鐵碳-內(nèi)芬頓法對(duì)阻燃布生產(chǎn)廢水的研究

黃永雷，薛水波，田政操，陳廣勝，高洪標(biāo)，溫彥鵬，楊杰

（新鄉(xiāng)市綠豐環(huán)保工程有限公司，河南新鄉(xiāng)453000）

為實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水的達(dá)標(biāo)排放，用傳統(tǒng)的絮凝沉淀法、次氯酸鈉氧化法和芬頓高級(jí)氧化法對(duì)廢水處理效果并部理想。通過(guò)采用了鐵碳微電解-內(nèi)芬頓氧化法進(jìn)行預(yù)處理，可以降解廢水中的大部分難降解的有機(jī)物，通過(guò)一系列的氧化還原，電化學(xué)腐蝕，絮凝沉淀協(xié)同作用，將有機(jī)物開(kāi)環(huán)斷鏈變成無(wú)機(jī)物，經(jīng)混凝變成不溶性鹽而去除。

1 試驗(yàn)

1.1 原水

試驗(yàn)所用原水為新鄉(xiāng)市某阻燃布生產(chǎn)的工業(yè)廢水，廢水中含有多種難生化降解的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，其主要水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水質(zhì)指標(biāo)

為達(dá)到預(yù)處理出水與其設(shè)計(jì)的污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)要求，其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.2 主要試劑與儀器

主要試劑：鐵碳微電解填料；H2O2濃度為30%，工業(yè)純；重鉻酸鉀、氫氧化鈉、濃硫酸、硫酸亞鐵銨均為分析純?cè)噭Ｖ饕獌x器:752紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、HACH pH計(jì)和TOC-4100分析儀。

1.3 測(cè)量方法

氨氮的測(cè)定采用納氏試劑分光光度法,TP的測(cè)定采用鉬酸銨分光光度法，COD的測(cè)定采用重鉻酸鉀法。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 PH值對(duì)COD和TP去除率的影響

用濃硫酸調(diào)整原水為不同的pH值，每個(gè)水樣中均加入相同量的鐵碳微電解填料和等量的H2O2，充入等量、等時(shí)間的空氣后，靜止沉淀后加等量的氫氧化鈉溶液，等時(shí)間攪拌靜止沉淀后取上清液測(cè)定COD、TP值，繪制COD和TP去除率與pH值的關(guān)系曲線，見(jiàn)表2。

表2 pH值對(duì)去除效果的影響

由表2可見(jiàn)，pH值對(duì)COD和TP去除率有明顯影響，在pH值為2時(shí)去除率最高，隨著pH值的升高，去除率明顯下降。

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)COD和TP去除率的影響

調(diào)節(jié)原水的pH值為2，每個(gè)水樣中均加入相同量的鐵碳微電解填料和等量的H2O2，充入等量的空氣，分別曝氣不同的時(shí)間后，加等量的氫氧化鈉溶液、等時(shí)間攪拌靜止沉淀后取上清液測(cè)定COD和TP值，繪制COD和TP去除率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線，見(jiàn)表3。

表3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)去除效果的影響

由表3可見(jiàn)，反應(yīng)時(shí)間在5 h之內(nèi)，COD和TP的去除率上升較快，隨著反應(yīng)時(shí)間增加，去除率上升得比較緩慢。這主要是由于反應(yīng)速度的降低。整個(gè)反應(yīng)的前期主要是Fe2+催化芬頓試劑反應(yīng)，反應(yīng)速度很快，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，H2O2的不斷消耗而逐漸減少到停止類(lèi)芬頓反應(yīng)，另外HRT過(guò)長(zhǎng)不利于工程應(yīng)用[3]。因此，HRT確定在5 h較為合適。

2.3 H2O2投加量對(duì)COD和TP去除率的影響

調(diào)節(jié)原水的pH值為2，每個(gè)水樣中均加入相同量的鐵碳微電解填料和不同量的H2O2，充入等量、等時(shí)間的空氣，反應(yīng)5 h后，加等量的氫氧化鈉溶液、等時(shí)間攪拌靜止沉淀后，取上清液測(cè)定COD和TP值，繪制COD和TP去除率與H2O2投加量的關(guān)系曲線，見(jiàn)表4。

