Fenton试剂氧化法处理纺织厂过程废水应用研究

SCIENTIST8科学前沿论坛纺织厂废水具有COD高、气味难闻、成分复杂、难降解的特点[1-3]，随着我国对纺织行业排放废水的控制和排放标准的实施，很多企业在处理废水气味和COD应用时在控制参数和使用效能上遇到了一些难题，废水处理的技术急需提高，我们SRP项目小组本次采用Fenton氧化技术法对纺织厂生产过程废水进行预处理，主要通过处理前后的COD的去除率的检测结果进行分析讨论，对Fenton试剂氧化处理法在纺织厂生产过程废水的最佳应用条件进行了深入研究，以期为纺织企业废水处理工艺应用提供更好的参数依据。1实验部分1.1实验材料1）供试废水及主要试剂。实验废水样品取自广州市某纺织厂。生产过程废水样品的COD约为30000-40000mg/L，使用时根据具体情况进行稀释后实验。30%过氧化氢和FeSO4·7H20均为分析纯。硫酸、氢氧化钠均为分析纯。2）主要设备。COD检测仪、pH计、搅拌器等。1.2试验方法及步骤1）COD去除率计算公式如下：%100×−空白样品空白CODCODCOD2）酸碱对水样COD及气味的影响、Fenton试剂氧化+紫外光处理和30%双氧水+紫外光处理方法对COD去除效果对比。（1）酸碱对水样COD与气味的影响：取1mL水样稀释10倍作空白对照溶液同时进行实验。取一份100mL废水中加入稀硫酸调节pH=1.0，加热沸腾30min，闻气味，测COD；另取一份100mL废水中加入氢氧化钠溶液调节pH=14.0，加热沸腾30min，闻气味，测COD，进行三次重复实验。（2）Fenton试剂+紫外光处理对于水样中COD的降低效果和单加入30%双氧水+紫外光处理方法进行对比试验。取水样1000mL，分为两组各500mL，其中一组调pH=3.0铁碳曝气电解30min后，加入30%过氧化氢3mL，紫外灯照2h，调pH=7.0，混凝，测COD；另一组调pH=3.0铁碳曝气电解30min后，加入30%过氧化氢3mL，2.5gFeSO4·7H20，紫外灯照2h，调pH=7.0，混凝，测COD。同时检测空白废水溶液，进行三次重复实验。3）不同Fenton试剂配比对COD的处理效果对比。取水样稀释5倍后，取1mL稀释10倍作为空白，分别取水样500mL于烧杯调pH=3，根据查找资料，确定了4组配比的试剂进行实验[1-4,7]。第1组Fenton试剂配比位加入3mL30%双氧水与FeSO4·7H2O4.5g，第2组加入3mL30%双氧水与FeSO4·7H2O2.5g，第3组Fenton试剂配比位加入10mL30%双氧水与FeSO4·7H2O4.5g，第4组加入10mL30%双氧水与FeSO4·7H2O2.5g，反应2小时调pH=7过滤取1mL稀释100倍测COD，进行三次重复实验。4）不同pH值对COD的处理效果对比。取水样稀释5倍后，取1mL稀释10倍作为空白，第1组调pH=1，第1组调pH=2，第3组调pH=3，第4组调pH=4，第5组调pH=5，第6组调pH=6，加入10mL30%双氧水与FeSO4·7H2O2.5g，反应2小时调pH=7过滤取1mL稀释100倍测COD，三次重复实验。5）Fenton试剂氧化处理水样COD随时间的变化关系。取水样稀释5倍后，分别取水样500mL于烧杯调pH=2～3，加入FeSO4·7H2O2.5g与30%H2O210mL，反应2小时，分别在20min、40min、60min、80min、100min、120min时取样调pH=7过滤，取1mL稀释100倍测COD。取1mL水样稀释10倍作空白对照溶液同时进行实验，三次重复实验。6）Fenton试剂在优化的条件下改变投料方式对COD的处理效果对比。