Fenton氧化技术在高含盐量高COD废水处理中的应用研究

环境卫生工程　２０１７年４月第２５卷第２期　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓａｎｉｔａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｐｒｉｌ　２０１７，Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．２　Ｆｅｎｔｏｎ氧化技术在高含盐量高ＣＯＤ废水　处理中的应用研究　

甄胜利，李驳，马文臣，桑华俭，张曼　（北京高能时代环境技术股份有限公司，北京　１０００９５）　

【摘要】采用Ｆｅｎｔｏｎ高级氧化技术对含盐量ＴＤＳ≥３×１０　ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ≥１　ｘ　１０　ｍｇ／Ｌ、色度大于２　５００倍的污　水进行处理，以达到去除ＣＯＤ和色度，消除水体异味的目的。研究结果表明：Ｆｅｎｔｏｎ高级氧化工艺对该超高含盐　量、高ＣＯＤ的污水进行处理的最佳工艺参数为ｐＨ为３左右（±０．２），ｎ（Ｈ＇ｏ２）　：ｎ（Ｆｅ　）投加比为２：１；反应　停留时间为２　ｈ；中试实验过程中，出水ＣＯＤ去除率稳定保持在７０％ｖＸ上，且色度去除率大于８０％，系统运行结果　完全达到了该水体现阶段处理要求；相比较其它处理工艺，Ｆｅｎｔｏｎ高级氧４ｅ，＿ｒ－艺在该类废水的处理中具有运行稳定，　设备维护简单，操作简单易行，投资和运行综合成本较低等优点。　【关键词】Ｆｅｎｔｏｎ氧化；高含盐量；高ＣＯＤ；低成本　中图分类号：Ｘ７０３．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｆｅｎｔｏｎ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｓａｌｉｎｉｔｙ　ａｎｄ　Ｈｉｇｈ　ＣＯＤ　Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　Ｚｈｅｎ　Ｓｈｅｎｇｌｉ，Ｌｉ　Ｑｉｎ，Ｍａ　Ｗｅｎｃｈｅｎ，Ｓａｎｇ　Ｈｕａｊｉａｎ，Ｚｈａｎｇ　Ｍａｎ　（Ｂｅｉｊｉｎｇ　ＧｅｏＥｎｖｉｒｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ。Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９５）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｗｅ　ｕｓｅｄ　Ｆｅｎｔｏｎ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｏＨｕｔｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｎｔａｉｎｓ　ＴＤＳ　３×　１０　ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ　１×１０　ｍｇ／Ｌ　ａｎｄ　ｃｏｌｏｒｉｔｙ　ｏｆ２　５００　ｔｉｍｅｓ，ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ＣＯＤ　ａｎｄ　ｃｏｌｏｒｉｔｙ，ａｎｄ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｔｈｅ　ｏｄｏｒ　ｏｆｗａｔｅｒ．　Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　Ｆｅｎｔｏｎ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓａｌｉｎｉｔｙ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ＣＯＤ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ｐＨ　ｗａｓ　３（±０．２）；ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆｎ（Ｈ２Ｏ２）：ｎ（Ｆｅ　）ｗａｓ　２：１　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｉｄｅｎｃｅ　ｔｉｍｅ　ｗａｓ　２　ｈｏｕｒｓ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｉｌｏｔ　ｔｅｓｔ，ｔｈｅ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ＣＯＤ　ｗａｓ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ａｔ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　７０％，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｃｏｌｏｒｉｔｙ　ｗａｓ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　８０％．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｔ　ｔｈｉｓ　ｓｔａｇｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔＯ　ｏｔｈｅｒ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，Ｆｅｎｔｏｎ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｔａｂｌｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｅａｓｙ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ｓｉｍｐｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，　ｌｏｗ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｓｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】Ｆｅｎｔｏｎ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｈｉｇｈ　ｓａｌｉｎｉｔｙ；ｈｉｇｈ　ＣＯＤ；ｌｏｗ　ｃｏｓｔ　

Ｆｅｎｔｏｎ高级氧化处理工艺通过产生强氧化性的　羟基自由基（・ＯＨ），对水体中的有机物进行高效　的氧化，且具有非常好的脱色效果【ｉ引。Ｆｅｎｔｏｎ氧　化工艺在织染废水、造纸废水以及化工废水深度　处理领域得到了广泛的工程应用［　］，目前，利用　Ｆｅｎｔｏｎ等高级氧化技术来进行制药废水、垃圾渗沥　液膜浓缩液等高含盐量、高ＣＯＤ废水的实验室研　究较多［　］，但是实际工程应用研究却较少。笔者　以Ｆｅｎｔｏｎ氧化工艺为基础，针对此类废水设计了　一套完整的中试实验装置，并以腾格里沙漠附近　某工业园区排放的高含盐量、高ＣＯＤ废水作为处　理目标，进行此类废水的Ｆｅｎｔｏｎ氧化中试实验。　收稿日期：２０１６—１１－２２　在中试过程中，对系统运行的工艺参数进行优化。　１试验部分　１．１试验工艺流程　该中试实验地点为腾格里沙漠某工业园区某　化工厂内。本试验工艺流程分为３个部分：Ｆｅｎｔｏｎ　氧化单元、中和反应单元、沉淀和污泥处理单元。　废水从调节池经过提升后进人到Ｆｅｎｔｏｎ氧化塔内，　通过氧化对ＣＯＤ和色度进行去除；氧化单元出水　通过中和和混凝以后，进入到沉淀池中；沉淀池　出水自流进入清水池后，部分回流到氧化单元前　端对进水进行调质，部分回注到厂区的蓄水池中。　废水处理产生的污泥则通过板框脱水后进人固废　填埋场填埋。当系统运行稳定超过１　ｈ后记录系统　运行数据，并采集废水、清水池出水水样测定。　试验分析中测试水样组按照时间依次排序。　中试工艺流程见图１。　