表4 H2O2投加量對(duì)去除效果的影響

由表4可見(jiàn)，隨著H2O2加入量的增加，去除率也隨著增大，H2O2的投加量與COD、氨氮的去除率成正比關(guān)系。增加到6‰，COD、氨氮的去除率上升緩慢。主要是因?yàn)榉磻?yīng)過(guò)程中·OH的產(chǎn)生量受H2O2投加量的直接影響，最初體系中，·OH的數(shù)量是隨著H2O2投加量的增加而增加，并且全部參與了對(duì)有機(jī)物的反應(yīng)，致使COD和TP的去除率也隨之增大，去除效果比較明顯[4]。當(dāng)H2O2投加量大于6‰時(shí)，隨著H2O2投加量的增加，新生Fe2+的量不足以完成對(duì)H2O2的催化作用，生成·OH數(shù)量的減少，同時(shí)也導(dǎo)致了一部分H2O2的無(wú)效分解，釋放出了O2，致使COD和TP的去除率也隨之減小[5]。

2.4 鐵碳微電解填料填充量對(duì)COD和TP去除率的影響

調(diào)節(jié)原水的pH為2，每個(gè)水樣中均加入等量的H2O2，充入等量、等時(shí)間的空氣，反應(yīng)完成后，加等量的氫氧化鈉溶液，等時(shí)間攪拌靜止沉淀后取上清液測(cè)定COD和TP值，繪制COD和TP去除率與鐵碳微電解填料填充量的關(guān)系曲線。

隨著鐵碳微電解填料填充量的增加，COD和TP去除率也隨著增大，達(dá)到一個(gè)最高值后，COD和TP的去除率不但不增加反而有所下降，其主要原因在H2O2濃度適宜時(shí)，有效消耗H2O2的量增加，產(chǎn)生的·OH量也增加，有更多的有效成分氧化有機(jī)物。當(dāng)鐵碳微電解填料填充量增加到80%時(shí)，相應(yīng)FeO+的數(shù)量也隨之增加，F(xiàn)eO+的大量存在快速消耗了H2O2生成Fe2+和堿，造成H2O2的有效利用率減少,·OH自由基的數(shù)量也隨之減少[6]，致使對(duì)COD和TP的去除率下降。

3 結(jié)論

通過(guò)正交試驗(yàn)以及單因素考察，對(duì)微電解-內(nèi)芬頓試劑預(yù)處理處理阻燃布生產(chǎn)廢水進(jìn)行了研究，得出結(jié)論如下。

（1）鐵碳微電解-內(nèi)芬頓最佳運(yùn)行工藝條件為pH值2～3，反應(yīng)時(shí)間5 h，H2O2投加量為6‰，鐵碳填料填充體積比為40%，曝氣量為60 L/min,在此反應(yīng)條件下，廢水COD去除率達(dá)到了74%，TP的去除率達(dá)到了85%。

（2）通過(guò)此法預(yù)處理阻燃布生產(chǎn)廢水，達(dá)到了預(yù)期目的，可有效去除了廢水中毒性有機(jī)磷阻燃劑對(duì)生化的抑制，改善了后續(xù)生化處理?xiàng)l件，滿足了生化進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)，同時(shí)也提高了廢水的可生化性。

（3）鐵碳微電解-內(nèi)芬頓氧化法處理阻燃布生產(chǎn)廢水，比單一的應(yīng)用鐵碳電解法和芬頓氧化法效果優(yōu)越，此方法操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行流程短，設(shè)備需耐酸材料加工，在運(yùn)行過(guò)程中需補(bǔ)加鐵碳填料來(lái)補(bǔ)充流失的鐵。鐵碳微電解-內(nèi)芬頓氧化法是一種很好的廢水處理技術(shù)，用于高難度化工廢水處理上必將具有廣闊的前景。

[1] 顧小楊.芬頓試劑處理含有機(jī)硅廢水的研究[J].印染助劑，2007，12(7)：29-31.

[2] 岳前生，楊立平，朱益輝，等.鐵碳微電解-芬頓氧化處理海上廢棄鉆井液液相實(shí)驗(yàn)[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，36(2)：18-21.

[3] 熊學(xué)鋒，范錚，張國(guó)亮.鐵碳微電解預(yù)處理印染廢水的強(qiáng)化技術(shù)研究[J].中國(guó)材料科技與設(shè)備，2014，2(1)：32-38.

[4] 李雯，王三反，孫震，等.鐵碳微電解預(yù)處理化工有機(jī)廢水研究[J].凈水技術(shù)，2008，27(5)：53-55.

[5] 張樹(shù)艷，程麗華，曹為祥.鐵碳微電解處理農(nóng)藥廢水的研究[J].化學(xué)工程師，2004，9(9)：35-37.

[6] 張瀟逸，何青春，蔣進(jìn)元，等.類(lèi)芬頓處理技術(shù)研究進(jìn)展綜述[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2015，40(6)：58-62.