取水样稀释5倍，分别取水样500mL于烧杯调pH=2～3，加入FeSO4·7H2O2.5g，第1组加入10mL30%双氧水，第2组在0、15、30、45、60min时均匀加入2mL的30%双氧水，共加入双氧水10mL，反应100min，调pH=7过滤取1mL稀释100倍测Fenton试剂氧化法处理纺织厂过程废水应用研究孙凯，汪士愉华南理工大学环境与能源学院，广东广州510006摘要以纺织厂工艺过程中产生的废水作为研究材料，通过单因素效果对比试验，对Fenton氧化法处理纺织厂废水应用条件优化进行了研究。考察了Fenton氧化处理法不同参数条件对降低废水COD的影响，对比了酸碱条件下对水样中COD和气味的影响，对比了Fenton试剂+紫外光处理对于水样中COD的降低效果明显优于单30%双氧水+紫外光处理，确定了纺织厂过程废水采用Fenton试剂氧化法预处理的最佳条件，FeSO4·7H2O加入量为25g/L，30%双氧水加入量为100ml/L，pH值控制在2～3，反应时间确定为100min为最佳，此时COD去除率在60%左右；实验还证实了投料方式对COD的处理效果无明影响。关键词Fenton氧化法；纺织厂废水；COD；气味中图分类号X7文献标识码A文章编号2095-6363（2017）04-0008-03作者简介：孙凯，华南理工大学环境与能源学院。汪士愉，华南理工大学环境与能源学院。2017年第4期SCIENTIST9COD。取1mL稀释10倍作为空白，做三次重复实验。2结果与分析酸碱对水样COD与气味的影响、Fenton试剂氧化法和30%双氧水+紫外光处理方法对COD去除效果对比，如下所述。1）酸碱对水样COD与气味的影响实验结果及分析。如表1所示。表1酸碱对水样COD与气味的影响实验结果试验次数检测项目试验结果空白对照原液加酸pH=1.0加碱pH=14.01气味及外观有气味有明显酸味，加热无变化气味无变化，加热有白色不溶物，冷却后溶解COD（mg/L）3.05×1043.51×1042.71×1042气味及外观有气味有较大酸味，加热无变化气味无变化，加热有白色不溶物，冷却后溶解COD（mg/L）3.09×1043.50×1042.74×1043气味及外观有气味有加大酸味，加热无变化气味无变化，加热有白色不溶物，冷却后溶解COD（mg/L）3.15×1043.54×1042.74×104结果可见，加酸后气味有明显酸味，加热后气味无明显变化，COD略有升高；加碱气味无明显变化，沸腾时冒白烟，加热后出现白色固体，有浆糊味，冷却后固体部分再次溶解，COD略有降低。2）Fenton试剂+紫外光处理对于水样中COD的降低效果和单30%双氧水+紫外光处理方法进行对比试验结果分析，如表2所示。表2Fenton试剂+紫外光处理和单30%双氧水+紫外光处理方法对比结果试验次数检测项目试验结果空白对照原液30%双氧水+紫外光处理Fenton+紫外光处理1COD（mg/L）3.05×1042.53×1041.59×1042COD（mg/L）3.09×1042.61×1041.62×1043COD（mg/L）3.15×1042.55×1041.60×104COD平均去除率（%）17.2248.22由COD去除率结果可见，Fenton+紫外光处理对于水样中COD的降低效果明显优于单30%H202+紫外光处理。3）不同Fenton试剂配比对COD的处理效果结果分析，如表3所示。结果明显看出，第4组10mL30%双氧水+FeSO4·7H2O2.5g，对COD的处理效果明显最佳。根据实验稀释倍数，折合废水原液配比为，FeSO4·7H2O加入量为25g/L，30%双氧水加入量为100ml/L。4）不同pH对COD的处理效果结果分析，如表4、图1所示。