铁炭微电解-高级氧化-厌氧-好氧处理难降解农药废水的研究

吴菊珍， 熊 平， 景 江　(成都工业学院，四川成都 611730)



铁炭微电解-高级氧化-厌氧-好氧处理难降解农药废水的研究

吴菊珍， 熊 平， 景 江(成都工业学院，四川成都 611730)

某化工厂主要生产除草剂草甘膦等多品种的农药，该厂废水成分复杂且水质及pH波动大，COD含量高达上万mg/L，Cl-等盐含量高，以及大量重金属等有毒有害物质抑制微生物生长，故原废水采用简单单一的厌氧-好氧法很难降解，不能达标排放。由于各品种农药的原材料和生产工艺各异，废水成分复杂，必须加强废水的预处理。为了不大幅增加成本，考虑废水处理量小(仅为200 m3/d)，笔者在原处理构筑物的基础上进行技术改革，增加铁炭微电解和Fenton高级氧化预处理单元先去除废水中的Cl-、重金属以及降低COD含量，使大部分有机物分解成小分子，从而使废水达到生物处理的条件，再利用经济有效的厌氧-好氧生物处理法使废水得到有效处理[1]，再通过采用铁炭微电解-高级氧化-厌氧-好氧组合处理工艺对农药废水进行处理[2]，旨在为农药废水处理提供借鉴。

1工艺流程与构筑物参数

1.1工艺流程针对该厂农药废水特点，采用铁炭微电解-高级氧化-厌氧-好氧组合处理技术，200 m3/d农药废水工艺流程见图1[3]。

1.2主要构筑物参数情况

1.2.1铁-炭微电解池。水力停留时间(HRT1)为2.0 h，铁炭微电解填料密度为1 000 kg/m3；空隙率为65%，反应器直径为3.00 m，填料层有效高度(系统有效反应区)为3.50 m，下部布水、布气层[4]和上部溢流层高度为1.00 m，反应器总高为4.50 m。反应器尺寸为3 000 mm(直径)×4 500 mm。

1.2.2Fenton高级氧化池。Fenton反应器与微电解反应器配套，且微电解反应出水能够顺利溢流出并进入Fenton氧化反应器底部。其大小为3 000 mm(直径)×4 000 mm，水力停留时间(HRT2)为2.0 h。

1.2.3絮凝沉淀池。采用竖流式沉淀池，沉淀时间为1.5 h，池直径为2.00 m，污泥漏斗高度为1.00 m，有效水深为3.80 m,总高度为5.00 m。

1.2.4厌氧池。采用上流式厌氧污泥反应床(UASB)。体积为400 m3。

1.2.5好氧池。采用生物接触氧化法，体积为400 m3，水力停留时间达到48.0 h。

1.2.6二沉池。采用竖流式沉淀池，沉淀池直径为2.40 m，沉淀时间为1.5 h，有效深度为3.78 m，总高度为5.00 m。

2结果与分析

2.1铁-炭微电解反应器处理情况

2.1.1进水pH对COD去除率的影响。选定铁-炭比为1∶1，进水pH分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0。由图2可知，当pH为3.0时，COD去除率达到52.5%，pH过高或者过低，COD去除率均有所降低。这是因为酸性条件有利于铁-炭原电池的反应，且在一定范围内原电池反应随pH 的降低而加快，但pH 过低时，电极反应过于强烈，在电极表面形成的大量 H2微泡阻碍了铁炭之间的反应。当 pH较高时，微电解程度有所降低，导致COD去除率降低。因此，确定最佳反应pH为3.0。原废水的 pH接近该值，考虑到实际废水处理成本，保持原废水的pH即可。

2.1.2微电解处理时间对COD、Cl-和重金属去除率的影响。将农药废水流经微电解池，调整在池中不同停留时间。由图3可知，微电解处理时间为2.0 h时，处理效果最佳。

2.1.3铁碳微电解运行结果。由表1可知，该农药废水呈微酸性，Cl-浓度较高。采用铁-炭微电解处理该废水2.0 h后，可有效去除Cl-、H+、重金属等，减轻对厌氧微生物的抑制作用[5],同时可将废水中难降解的大分子物质转化成小分子物质，提高废水的可生化性。

