卞为林 张威 王林刚
摘 要:以江苏某化工园区四类(染料、农药、医药、精细化工)共八家企业污水处理站生化尾水为研究对象,研究了Fenton氧化法对废水COD、NH3-N、TN的去除影响,综合Fenton氧化法对于化工废水深度治理的适用性进行评价。试验结果表明:Fenton氧化法对生化尾水COD去除效果总体较好,且与Fenton试剂表现正相关,但对废水中NH3-N和TN去除效果欠佳。
关键词:化工废水;Fenton氧化;COD;NH3-N;TN
随着工业的迅猛发展,环境污染与环境保护之间的矛盾日益嚴重。化工废水中大多含有毒有害且难生物降解的污染物,较难去除,所以选择高效且经济的技术方法实现废水稳定达标排放,显得尤为重要。法国化学家Fenton HJ在1893年发现,在酸性条件下,过氧化氢与二价铁离子的混合溶液具有较强的氧化性,用芬顿试剂引发的反应称为芬顿反应。20世纪70年代开始,学者发现芬顿反应具有去除难降解有机污染物的氧化能力,后来学者逐渐开展Fenton氧化反应处理现实工业废水的研究工作。
Fenton氧化目前应用较为广泛,在实际工业废水处理过程中,既可单独选用,也可以作预处理,或者深度处理。该法有如下优势:一是常温常压下即可反应,反应条件温和;二是反应简单、对大部分污染物物质都有破坏效果,应用较为广泛。
1 实验部分
1.1 材料与试剂
所有药品均采购自国药集团化学试剂有限公司。试验废水来自江苏某化工园区四类(染料、农药、医药、精细化工)共八家污水处理站,废水水质如下表1所示:
1.2 测试分析方法
水质指标均按照《水和废水监测分析方法》(第四版)分析方法进行检测。
1.3 试验设计
取200mL污水至于250mL烧杯中,用H2SO4调节pH至3,放置于磁力搅拌器上。按照设计药剂量分别投加FeSO4·7H2O,打开磁力搅拌器,保持150r/min左右的转速,边搅拌边加入设计量的H2O2。搅拌3h后,停止搅拌,投加30%质量浓度的NaOH水溶液,调节pH至9,静置沉淀2h。选取不同药剂投加量,及处理条件,如表2所示。
2 结果与讨论
2.1 不同药剂投加量对COD去除率的影响
废水中药剂的投加量直接影响Fenton氧化工艺对该工业废水COD的去除效率。总体表现,Fenton试剂药剂量增大,该废水COD的去除效率逐渐提高。针对企业1至企业7的生化尾水,当采用Fenton试剂组合3,即双氧水投加量0.5%,七水硫酸亚铁投加0.60g/200mL废水,废水COD去除率可保持40%-80%左右,而当采用Fenton试剂组合1,废水COD去除率只有5%-30%之间。
Fenton氧化法对不同化工废水类型的COD去除效果表现不同。比如对于医药废水企业6,不同试剂组合,其COD去除率32%、37%、39%,差别不大;而对于精细化工企业7,不同试剂组合,其COD去除率表现差异较大,去除率从21%、77%、83%。
2.2 药剂投加量对NH3-N去除率的影响
不同化工类型生化尾水氨氮含量差别较大。比如说,精细化工类型(企业7、8)氨氮含量40mg/L以下,而农药(企业3)与医药(企业5)氨氮含量高达120mg/L。相同化工类型不同企业生化尾水含量差别也较大,比如农药类企业3氨氮含量高达120mg/L,而企业4的氨氮含量约10mg/L左右。
Fenton氧化试验结果表明,废水中药剂的投加量对Fenton氧化工艺对该工业废水氨氮的去除基本无影响。
2.3 药剂投加量对TN去除率的影响
图1所示,不同化工类型、相同化工类型不同企业生化尾水总氮含量差别较大。比如说,精细化工类型(企业1、2)总氮含量75mg/L以下,而农药(企业3)、医药(企业5)、精细化工(企业7)总氮含量分别高达150 mg/L、125、300mg/L左右,相同化工类型精细化工企业7总氨含量高达300mg/L,而企业8的总氮含量约50mg/L左右。
3 结论
①Fenton药剂的投加量直接影响Fenton氧化工艺对该化工(染料、农药、医药、精细化工)废水COD的去除效率。总体表现,Fenton试剂药剂量增大,该废水COD的去除效率逐渐提高。但Fenton氧化工艺不同化工废水类型的COD去除效果因化工企业类型及企业的具体水质而异;
②Fenton氧化试验结果表明,废水中药剂的投加量对Fenton氧化工艺对该工业废水氨氮、总氮的去除基本无影响。