化工廢水處理工藝研究

張禾森

（山西興新安全生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)有限公司， 山西 太原 030024）

引言

近年來，隨著我國化工行業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在提升經(jīng)濟(jì)效益的同時，工業(yè)生產(chǎn)中所排出的廢水均屬于有毒有害物質(zhì)對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。同時，化工行業(yè)中所排放的污染物的結(jié)構(gòu)均相對復(fù)雜，一般的微生物難以降解，這就導(dǎo)致了化工廢水處理的難度增加，對應(yīng)的化工廢水治理成本較高?？偟膩碇v，化工廢水是當(dāng)前廢水處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文將以高COD 有機(jī)廢水為例，探討不同處理工藝對應(yīng)的處理效果。

1 高COD 廢水概況

本文以高COD 廢水為例開展研究，該類型化工廢水主要表現(xiàn)為顏色深、B/C 比值低、COD 濃度大等特點(diǎn)；同時，高COD 廢水對環(huán)境的污染較大且處理難度較大，具有較強(qiáng)的腐蝕性。目前，針對高COD 廢水處理可采用光催化法、吸附法、焚燒法等，也可是預(yù)處理方法和生化工藝相組合的方式進(jìn)行處理。但是，眾多的處理工藝均表現(xiàn)為處理效果不佳、成本高等不足。因此，本文開展高COD 化工廢水的處理工藝對應(yīng)的處理效果對比研究是十分有必要的[1]。本文所研究高COD 廢水主要由制備顏料、燃料、燃料中間體的化工園區(qū)排放，該廢水的性質(zhì)相對復(fù)雜，經(jīng)觀察和分析可總結(jié)如下幾點(diǎn)：

1）廢水的pH 值呈酸性，廢水整體上的穩(wěn)定性不好；

2）廢水中的需氧量在20～30 g/L 的范圍之內(nèi)，B/C比例為0.1，在生化處理之前還需進(jìn)行預(yù)處理；

3）該廢水的毒性非常大且具有較強(qiáng)的腐蝕性，處理難度非常大；

4）該廢水的顏色非常深，主要呈現(xiàn)為深紅棕色，經(jīng)測定色度在10 000 倍以上。

本文將重點(diǎn)對Fenton 氧化法不同參數(shù)對高COD廢水的處理效果進(jìn)行對比。

2 基于Fenton 氧化法對高COD 廢水處理效果研究

高COD 化工廢水與其他化工廢水相比而言水質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，針對處理難度大且水質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況，本節(jié)采用Fenton 氧化法首先對高COD 廢水進(jìn)行集中氧化處理，使得高COD 廢水中的有機(jī)物和發(fā)色基團(tuán)先被降解，為后續(xù)的生化反應(yīng)奠定基礎(chǔ)[2]。本小節(jié)將具體討論基于Fenton 氧化法對高COD 廢水處理時，對應(yīng)的反應(yīng)參數(shù)包括pH 值、雙氧水的投放量、反應(yīng)時間以及Fenton 試劑投放次數(shù)對廢水處理效果進(jìn)行對比。

2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)Fenton 氧化法處理高COD 廢水的步驟，根據(jù)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備雙氧水、硫酸、石灰、硫酸汞以及工業(yè)硫酸等試劑，并根據(jù)處理結(jié)果分析需求配套便攜式pH計(jì)、電子天平、萬用電熱器、分光光度計(jì)、增力電動攪拌器和便攜式DO 測定儀。具體實(shí)驗(yàn)方案如下：將高COD 廢水置于1 L 的燒杯上中，通過在其中加入適當(dāng)?shù)墓I(yè)硫酸pH 值調(diào)到預(yù)定值，而后向燒杯中繼續(xù)添加硫酸亞鐵的固體和雙氧水，保證混合物攪拌均勻[3]。在攪拌期間對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察并做詳細(xì)記錄；待反應(yīng)完成后，將燒杯內(nèi)的溶液的pH 值回調(diào)至7.5 左右；將燒杯內(nèi)的溶液靜置30 min，并取適量的上清液對處理后的COD 和色度進(jìn)行測定。