表1　铁-炭微电解处理农药废水的运行结果

2.2Fenton高级氧化处理结果Fenton试剂是由过氧化氢和催化剂二价铁盐(Fe2+)以一定比例混合组成的一种强氧化剂。反应中产生一种氧化能力很强的羟基自由基,可以破坏苯环,形成脂肪族化合物,从而消除芳香族化合物的生物毒性,改善农药废水的生物降解性能，同时具有絮凝、沉降功能[6-7]。适用于生物难降解的或一般化学氧化难以取得明显效果的农药废水的处理[8]。

实践证明，当投入30%的H2O290 ml/L、FeSO4·7H2O投加量达到7.0 g/L(Fe2+浓度为1.5 g/L)时，COD去除率达到最大值[8]。

2.3整体工艺运行情况由表2可知，采用铁炭微电解-高级氧化-厌氧-好氧组合法对农药废水进行处理，出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准：pH6～9；CODCr≤100.0 mg/L；BOD5≤20.0 mg/L；总磷≤0.5 mg/L；固体悬浮物(SS)≤70.0 mg/L；色度<50；氨氮≤15.0 mg/L；甲醛≤1.0 mg/L。

表2　整体工艺运行结果

3结论

针对某化工厂排放的农药废水难降解等诸多特点，在不改变原主体工艺和不大幅增加构筑物及处理成本的前提下，对工艺进行技术改造。采用铁炭微电解、Fenton高级氧化对农药废水进行预处理，将COD、Cl-、重金属等有毒有害物质

去除，再采用传统的生物处理法进行处理[9]，极大地提高了废水的处理效果。

实践证明，铁炭微电解-Fenton高级氧化-厌氧-好氧组合法处理难降解农药废水效果好，出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

参考文献

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[4] 于璐璐，林海，陈月芳，等.曝气微电解法预处理难降解含氰农药废水[J].化工学报，2011,62(4)：1091-1096.

[5] 张树艳,程丽华，曹为祥.铁炭微电解处理农药废水的研究[J].化学工程师，2004,108(9):35-37.

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[9] 沈耀良，曹晓莹.草甘膦生产废水及其厌氧处理技术[J].工业用水及废水，2005，36(1)：29-31.

摘要[目的]针对某化工厂排放的农药废水难降解、盐含量高等诸多特点，原生物法处理不能达到排放要求，在不改变原主体工艺和不大幅增加构筑物及处理成本的前提下，对原工艺进行技术改造。[方法]采用铁炭微电解、Fenton高级氧化对农药废水进行预处理，去除COD、Cl-、重金属等有毒有害物质，再采用传统的厌氧-好氧生物处理法进行处理。[结果]采用铁炭微电解-Fenton高级氧化-厌氧-好氧组合法处理难降解农药废水，极大地提高了废水的处理效果，出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。[结论]试验结果为农药废水处理研究提供了参考。

关键词农药废水；微电解；Fenton高级氧化；预处理

Study on Fe-C Micro Electrolysis-Advanced Oxidation-Anaerobic-Aerobic Biological Processing Technology for Dealing with Refractory Pesticide Wastewater

WU Ju-zhen,XIONG Ping,JING Jiang(Chengdu Technological University,Chengdu,Sichuan 611730)

Abstract[Objective] The refractory pesticide wastewater from a chemical plant had many characteristics of difficult degradation and higher salt content.The original biological treatment could not meet the emission requirements.Under the premise of without changing the original subject process and greatly increasing structures and processing cost,some technical reforms to the original process were carried out.[Method] The pesticide wastewater was pretreated by Fe-C micro electrolysis and Fenton advanced oxidation so that toxic and harmful substances like COD,Cl-and heavy metals were wiped off,and then the traditional anaerobic-aerobic biological treatment method for processing was used.[Result] After the Fe-C micro electrolysis-advanced oxidation-anaerobic-aerobic biological processing technology was used to deal with refractory pesticide wastewater,the treatment effect of wastewater was improved greatly,which reached the first standard of “Integrated Wastewater Discharge Standard” (GB8978-1996).[Conclusion] The results provide reference for study on treatment of pesticide wastewater.

Key wordsPesticide wastewater；Micro electrolysis；Fenton advanced oxidation；Pretreatment

收稿日期2015-04-29

作者简介吴菊珍(1969- )，女，四川眉山人，教授，从事化工与环保研究。

基金项目四川省教育厅重点项目(14ZA0280)。

中图分类号S-03

文献标识码A

文章编号0517-6611(2015)18-147-02