煙草薄片廢水芬頓實驗研究

(威立雅(中國)環境服務有限公司，上海 200041)

煙草薄片廢水芬頓實驗研究

陳驍飛
(威立雅(中國)環境服務有限公司，上海 200041)

以生化+氣浮處理后的煙草薄片廢水為研究對象，對廢水進行芬頓實驗，考察了反應時間、pH、硫酸亞鐵及雙氧水投加量對COD去除率的影響。研究表明，在雙氧水投加量為0.91ml/L，硫酸亞鐵投加量為0.5g/L，反應時間1.5h時，芬頓的處理效果較經濟。此時COD去除率為73.3%，出水COD為80mg/L。

煙草薄片廢水；芬頓反應；COD去除率

造紙法煙草薄片生產工藝廢水排放量大且色度深，含有大量煙堿、酚類、苯環類物質，廢水的成分較為復雜，難降解物質多[1]。本實驗采用芬頓氧化法處理生化+氣浮后的煙草薄片廢水，考察不同因素對芬頓反應的影響及芬頓處理的最佳效果，可為煙草薄片廢水深度處理段工程設計提供依據。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

雙氧水(質量分數50%)工業級、精制硫酸亞鐵(質量分數98%)工業級、濃硫酸(質量分數95%)工業級、氫氧化鈉(質量分數30%)工業級、PAM(陽離子)。

1.2 實驗儀器

雷磁PHS-3C pH計、梅特勒XSE-205DU 分析天平。

1.3 水質分析方法

COD重鉻酸鉀法[2]。

1.4 實驗水質來源及水質

廢水水質取自某煙草薄片廠生化+氣浮處理后的廢水，廢水CODCr約300mg/L，pH值在 6.5左右。

2 實驗內容

2.1 芬頓反應原理

芬頓反應實質是二價鐵離子與過氧化氫之間的鏈反應催化生成·OH、三價鐵離子等，由于·OH具有較高的氧化電位(2.80V)，能有效地氧化有毒和難降解的有機物[3]。影響芬頓反應的因素有廢水水質、硫酸亞鐵、雙氧水投量、pH值等。

2.2 確定最佳反應pH

用濃硫酸調節廢水的pH值分別為2、2.5、3、3.5、4、5，取900mL水樣，分別投加雙氧水0.45mL、硫酸亞鐵0.50g，反應2h后，用氫氧化鈉回調pH至7.0，分別加入1/1000的PAM 2mL，取上清液測CODCr。

由圖1可知，在pH為2.5時芬頓處理效果最好，出水CODCr為118mg/L；pH為3時次之，CODCr為122mg/L。考慮到實際應用情況，pH值2.5要比pH值為3時消耗較多的酸和堿，但CODCr僅相差4mg/L，因此選擇較經濟的pH值為3。

2.3 確定最佳硫酸亞鐵用量

在pH為3的條件下，雙氧水投加量為0.45mL，硫酸亞鐵分別為2.5g、1.25g、0.83g、0.63g、0.5g、0.42g、0.36g、0.31g，反應時間為2h時，芬頓的處理效果見圖2。

由圖2結果可知，硫酸亞鐵投加量為0.5g時，COD的去除效率最高為49.3%，出水CODCr為112mg/L。芬頓反應機理為：

H2O2+ Fe2+→ ·OH + Fe3+

Fe2++ ·OH→Fe3++ OH-

硫酸亞鐵過量時，多余的Fe2+和·OH發生反應，消耗了·OH，導致水中的·OH減少，氧化作用減弱；當硫酸亞鐵投加量較少時，不足以產生足量的·OH，同樣無法氧化水中的有機物。

2.4 確定最佳雙氧水用量

在pH為3的條件下，硫酸亞鐵投加量為0.5 g，雙氧水加藥量為0.45mL、0.91mL、1.35mL、1.8mL、2.26mL，反應時間為2h時，芬頓的處理效果見圖3。

由圖3可知，在雙氧水投加量為1.8mL時，CODCr去除率最高，出水CODCr為51mg/L。此時，雙氧水和硫酸亞鐵的摩爾比為20∶1。本組實驗出水CODCr為115mg/L、82mg/L、61 mg/L、51 mg/L、58 mg/L，后續4組數值均低于GB8978-1966一級排放標準中的100mg/L。從工程應用角度分析，雙氧水的投加量為0.91mL即可，追求過低的CODCr既會增加污水處理成本，又會給企業帶來沉重的經濟負擔。

2.5 最佳反應時間

在pH為3的條件下，硫酸亞鐵投加量0.5g，雙氧水投加量0.91mL時，反應時間為0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h時，芬頓的處理效果見圖4。

由圖4可知，在反應時間為1.5h時，芬頓出水COD已達到80mg/L，反應時間為2.0h時，出水COD仍為80mg/L，反應時間為2.5h時，出水COD為78mg/L。由此可知，此類廢水當反應時間為1.5h時，芬頓反應已基本完成，再增加反應時間出水的COD不會大幅度下降。工程應用建議采用反應時間為1.5h以減少設備投資成本。

3 結論與建議

(1)芬頓反應能夠有效地去除煙草薄片廢水中的COD，COD去除率最高可達83%，芬頓處理后出水COD最低值為51mg/L；

(2)煙草薄片廢水芬頓處理較經濟的反應pH值為3、反應時間為1.5h；

(3)從工程角度考慮，在入水COD濃度為300mg/L時，每900mL廢水，雙氧水投加量為0.91mL，硫酸亞鐵為0.5g，反應時間為1.5h最經濟。此時芬頓COD去除率為73.3%，出水COD為80mg/L。

[1]郭方崢．Fenton氧化工藝應用于處理造紙法煙草薄片廢水的實驗研究[J]．污染防治技術2016，29(3)：10-13.

[2] 國家環境保護總局．水和廢水監測分析方法[M] ．北京：中國環境科學出版社，2009.

[3] 唐文偉．芬頓試劑和濕式過氧化氫氧化法處理乳化液廢水研究[J]．環境科學學報，2006，26(8)：1265-1270.

StudyonFentonTestofTobaccoReconstitutionWastewater

CHEN Xiao-fei
(Veolia (China) Environment Services Company Limited, Shanghai 200041, China)

In this paper, the effect of reaction time, pH, ferrous sulfate, and hydrogen peroxide dosage on the removal rate of COD by Fenton test were studied. The results showed that the effect of Fenton was comparative economy when the dosage of hydrogen peroxide was 0.91mL/L, the dosage of ferrous sulfate was 0.5g/L, and the reaction time was 1.5h. The removal rate of COD was 73.3%, and the effluent COD was 80mg/L.

tobacco reconstitution wastewater; Fenton reaction; COD removal rate

2017-05-18

陳驍飛(1980-)，山東省利津縣人，碩士學歷，長期從事工業廢水運營管理工作。

X703

A

1673-9655(2017)06-0082-02