图１　中试工艺流程　主要实验设备：Ｆｅｎｔｏｎ氧化塔１台；中和反应　槽１台；竖流沉淀池ｌ台；清水池１台；小型板框　压滤机１台，加药装置４套，水泵和污泥泵若干台，　所有单体材质均为碳钢喷涂聚脲防腐。数据检测方　法参照ＧＢ／Ｔ　１１９１４－－１９８９、ＧＢ／Ｔ　１１９０３－－１９８９等。　１．２进出水水质指标　进水水质指标如表１所示。进水的颜色为黑　褐色，有恶臭。　表ｌ进水水质指标　

根据工业园区管委会和当地环保部门的要求，　分为２阶段来对该废水进行处理，在现阶段高级　氧化水处理设备的出水要求ＣＯＤ去除率大于　６０％，色度低于５００倍。故中试实验的Ｆｅｎｔｏｎ氧　化系统出水指标定为：ＣＯＤ４４　０００　ｍｇ／Ｌ、色度低　于５００倍；第２阶段的处理要求ＣＯＤ≤５００　ｍｇ／Ｌ，　色度≤８０倍，基本达到ＣＪ　３４３－－２０１０污水排人城　镇下水道水质标准。　１．３试验设计及内容　本实验设计的处理量为２　ｔ／ｈ，主要针对Ｆｅｎｔｏｎ　氧化在高含盐量、高ＣＯＤ废水处理运行过程中的　工艺参数进行优化调整，并最终得出最优运行条　件，为实际工程项目的设计、建设和运行提供依　据。考虑到污水ＣＯＤ浓度较高，药剂投加量较大，　为了降低中和反应槽出水的ｓｓ含量，采取清水池　部分出水回流到氧化塔前端，对原水进行调质的　运行方式，对系统运行参数不产生实质的影响。　２试验结果与分析　２．１　ｐＨ对氧化效率的影响　Ｆｅｎｔｏｎ氧化受ｐＨ的变化影响较大，ｐＨ过高　或者过低多会对Ｆｅｎｔｏｎ氧化产生抑制作用，在温　度为２５￣Ｃ、Ｈ：０　投加量为５　０００　ｍｇ／Ｌ（理论投加　量为１６　２００　ｍｇ／Ｌ）、ｎ（ｎ：Ｏ：）：ｎ（Ｆｅ２＋）＝２：１、氧化停　留时间不变的条件下，考察ｐＨ对处理效果的影　响。由图２可知，ｐＨ在３．０左右时，Ｆｅｎｔｏｎ氧化　的效率最高。当ｐＨ大于５时，ｐＨ的升高不仅抑制　了・ＯＨ的产生，且会使溶液中的Ｆｅ　以氢氧化物　

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓａｎｉｔａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｐｒｉｌ　２０１７，Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．２　的形式沉淀而失去催化能力；而当ｐＨ为２时，由　于溶液中的Ｈ＋浓度过高，反应Ｆｅ２＋＋Ｈ：Ｏ　一　Ｆｅ　＋＋Ｈ０・＋Ｈ＋将受抑制，且生成的Ｆｅ（ＤＩ）不能在　后续的连锁反应中顺利地被还原为Ｆｅ（１１），导致　催化反应受到影响。因此，Ｆｅｎｔｏｎ氧化该废水的最　优ｐＨ条件为３左右［　。　

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Ｉ　Ｚ　３　４　５　ｂ　ｐＨ　图２　ｐＨ对ＣＯＤ去除的影响　

２．２停留时间对氧化效率的影响　Ｆｅｎｔｏｎ氧化作为重要的工业废水深度处理技术，　在造纸、印染污水处理领域被广泛使用。从实际工　程项目的运行情况来看，Ｆｅｎｔｏｎ氧化单元的停留时　间为３０　６０　ｍｉｎ为宜。但在本中试实验中，由于添　加的Ｆｅｎｔｏｎ氧化试剂量较大，因而需要对停留时间　的影响进行研究。如图３所示，在温度为２５℃、　Ｈ２Ｏ２投加量为１８　０００　ｍｇ／Ｌ、ｎ（ｒＩ２Ｏ２）：ｎ（Ｆｅ　）＝２：１、　ｐＨ　３的条件下，当停留时间小于２ｈ时，随着氧化　单元停留时间的增加，ＣＯＤ的去除率不断增加；当　停留时间大于２　ｈ时，ＣＯＤ的去除率随着停留时间　的增加并没有明显的增加，进入到平台期。通过该　实验研究可以得出，在Ｆｅｎｔｏｎ氧化实际添加量增加　后，应适当延长氧化单元的停留时间，以增加ＣＯＤ　的去除率，并减少药剂的投加量，具体停留时间应　根据废水水质不同，通过现场实验来确定。在本中　试实验中，Ｆｅｎｔｏｎ氧化单元的停留时间为２　ｈ。　

８　繁　丑　

图３停留时间对ＣＯＤ去除的影响　

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