芬頓工藝在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

1、芬頓工藝在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用目前工業(yè)廢水處理的主流及熱點技術(shù)包括厭氧生物處 理技術(shù)、膜處理技術(shù)、高級氧化技術(shù)、脫氮除磷技術(shù)、生 態(tài)處理技術(shù)等?；诩夹g(shù)經(jīng)濟成本，高級氧化過程與傳統(tǒng) 工藝結(jié)合是目前技術(shù)應(yīng)用方向。芬頓工藝具有基建投資低、 運行費用低、操作工藝簡單等優(yōu)點，近年來在難降解工業(yè) 廢水處理中得到了廣泛應(yīng)用。與其他傳統(tǒng)的水處理方法相 比，fenton氧化法具有以下特點1 ： （1）反應(yīng)速率高，在 fe2+離子的作用下，h202能夠迅速分解產(chǎn)生0h,0h具有 極強的得電子能力也就是氧化能力，氧化電位，其氧化能 力僅次于氟；（2）0h可以直接與廢水中的污染物反應(yīng)將其 降解為二氧化碳、水和無害物

2、；（3）由于甕基自由基的氧化 能力很強，所以反應(yīng)速度快，可以在較短的反應(yīng)時間內(nèi)達(dá) 到處理要求；（4）芬頓反應(yīng)可以作為單獨處理工藝，又可與 其他處理工藝相結(jié)合，提供處理效率且能夠降低處理成本。溫度溫度是芬頓反應(yīng)的重要影響因素之一。一般化學(xué) 反應(yīng)隨著溫度的升高會加快反應(yīng)速度，芬頓反應(yīng)也不例外, 溫度升高會加快0h的生成速度，有助于0h與有機物反應(yīng), 提高氧化效果和c odcr的去除率；但是，溫度升高也會加 速h202的分解，分解為02和h20,不利于0h的生成。不 同種類工業(yè)廢水的芬頓反應(yīng)最佳溫度，也存在一定差異。 張鐵錯2處理聚丙烯酰胺水溶液處理時，最佳溫度控制在 30°c50

3、6;co陳傳好3等人研究洗膠廢水處理時發(fā)現(xiàn)最佳 溫度為85°c o bas u和somnath4處理三氯酚時，當(dāng)溫度 低于60°c時，溫度有助于反應(yīng)的進(jìn)行，反之當(dāng)高于60°c 時，不利于反應(yīng)。一般來說，芬頓試劑是在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)的，ph 升高會僅抑制o h的產(chǎn)生，而且會產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀而失 去催化能力。當(dāng)溶液中的h +濃度過高，fe3+不能順利的被 還原為f e2+,催化反應(yīng)受阻。多項研究結(jié)果表明芬頓試劑 在酸性條件下，特別是ph在35時氧化能力很強，此時 的有機物降解速率最快，能夠在短短幾分鐘內(nèi)降解。此時 有機物的反應(yīng)速率常數(shù)正比于fe2 +和過氧化氫的初始

4、濃度 5。因此，在工程上采用芬頓工藝時，建議將廢水調(diào)節(jié)到 =24,理論上在為時為最佳。有機底物針對不同種類的廢水，芬頓試劑的投加量、 氧化效果是不同的。這是因為不同類型的廢水，有機物的 種類是不同的。對于醇類及糖類等碳水化合物，在徑基自 由基作用下，分子發(fā)生脫氫反應(yīng)，然后c-c鍵的斷鏈；對 于大分子的糖類，輕基自由基使糖分子鏈中的糖昔鍵發(fā)生 斷裂，降解生成小分子物質(zhì)；對于水溶性的高分子及乙烯 化合物，輕基自由基使得c=c鍵斷裂；并且輕基自由基可 以使得芳香族化合物的開環(huán)，形成脂肪類化合物，從而消 除降低該種類廢水的生物毒性，改善其可生化性；針對染 料類，輕基自由基可以打開染料中官能團(tuán)的不飽和鍵

