高浓度日用化工废水处理研究黄亮caj20190320143413129

2012年第8期广东化工第39卷总第232期·39·高浓度日用化工废水处理研究黄亮，田许华(广州市金龙峰环保设备工程有限公司，广东广州510000)[摘要]采用二级接触氧化–Fenton试剂法深度处理日用化工生产废水，研究结果表明：一级好氧生化段出水CODCr由276~436mg/L降到200~275mg/L以下，物化处理段采用Fenton化学氧化和絮凝沉淀去除残存的难降解有机物，CODCr除率达65%，最终出水CODCr达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准。[关键词]接触氧化；Fenton试剂；絮凝沉淀；日用化工废水[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2012)08-0039-02StudyonTreatmentofHighConcentratedChemicalWastewaterHuangLiang,TianXuhua(GuangzhouJinlongfengEnvironmentalProtectionandEquipmentEngineeringCo.,Ltd.,Guagnzhou510000,China)Abstract:ThecombinedprocessofContactoxidationandFentonoxidationwasusedtotreatthewastewaterofdaily-usechemicalindustry.Theresultindicatedthat:CODCrinoxygenbiochemicalsegmentwatercanbereducedfrom276~436mg/Lto200~275mg/L,physic-chemicalprocessingsegmentusedFentonchemicaloxidationandflocculationcoagulationprecipitationremovalremnantofdifficultdegradationorganic,andtheremovalrateofCODCrcanreach65%.ThefinalwaterleakagewaterqualityachievestheGuangdongProvincelocalstandardDischargelimitsofwaterpollutants(DB44/26-2001)secondtimeintervallevelstandard.Keywords:biologicalcontactoxidation；fentonreagent；flocculationandsedimentation；daily-usechemicalindustrywastewater某大型企业主要从事洗发水、护肤用品、牙膏等日化用品的生产。其废水主要来自生产线设备及反应釜的清洗废水等，主要成分烷基苯磺酸钠、油类、脂肪酸、醇类等[1]。废水中的主要污染物为CODCr、LAS、SS等，且水质波动较大，属于高浓度有机废水，分子结构复杂、处理难度大、制约因素多。现有废水处理工艺为：混凝–厌氧–好氧，生化处理系统停留时间约12h，且生化系统出水CODCr平均值在500mg/L左右。根据该公司的邀请，希望通过生化系统改造，使最终出水CODCr降至100mg/L。另厂区没有其他可供利用的占地，要求在原有处理系统的基础上进行改造。根据业主要求，针对废水特点，采用二级接触氧化–Fenton化学氧化–絮凝沉淀工艺进行试验，历时30天。考察系统的可行性、可靠性和稳定性，为工程设计及运行调试提供有价值的技术参数。1试验废水水质试验用日用化工废水取自该公司废水处理站一级接触氧化池出水。主要水质指标及排放标准见表1。表1废水水质指标及排放标准Tab.1wastewaterqualityobjectivesandemissionstandards分析项目CODCr/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)LAS/(mg·L-1)pH检测结果276~43676.5~10768~1045.1~7.87.0~7.4排放标准≤100≤30≤600.16~9由表1可以看出，BOD5/CODCr之比0.25~0.3之间，采用以生化处理为主，物化处理为辅的技术路线。2试验装置及分析方法2.1好氧生化处理试验实验为中试规模，进水流量为0.5m3/h，反应器采用钢板焊接，一体化长方体池形结构。长×宽×高=2.7m×1.0m×3.0m。接触氧化池停留时间10h，斜管沉淀池停留时间为2h。接触氧化反应器[2]内装填弹性组合填料，供生物膜附着其上生长。填料容积负荷0.7kgCODCr(m3·d)。斜管沉淀池采用Φ50塑料蜂窝斜管，起固液分离作用。好氧池采用微孔曝气充氧，供气量11m3/h，DO保持在2.0~4.0mg/L，接种污泥取自该公司废水处理站二沉池污泥。反应器中污泥浓度控制在2500~3000mgVSS/L，采用连续进水方式。2.2物化后处理试验Fenton氧化法，其实质是二价铁离子(Fe2+)和双氧水之间的链式反应催化生成•OH自由基，基本作用原理如下[3-4]：Fe2++H2O2→Fe3++HO•+OH-(1)Fe3++H2O2→Fe2++HO2•+H+(2)HO2•+H2O2→O2+H2O+HO•(3)RH+HO•→R•+H2O(4)R•+Fe3+→R++Fe2+(5)R++O2→ROO+→CO2+H2O(6)采用Fenton化学氧化–絮凝沉淀工艺对生化出水进行后续处理,先利用Fenton试剂的强氧化能力氧化分解生化处理后遗留的难降解有机物。