 min的條件下，H2O2加入量對COD和DBP去除效果的影響見圖1。

圖1 H2O2加入量對COD和DBP去除效果的影響

由圖1可見：隨著H2O2加入量的增大，廢水中COD和DBP質量濃度都顯著下降；當H2O2加入量為4 g/L時，廢水中COD為346 mg/L，COD去除率為69.1%， DBP質量濃度為4.60 mg/L，DBP去除率為89.3%；當H2O2加入量超過4 g/L后，廢水中COD和DBP質量濃度變化不大，這是由于過高濃度的H2O2會作為·OH的清除劑，將·OH轉化為·O2H，降低Fenton反應的效果［13］。故本實驗選擇H2O2加入量為4 g/L較適宜。

2.2 Fe2+加入量對COD和DBP去除效果的影響

Fe2+是Fenton反應的催化劑，其加入量對H2O2的利用率有很大的影響。在H2O2加入量4 g/L、廢水pH 4、常溫、反應時間90 min的條件下，Fe2+加入量對COD和DBP去除效果的影響見圖2。由圖2可見，隨著Fe2+加入量的增加，廢水中COD和DBP質量濃度呈現先下降后逐漸增大的趨勢，這是因為過量的Fe2+會迅速催化H2O2分解產生·OH，導致·OH積累進而飽和，因此再增加Fe2+的量并不能繼續提高Fenton反應的氧化效果［17］，反而會造成H2O2的浪費，降低氧化效果。當Fe2+加入量為200 mg/L時，Fenton氧化效果最好，廢水COD為356 mg/L，COD去除率為70.3%；DBP質量濃度為4.80 mg/L，DBP去除率為90.4%。

圖2 Fe2+加入量對COD和DBP去除效果的影響

2.3 反應溫度對COD和DBP去除效果的影響

在H2O2加入量4 g/L、Fe2+加入量200 g/L、廢水pH 4、反應時間90 min的條件下，反應溫度對COD和DBP去除效果的影響見圖3。

圖3 反應溫度對COD和DBP去除效果的影響

由圖3可見：隨著反應溫度的升高，廢水COD和DBP質量濃度均呈現先下降后增大的趨勢；當反應溫度為60 ℃時，廢水COD和DBP質量濃度最低，分別為240 mg/L和0.12 mg/L；當反應溫度超過60 ℃后，廢水COD和DBP質量濃度逐漸增加，這是由于反應溫度過高導致H2O2容易分解為H2O和O2，降低了Fenton反應的氧化效果。故本實驗選擇反應溫度為60 ℃較適宜。

2.4 廢水pH對COD和DBP去除效果的影響

Fenton反應需要在酸性條件下進行，實驗所用廢水水質偏堿性，因此需要調節pH后再進行反應。在H2O2加入量4 g/L、Fe2+加入量200 mg/L、反應溫度60 ℃、反應時間90 min的條件下，廢水pH對COD和DBP去除效果的影響見圖4。由圖4可見：隨著廢水pH的增加，廢水COD和DBP質量濃度先降低后快速上升；當廢水pH為4時，Fenton氧化反應效果最佳，廢水COD 為246 mg/L，DBP質量濃度為0.18 mg/L。故本實驗選擇廢水pH為4較適宜。

圖4 廢水pH對COD和DBP去除效果的影響

2.5 反應時間對COD和DBP去除效果的影響

在H2O2加入量4 g/L、Fe2+加入量200 mg/L、廢水pH 4、反應溫度60 ℃的條件下，反應時間對COD和DBP去除效果的影響見圖5。由圖5可見，隨著反應時間的延長，廢水COD和DBP質量濃度逐漸降低；當反應時間超過60 min時，廢水COD和DBP質量濃度下降不明顯。綜合考慮處理效果和經濟性，本實驗選擇反應時間為60 min較適宜。

2.6 好氧活性污泥法深度處理DBP廢水效果

在上述最優實驗條件下，經過Fenton氧化處理后DBP廢水的COD降至200～250 mg/L，DBP質量濃度約為0.10 mg/L。采用好氧活性污泥法深度處理Fenton氧化處理后的出水，好氧活性污泥法對COD的去除效果見圖6，對DBP的去除效果見圖7。

圖5 反應時間對COD和DBP去除效果的影響

圖6 好氧活性污泥法對COD的去除效果

圖7 好氧活性污泥法對DBP的去除效果

由圖6可見，進水COD在200～250 mg/L之間波動，出水COD基本都在50 mg/L以下，符合GB 8978—1996《污水綜合排放標準》［18］，可以實現達標排放。

由7可見，經好氧活性污泥法處理后，DBP質量濃度由0.10 mg/L左右降至0.05 mg/L左右，低于GB 8978—1996《污水綜合排放標準》中的一級排放標準。

3 結論

a）采用Fenton氧化反應處理DBP廢水，Fenton反應最佳工藝條件為：H2O2加入量4 g/L，Fe2+加入量200 mg/L，廢水pH 4，反應溫度60 ℃，反應時間60 min。經Fenton反應氧化處理后的DBP廢水COD為200～250 mg/L，DBP質量濃度約為0.10 mg/L。

b）采用好氧活性污泥法深度處理Fenton氧化反應出水，控制污泥質量濃度2 000 mg/L，DO 2～3 mg/L，水力停留時間8 h。經深度處理后的出水COD基本低于50 mg/L，DBP質量濃度約為0.05 mg/L，均滿足GB 8978—1996《污水綜合排放標準》，實現達標排放。

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（編輯 祖國紅）

Treatment of DBP wastewater by Fenton reagent-aerobic activated sludge process

Qiu Song，Li Xinyang，Yang Fangfang，Wei Lingyong
（Environment Protection Research Institute，Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry，Beijing 100013，China）

The wastewater containing dibutyl phthalate（DBP） was treated by Fenton reagent-aerobic activated sludge process. The process conditions of Fenton oxidation reaction were optimized. The experimental results showed that：Under the Fenton oxidation conditions of H2O2amount 4 g/L，Fe2+amount 200mg/L，reaction temperature 60℃，wastewater pH 4 and reaction time 60 min，COD and DBP mass concentration of the Fenton oxidation eff l uent were 200-250 mg/L and 0.10 mg/L，respectively；Under the activated sludge process conditions of MLSS 2 000 mg/L，DO 2-3 mg/L and HRT 8 h，COD and DBP mass concentration of the fi nal eff l uent were almost below 50 mg/L and about 0.05 mg/L respectively，which met the national wastewater discharge standard of GB 8978-1996.

dibutyl phthalate （DBP）；Fenton reagent；aerobic activated sludge process；wastewater treatment

X703

A

1006-1878（2017）04-0433-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2017.04.011

2017 - 01 - 09；

2017 - 04 - 05。

邱松（1987—），男，山東省濰坊市人，碩士，工程師，電話 010 - 59202247，電郵 qius.bjhy@sinopec.com。