5、，使 染料氧化分解，達(dá)到脫色和降低c odcr的目的。范金石等 6用芬頓試劑降解殼聚糖的實驗表明當(dāng)介質(zhì)ph值35, 聚糖、h202及催化劑的摩爾比在240:1224:12時，芬 頓反應(yīng)可以使殼聚糖分子鏈中的糖昔鍵發(fā)生斷裂，從而生 成小分子的產(chǎn)物。過氧化氫與催化劑投加量芬頓工藝在處 理廢水時需要判斷藥劑投加量及經(jīng)濟性。h202的投加量 大，廢水codcr的去除率會有所提高，但是當(dāng)h202投加量 增加到一定程度后，codc r的去除率會慢慢下降。因為在 芬頓反應(yīng)中h 202投加量增加，0h的產(chǎn)量會增加，貝'jcodcr 的去除率會升高，但是當(dāng)h202的濃度過高時，雙氧水會發(fā) 生分解，并不產(chǎn)

6、生輕基自由基。催化劑的投加量也有與雙 氧水投加量相同的情況，一般情況下，增加fe2+的用量， 廢水codc r的去除率會增大，當(dāng)fe2+增加到一定程度后。 codcr的去除率開始下降。原因是因為當(dāng)fe2+濃度低時， 隨著fe2+濃度升高，h202產(chǎn)生的0h增加；當(dāng)fe2 +的濃度 過高時，也會導(dǎo)致h202發(fā)生無效分解，釋放出02。在工程 實際中過氧化氫及催化劑的投加一般通過實驗后確定。2芬頓工藝在廢水處理中的運用近年來，隨著污水中污染物成分越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的 生化系統(tǒng)很難處理達(dá)標(biāo)。工藝芬頓試劑在工業(yè)廢水處理中 的廣泛應(yīng)用，用來處理難以降解的有機污染物。焦化廢水 焦化廢水中含有難生化降級的多稠環(huán)

7、芳桂和含氮雜環(huán)化合 物，廢水中生物毒性及抑制性物質(zhì)多，生化處理后廢水難 以達(dá)標(biāo)8 o傳統(tǒng)的a/0或a 2/0等方法難以實現(xiàn)焦化廢水 的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，釆用活性炭工藝處理有一定的效果，但 是運行成本較高而且會產(chǎn)生二次污染。由于芬頓工藝在處 理難降解有機物廢水的領(lǐng)域運用有叫廣泛的前景，李亞峰 9采用fenton反應(yīng)和活性炭吸附的組合工藝，可以將焦化 廢水的cod去除97%左右，岀水能夠達(dá)到污水排放一級標(biāo)準(zhǔn)。 采用fenton工藝處理cod為2000mg /l左右的焦化廢水，也 可以取得不錯的效果10 o印染廢水印染廢水具有色度高，cod濃度高，含鹽量高, 可生化性差的特點。芬頓試劑具有高氧化性特點，

8、可以使 部分難生物降解有機物轉(zhuǎn)換成可生化性好的物質(zhì)，并且可 以破壞染料中發(fā)色的基團(tuán)，降低色度，所以被廣泛應(yīng)用于 印染廢水的處理領(lǐng)域。采用芬頓的衍生工藝10 ,如微電 解-fen ton氧化工藝處理難降解蔥醍染整廢水，c 0d去除 率93%9 4%； b0d5去除率可達(dá)90%95%；出水色度也可去 除95 %96%。當(dāng)ph值為24時,h202投加量為30g/l, 催化劑投加量為h20 2的1/150時，可用fenton工藝處理 染料中間體h酸1 2的生產(chǎn)廢水，co d的去除率為50%o垃圾滲濾液垃圾滲濾液的有機物濃度非常高、并且大 部分屬于難生物降解有機物，其中還包含了很多有毒有害 物質(zhì)，氨氮濃度高、微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)，一般生化 處理工藝的復(fù)雜并且效果一般。研究發(fā)現(xiàn)13用fenton工 藝處理經(jīng)過生化處理后的垃圾滲濾液，出水水質(zhì)可達(dá)污水 排放二級標(biāo)準(zhǔn)。陳經(jīng)濤等14取圾填埋場經(jīng)過厭氧、好氧 處理后的滲濾液采用間歇反應(yīng)進(jìn)行了 fenton處理，研究發(fā) 現(xiàn)，fen ton工藝可以大大提高垃圾滲濾液的可生化性，為 后續(xù)進(jìn)一步生化處理提供了保障。芬頓工藝近年來在焦化廢水、印染廢水、垃圾滲濾液 等廢水