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难降解工业废水处理Fenton氧化技术
Fenton氧化技术是高级氧化技术中的一种，同样是以产生氧化性极强的羟基自由基(OH·)为目的，利用羟基自由基(OH·)对反应底物选择性低、反应时间快速、对有机物能够彻底矿化的特点去除难降解有机物。1、Fenton氧化技术分类依据氧化过程中产生羟基自由基(OH·)方式的不同，可以将Fenton氧化技术分为三类。1.1Fenton试剂反应Fenton试剂及H2O2/Fe2+，其中Fe2+为产生羟基自由基(OH·)的催化剂，详细反应如式(1)所示。该反应一般在酸性条件下进行，出水的pH值较低，需要回调pH值后才能排放，该法的一个缺点是在回调pH过程中简单产生大量铁泥。1.2光Fenton法为了提高羟基自由基(OH·)的产率引入光催化，常见的光催化为UV(紫外线)、可见光等。1.3电Fenton法电Fenton法的本质是利用电化学反应产生的Fe2+和H2O2作为Fenton试剂原料的来源。2、氧化技术在难降解工业废水中的应用2.1焦化废水焦化废水一般排放量较大，污染物成分简单多变，含有酚类化合物、氰化物、多环芳香烃化合物等常规处理工艺难以降解的有机物。采纳生化法处理时，由于焦化废水中含有有毒物质较多，经常会对生化池中的微生物造成威逼，因此出水水质很难达标，若将其排放到水环境中会对水生物造成毁灭性危害。难降解废水经过传统的Fenton法处理后，人们需要对其pH进行调整，之后才能排放。其间会产生大量的含铁污泥，造成资源铺张，也大大提高了废水处理成本。磁纳米Fenton法是对传统Fenton法的改进，用磁纳米Fe3O4作为二价铁离子的供体。针对传统方法处理焦化废水出水水质不达标的现象，杨乐等采纳改进后的磁纳米Fenton法与传统的Fenton法处理辽宁省本溪市某钢铁厂生化池的废水，并分析对比了两种方法去除效果及适用性。试验结果表明，采纳磁纳米Fenton法时，磁纳米投加量为0.5g/L，30%的双氧水投量为1.0mL/L，对废水经过2h处理后，最优pH值在2.5时对焦化废水的COD(化学需氧量)、挥发性酚类有机物的去除效率达到最大，分别为80%、99%。同时，杨乐等考察了在最优pH条件下，不同双氧水投加量对COD和挥发性酚类有机物去除效果的影响。随着双氧水投加量的增加，挥发性酚类有机物的去除效率渐渐增大并趋于稳定，当双氧水的投加量在1.0mL/L以上时，其去除率高达99%，而COD的去除率随双氧水投加量的增加会消失一个极值。不同磁纳米催化剂的投加量对COD和挥发性酚类有机物的去除效果具有相像的规律性，随着催化剂的增加，去除效率渐渐趋于稳定。与传统Fenton法相比，磁纳米Fenton法具有投药量少、产生剩余污泥量小、资源可回收的优点，显示出了良好的经济效益。2.2酒精废水酒精废水经过常规的厌氧好氧处理后，COD出水仍旧高达6000mg/L，难以达到尾水处理水质标准。周小波等采纳Fenton氧化法对某酒精厂生化处理后的废水进行处理。讨论结果表明，pH值越低，COD的去除率越高，当pH值小于3.5时，出水COD值小于550mg/L，COD去除率超过30%。Fenton试剂的投加量对废水的pH值有肯定影响，双氧水的投加量固定为600mg/L时，pH值随着硫酸亚铁盐投加量的增加而减小，当固定硫酸亚铁盐的投加量为350mg/L时，双氧水的投加量与废水pH值的变化没有影响。当硫酸亚铁盐的投加量为450mg/L时，双氧水的投加量为300mg/L时，出水的COD可降至250mg/L。出水色谱质谱分析结果表明，传统的厌氧好氧生物处理后的酒精废水以脂肪烃和醇类等大分子有机物为主，所占总化合物质量百分比为45%、29%。而Fenton氧化出水后的有机物以醇类、醛类等小分子有机物为主，所占总化合物质量百分比为70%、11%。因此，Fenton氧化技术在处理酒精废水时具有明显的优势。2.3印染废水染料废水的成分日趋简单。印染行业每天都排放大量的废水，全国印染废水排放量高达30～40万t/d。印染废水具有高色度、高有机物、pH变化大、生化需氧量(BOD)高、固体悬浮物(SS)含量大等特点，如表1所示，它属于难降解工业废水，常规的物理吸附法、化学、混凝、电解等以及生物处理法很难对其处理达标。传统的Fenton氧化技术所产生的羟基自由基效率较低，为了提高羟基自由基的产率以及废水中难降解物质的去除效果，该技术常与其他技术进行耦合使用。王玉番等采纳超声、紫外技术与传统的Fenton氧化技术进行耦合，用US/UV-Fenton技术对模拟印染废水与实际印染废水进行处理。亚甲基蓝模拟印染废水去除试验结果表明，在色度去除以及COD去除方面，US/UV-Fenton技术的去除效率均高于传统的