2.2 不同反應(yīng)參數(shù)對廢水治理效果的影響

本節(jié)對Fenton 氧化法處理高COD 廢水時不同反應(yīng)參數(shù)對治理效果的影響進(jìn)行評估。

2.2.1 pH 值對COD 廢水治理的影響

除了pH 為變量外，加入雙氧水的量為80 g/L，硫酸亞鐵的量為21.31 g/L，反應(yīng)時間設(shè)定為2 h，分別對pH 值為2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 對應(yīng)的處理后廢水的COD 去除率和色度的去除率進(jìn)行對比，對比結(jié)果如下頁表1 所示。

如表1 所示，隨著PH 值的降低COD 和色度的去除率均在增加。但是，考慮到廢水處理后還需通過加入堿對其pH 值進(jìn)行回調(diào)；同時pH 為2.0 與pH 為3.0 對比，COD 和色度去除率的增加量不明顯。因此，綜合各項(xiàng)因素，確定Fenton 氧化法對應(yīng)的最佳pH 值為3.0。

表1 不同pH 值對高COD 廢水COD 和色度的去除率對比

2.2.2 雙氧水用量對COD 廢水治理的影響

設(shè)定pH 值為3.0，加入雙氧水的量為80 g/L，硫酸亞鐵的量為21.31 g/L，分別對雙氧水用量為20 g/L、40 g/L、60 g/L、80 g/L、100 g/L 對應(yīng)的處理后廢水的COD 去除率和色度的去除率進(jìn)行對比，對比結(jié)果如表2 所示。

表2 不同雙氧水用量對高COD 廢水COD 和色度的去除率對比

如表2 所示，隨著雙氧水用量的增加對應(yīng)COD和色度的去除率均在增加。但是，雙氧水的用量太大會對反應(yīng)釜、管道等設(shè)備的要求更高。對于出水BOD值，雖然雙氧水用量增加可提升出水的BOD 值，但是在60 g/L 以后，出水BOD 值增加不明顯。因此，綜合各項(xiàng)因素，確定Fenton 氧化法對應(yīng)的最佳雙氧水用量為60 g/L。

2.2.3 反應(yīng)時間對COD 廢水治理的影響

通過工業(yè)硫酸將高COD 廢水的PH 值降低至最佳的3.0，將所添加雙氧水的量控制在60 g/L，硫酸亞鐵的量為16 g/L，對反應(yīng)時間在15～120 min 的范圍內(nèi)對應(yīng)COD 和色度的去除率進(jìn)行對比。將所得的數(shù)據(jù)整理后形成如圖1 所示的結(jié)論。

如圖1 所示，在15～60 min 的反應(yīng)時間范圍內(nèi)，隨著反應(yīng)時間的增加COD 和色度的去除率增加明顯；而當(dāng)反應(yīng)時間大于60 min 后，COD 和色度的去除率增加不明顯并還存在下降的趨勢。因此，綜合各項(xiàng)因素，確定Fenton 氧化法對應(yīng)的最佳反應(yīng)時間為60 min。

綜上所述，F(xiàn)enton 氧化法處理高COD 廢水時對應(yīng)的最佳反應(yīng)條件如下：pH 值設(shè)定為3.0，雙氧水添加量為60 g/L，雙氧水與硫酸亞鐵的摩爾比為10∶1，反應(yīng)時間為60 min。將Fenton 氧化法中所有反應(yīng)條件均按照上述最佳參數(shù)設(shè)定，對高COD 廢水的COD和色度的去除率進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)得出：對COD 的平均去除率為45%，對色度的平均去除率為54.5%?？傊現(xiàn)enton 氧化法可對高COD 廢水實(shí)現(xiàn)較為穩(wěn)定、有效的治理。

3 結(jié)語

高COD 化工廢水為染料、顏料企業(yè)的排放的化工廢水之一，高COD 廢水具有較強(qiáng)的毒性和腐蝕性對環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染[4-5]；同時，當(dāng)前針對高COD廢水處理存在效率低、成本高、難度大的問題，重點(diǎn)研究Fenton 氧化法對高COD 廢水的處理效果，最終得出基于Fenton 氧化法處理高COD 廢水的最佳運(yùn)行參數(shù)如下：pH 值設(shè)定為3.0，雙氧水添加量為60 g/L，雙氧水與硫酸亞鐵的摩爾比為10∶1，反應(yīng)時間為60 min；且對COD 的平均去除率為45%，對色度的平均去除率為54.5%；而且反應(yīng)過程相對穩(wěn)定，可在今后推廣應(yīng)用。