表3不同Fenton试剂配比对COD的处理效果结果试验次数检测项目试验结果空白对照原液第1组（3mL30%双氧水+FeSO4·7H2O4.5g）第2组（3mL30%双氧水+FeSO4·7H2O4.5g）第3组（10mL30%双氧水+FeSO4·7H2O4.5g）第4组（10mL30双%氧水+FeSO4·7H2O4.5g）1COD（×104mg/L）3.092.652.142.011.342COD（×104mg/L）3.122.702.122.061.393COD（×104mg/L）3.082.662.122.021.32平均COD（×104mg/L）3.102.672.132.031.35COD去除率（%）13.8731.2934.5256.46表4不同pH对COD的处理效果结果试验次数检测项目试验结果空白对照原液pH=1pH=2pH=3pH=4pH=5pH=61COD（×104mg/L）3.092.241.231.281.381.451.462COD（×104mg/L）3.122.281.251.261.421.451.493COD（×104mg/L）3.082.261.241.251.401.451.44平均COD（×104mg/L）3.101.641.241.261.401.451.46COD去除率（%）27.0960.059.3554.8453.2352.90SCIENTIST10科学前沿论坛不同pH值对废水COD处理效果趋势分析图27.096059.3554.8453.2352.9010203040506070123456pH值COD降低率（%）图1不同pH值对废水COD去除率效果趋势分析图结果对比可见，pH值虽然对方法处理无较大影响，Fenton试剂氧化法原理要求在酸性环境下，最佳在2～4之间[4-7]，由于本文研究的废殊，水特从结果可看出pH值控制在2～3为最佳。5）比较Fenton试剂氧化法处理水样随时间的变化关系结果及分析，如表5、图2所示。时间对废水处理COD降低率趋势分析图15.4823.2334.1945.8160.3258.7101020304050607020min40min60min80min100min120min反应时间（min）COD降低率（%）图2时间对废水处理COD去除率关系趋势分析图结果可见，随着时间的增加，COD值有明显减少趋势，到100min左右接近最小值，确定反应最佳时间为100min。6）Fenton试剂在优化的条件下改变投料方式对COD的处理效果对比结果分析，如表6所示。结果对比可见，没有明显区别，可以证实两种投料方式对COD的处理效果无明显影响。3结论针对来自广州某纺织工厂的车间生产过程废水，在实验的条件下进行Fenton氧化法处理。结果显示：1）加酸后气味有明显酸味，加热后气味无明显变化，COD略有升高；加碱气味无明显变化，沸腾时冒白烟，加热后出现白色固体，有浆糊味，冷却后固体部分再次溶解，COD略有降低。Fenton+紫外光处理对于水样中COD的降低效果明显优于单30%H202+紫外光处理。2）确定了纺织厂废水采用Fenton试剂氧化法处理的优化条件，FeSO4·7H2O加入量为25g/L，30%双氧水加入量为100ml/L，pH值控制在2～3，反应时间确定为100min为最佳，此时COD去除率在60%左右；证实了在优化的条件下，投料方式对COD的处理效果无明显影响。表6投料方式对COD的处理效果对比结果试验次数检测项目试验结果空白对照原液第1组(一次性投料)第1组（多次性投料）1COD（×104mg/L）3.051.251.242COD（×104mg/L）3.091.231.283COD（×104mg/L）3.151.261.32平均COD（×104mg/L）3.101.251.28COD平均去除率（%）------59.6758.70参考文献[1]孙祥，黄得庆.多级Fenton氧化和混凝组合工艺处理高浓度高盐对氨基苯酚生产废水研究[J].广东化工，2013，9（40）：129-130.[2]何兰.染料[M].北京：化学工业出版社，2004.[3]刘胜利，王爱杰，任南琪，等.水解/酸化/好氧工艺处理染料生产废水[J].中国给水排水，2005，21（4）：50-52.[4]陈胜兵，何少华，娄金生，等.Fenton试剂的氧化作用机理及应用[J].环境科学与技术，2004，27（3）：111-113，116.[5]王春