由亚铁离子与过氧化氢组成的体系也称芬顿试剂，两者在适当的pH下(2.5~3.5)会反应产生氢氧自由基(·OH),而氢氧自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应,可分解氧化有机物,进而降低废水中生物难分解的CODCr。由于Fe2+与H2O2反应会形成Fe3+，必须于中和池中将pH调整至中性以形成Fe(OH)3，并于慢混池中藉助polymer聚集成大颗粒，于化学沈淀池中去除。由于Fe3+本身就是非常好的混凝剂，所以在这个过程中除了将Fe(OH)3分离去除外，同时对色度、SS及胶体(Colloid)也具有非常好的去除功能。使最终出水达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准。试验仪器及药剂：85-2控温磁力搅拌器，pHS-5型酸度计，光学显微镜，溶氧仪，电子分析天平。FeSO4•7H2O(配成10%浓度)、30%H2O2和粉状PAM药剂(配成0.1%浓度)。试验步骤：(1)用量杯分别取2个水样至500mL烧杯中；(2)用浓硫酸调整2个烧杯中的废水pH＝3左右；(3)依次往2个烧杯中分批次加入FeSO4·7H2O及H2O2，用玻璃棒快速搅拌1min，然后反应1h；(4)用碱液调整2个烧杯中的废水pH＝9.5~10之间；(5)依次往2个烧杯中加入1mL的聚丙烯酰胺溶液，用玻璃棒快速搅拌1min后再慢搅2~5min；(6)静置沉淀30min后取烧杯中上清液检测CODcr及BOD5。2.3分析方法主要理化指标分析方法见表2。[收稿日期]2012-06-04[作者简介]黄亮(1981-)，男，安徽舒城人，本科，工程师，主要从事环境工程设计及运营管理。广东化工2012年第8期·40·。10.2110.2210.2310.2410.2510.2610.27200220240260280300320340360380400420440CODCr/(mg.L-1)日期进水CODCr出水CODCr图1二级接触氧化工艺对CODcr去除效果Fig.1CODCrremovalofsecond-stagecontactoxidationprocess由图1可知，中试系统进水CODCr最高为436mg/L，最低为276mg/L。经过二级好氧处理，出水CODCr最高为275mg/L，最小为200mg/L。生化系统对CODCr平均去除率在32%左右。3.2芬顿试验结果影响Fenton法氧化反应效果与速率的因子有下列几项：(1)反应物本身的特性；B、H2O2的剂量；C、Fe2+的浓度；D、pH；E、反应时间；F、温度等。去除CODCr需要H2O2理论当量E可按下式计算：E=(CCODcr÷103)×(34÷16)(g/L)实验研究中，将单因子分析与正交试验因子优化两种方法相结合来设计实验方案，在静态试验的基础上开展稳态试验，分别对pH、反应时间、H2O2投量与有机物浓度之比、H2O2投量与Fe2+投量之比(摩尔比)等几个主要影响因素进行探讨，试验结果见图2、3。由图(2)可知，进水pH=3时，CODCr去除率最高。因此，pH对Fenton试剂的影响较大，pH过高或过低都不利于•OH的产生。从图(3)可见，随着H2O2的投加量增加，CODCr去除率呈上升趋势。这是因为双氧水投加量增大，有利于反应(2)进行，产生更多的·OH。但过量的双氧水会与·OH反应，造成·OH消耗，同时废水中残留的双氧水在检测CODCr时会被重铬酸钾氧化，造成测得的CODCr浓度偏高，从而影响去除效果。考虑废水的治理成本及系统的稳定性，确定最佳反应条件为：当生化出水CODCr≤250mg/L时，进水pH=3，HRT=60min，H2O2/CODCr=2.5，H2O2/Fe2+=3∶1。对应的CODCr的去除率约为60%。当生化出水250≤CODCr300mg/L时，进水pH=3，HRT=60min，H2O2/CODCr=3，H2O2/Fe2+=4∶1。对应的CODCr的去除率约为65%以上。4经济分析本处理系统直接运行成本主要包括电费和药剂费(双氧水、七水硫酸亚铁、硫酸、石灰、PAM)，处理成本约为3.50元/m3。12345620304050607080CODCr去除率/%pH图2进水pH对Fenton氧化的影响Fig·2EffectofinfluentpHonFentonreagentoxidation1.52.02.53.03.5253035404550556065CODCr去除率/%H2O2/CODCrH2O2/Fe2+=2:1H2O2/Fe2+=3:1H2O2/Fe2+=4:1图3H2O2∶CODCr、H2O2:Fe2+对Fenton氧化的影响Fig·3EffectofH2O2:CODCrandH2O2:Fe2+onFentonreagentoxidation5结论与建议(1)高浓度日化废水经二级生化处理后，CODCr由276~436mg/L降到200~275mg/L以下，废水中可生化降解物质基本得到去除。(2)Fenton化学氧化–絮凝沉淀工艺能有效去除废水中生化处理不能降解的有机物，CODCr去除率达65%，出水CODCr、BOD5分别为96mg/L、30mg/L，满足广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准。参考文献[1]张天胜，厉明蓉．日用化工废水处理技术及工程实例[M]．北京：化学工业出版社，2002．11-15．[2]MarinaS，HrvojeK，NatalijaK．Treatmentofsimulatedindustrialwastewaterbycontactoxidationprocess：PartII．Thedevelopmentofmechanisticmodel[J]．ChemicalEngineeringJournal，2007，