微電解-Fenton技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應用
工業(yè)廢水中大多含有結構復雜、有毒、有害、難以生物降解的有機物,治理困難。采用微電解-Fenton組合技術(shù),不僅操作方便,而且能大幅降低廢水中的COD并起到脫色、除臭等作用,降低后續工藝系統的負荷,在持久性有機污染物的氧化降解方面具有獨特的優(yōu)勢。
1、微電解法原理
微電解技術(shù)又稱(chēng)為鐵還原法、鐵碳法、零價(jià)鐵法,在廢水處理中得到了廣泛的研究和應用。微電解技術(shù)是通過(guò)對鐵屑和炭粒構成原電池的有效使用,在微電場(chǎng)作用下,帶電的膠體粒子會(huì )發(fā)生失穩、聚集,產(chǎn)生的亞鐵離子和[H]與多種污染物發(fā)生氧化還原反應,通過(guò)環(huán)狀物質(zhì)開(kāi)環(huán)、鏈狀大分子物質(zhì)斷鏈等打破有機物的分子結構,降低廢水的毒性,提高可生化性能。
把Scrapiron和Carbonparticles浸在酸性廢水中,進(jìn)行曝氣(即氧化和防止鐵屑硬化)。低電位的鐵變成了陽(yáng)極,高電位的碳變成了陰極。生成的Fe2+又被氧化成Fe3+,進(jìn)而逐漸進(jìn)行水解生成Fe(OH)3膠體絮凝劑,對水中的污染物進(jìn)行有效的絮凝、吸附,到達去除污染物的目的。
2、Fenton氧化反應
法國人H,J,HFenton在1893年發(fā)現使用亞鐵鹽和過(guò)氧化氫組合體系可以把多種有機化合物氧化成無(wú)機物。后人為了紀念他,把Fe2+和H2O2的結合稱(chēng)為芬頓試劑。Fenton試劑能夠對傳統廢水處理技術(shù)所不能解決的難降解有機物進(jìn)行有效的氧化分解。其本質(zhì)是通過(guò)Fe2+和H2O2產(chǎn)生的催化作用,生成了擁有高反應的活性羥基自由基(OH?)。對比一些常用的氧化劑來(lái)說(shuō),OH?自由基擁有更高氧化電極電位,如表1所示。
3、微電解-Fenton氧化組合工藝
鐵碳微電解與芬頓氧化法結合,在酸性條件下,以廢水為電解質(zhì)溶液,鐵為陽(yáng)極,含碳物質(zhì)為陰極,構成無(wú)數個(gè)細微原電池,在水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應,改變廢水中的許多有機物結構和特性,達到降解有機物的目的;微電解出水中含有大量的Fe2+,不僅節省了芬頓試劑中亞鐵離子的藥劑成本,而且使廢水中大分子有機物發(fā)生高級氧化反應,變成小分子有機物或直接被礦化為二氧化碳和水等無(wú)機物,同時(shí)產(chǎn)生了具有絮凝、吸附功能的Fe(OH)3,能進(jìn)一步提高廢水的處理效果。
4、微電解-Fenton技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應用
4.1 處理染料廢水
隨著(zhù)我國的紡織染料工業(yè)的快速發(fā)展,染料的產(chǎn)量大幅增加,伴隨而來(lái)的染料廢水的污染也成為了環(huán)境重點(diǎn)污染源之一。因染料廢水成分復雜,含有大量的有機物、無(wú)機鹽等,具有濃度高、色度深、毒性大、可生化降解性能差等特點(diǎn),采用常規的水處理工藝往往很難達到滿(mǎn)意的效果。針對目前的情況,出現了很多采用微電解-Fenton組合工藝處理染料廢水的研究。通過(guò)采用微電解、Fenton氧化分別處理某染料化工廠(chǎng)的生產(chǎn)廢水和微電解-Fenton聯(lián)合處理廢水的效果進(jìn)行分析得出:當進(jìn)水COD的質(zhì)量濃度在13~15g/L之間波動(dòng)時(shí),微電解、芬頓單獨處理時(shí)COD去除率在45%左右,聯(lián)合工藝的處理效率在75%以上,同時(shí)能顯著(zhù)的提高廢水的可生化性能,從生化性不到0.08提高到0.46,實(shí)現了難降解印染廢水的有效預處理。
4.2 處理垃圾滲濾液
居民生活水平的日益提高,生活垃圾成倍增長(cháng)導致的垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液量與日俱增,因此對垃圾滲濾液的處置問(wèn)題也是急需要解決的難題。陳愛(ài)梅等采用直接芬頓氧化、微電解正交實(shí)驗、微電解-Fenton串聯(lián)反應正交實(shí)驗處理常州市茶山垃圾轉運站垃圾滲濾液,通過(guò)一系列對比正交實(shí)驗后分析可知:在綜合成本核算和處理效果的前提下,微電解進(jìn)水pH為3.4,鐵刨花16g/L,活性炭12g/L,反應時(shí)間60min后,在微電解出水中加入0.06mol/L的FeSO4?7H2O,12.36ml/L的雙氧水,反應120min,COD去除率為88.39%,同直接Fenton氧化相比可減少75%的加藥量。
4.3 處理焦化廢水
鋼鐵企業(yè)在焦爐生產(chǎn)過(guò)程中排放的焦化廢水是一種典型的有毒難降解有機廢水,通常含有酚、氰、油、氨及大量有機物。目前我國主要是以傳統的A/O和A2/O生化處理工藝為主,并取得了一定的效果,由于工藝本身的處理能力以及廢水的復雜特性,出水難以達到行業(yè)的排放標準。通過(guò)對某大型鋼廠(chǎng)焦化廢水處理廠(chǎng)生化處理二級處理出水的深度處理,研究正交試驗與單因素試驗共同確定微電解-芬頓氧化反應的最佳反應條件:調整進(jìn)水pH值為2,反應時(shí)間為90min,鐵炭投加量為80g/L,鐵炭質(zhì)量比為3:1,反應結束后的出水投加2mL/L的H2O2,反應時(shí)間為30min,COD去除率達到51.9%以上,可達到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》(GB16171-2012)中間接排放標準的要求。明云峰等采用Fenton試劑-微電解法對化肥廠(chǎng)焦化廢水進(jìn)行深度處理,在最佳工藝條件下,COD、色度去除率分別為74.3%、96.9%,出水COD、色度均達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的一級排放標準。
5、結論
微電解-Fenton氧化聯(lián)合處理工業(yè)廢水,相比較單獨采用鐵碳微電解法、芬頓氧化法而言,對COD以及色度的去除效果更佳,尤其在對高濃度、高色度、難以生化的工業(yè)廢水進(jìn)行預處理時(shí),能有效提高廢水的可生化性能,降低廢水毒性,為后續的生化處理提供良好條件;而在對工業(yè)廢水的深度處理時(shí),對于尾水的COD和色度去除方面也有極大的優(yōu)勢。
此外,由于此項技術(shù)具有占地面積小、設備簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn),在污水廠(chǎng)提標改造或工業(yè)廢水應急處置等方面也具有極大的推廣應用價(jià)值。(來(lái)源:九江南大環(huán)保創(chuàng )新中心有限公司)