微電解-Fenton技術在工業(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，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(xù)工藝系統(tǒng)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

　　微電解技術又稱為鐵還原法、鐵碳法、零價鐵法，在廢水處理中得到了廣泛的研究和應用。微電解技術是通過對鐵屑和炭粒構成原電池的有效使用，在微電場作用下，帶電的膠體粒子會發(fā)生失穩(wěn)、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，通過環(huán)狀物質開環(huán)、鏈狀大分子物質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，進行曝氣(即氧化和防止鐵屑硬化)。低電位的鐵變成了陽極，高電位的碳變成了陰極。生成的Fe2+又被氧化成Fe3+，進而逐漸進行水解生成Fe(OH)3膠體絮凝劑，對水中的污染物進行有效的絮凝、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(xiàn)使用亞鐵鹽和過氧化氫組合體系可以把多種有機化合物氧化成無機物。后人為了紀念他，把Fe2+和H2O2的結合稱為芬頓試劑。Fenton試劑能夠對傳統(tǒng)廢水處理技術所不能解決的難降解有機物進行有效的氧化分解。其本質是通過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說，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，以廢水為電解質溶液，鐵為陽極，含碳物質為陰極，構成無數(shù)個細微原電池，在水溶液中發(fā)生電化學反應，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(jié)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機物，同時產(chǎn)生了具有絮凝、吸附功能的Fe(OH)3，能進一步提高廢水的處理效果。

　　4、微電解-Fenton技術在工業(yè)廢水處理中的應用

　　4.1 處理染料廢水

　　隨著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，伴隨而來的染料廢水的污染也成為了環(huán)境重點污染源之一。因染料廢水成分復雜，含有大量的有機物、無機鹽等，具有濃度高、色度深、毒性大、可生化降解性能差等特點，采用常規(guī)的水處理工藝往往很難達到滿意的效果。針對目前的情況，出現(xiàn)了很多采用微電解-Fenton組合工藝處理染料廢水的研究。通過采用微電解、Fenton氧化分別處理某染料化工廠的生產(chǎn)廢水和微電解-Fenton聯(lián)合處理廢水的效果進行分析得出：當進水COD的質量濃度在13~15g/L之間波動時，微電解、芬頓單獨處理時COD去除率在45%左右，聯(lián)合工藝的處理效率在75%以上，同時能顯著的提高廢水的可生化性能，從生化性不到0.08提高到0.46，實現(xiàn)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，生活垃圾成倍增長導致的垃圾填埋場的滲濾液量與日俱增，因此對垃圾滲濾液的處置問題也是急需要解決的難題。陳愛梅等采用直接芬頓氧化、微電解正交實驗、微電解-Fenton串聯(lián)反應正交實驗處理常州市茶山垃圾轉運站垃圾滲濾液，通過一系列對比正交實驗后分析可知：在綜合成本核算和處理效果的前提下，微電解進水pH為3.4，鐵刨花16g/L，活性炭12g/L，反應時間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(tǒng)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。通過對某大型鋼廠焦化廢水處理廠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：調整進水pH值為2，反應時間為90min，鐵炭投加量為80g/L，鐵炭質量比為3：1，反應結束后的出水投加2mL/L的H2O2，反應時間為30min，COD去除率達到51.9%以上，可達到《煉焦化學工業(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-微電解法對化肥廠焦化廢水進行深度處理，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)廢水進行預處理時，能有效提高廢水的可生化性能，降低廢水毒性，為后續(xù)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，對于尾水的COD和色度去除方面也有極大的優(yōu)勢。

　　此外，由于此項技術具有占地面積小、設備簡單、操作方便等優(yōu)點，在污水廠提標改造或工業(yè)廢水應急處置等方面也具有極大的推廣應用價值。(來源：九江南大環(huán)保創(chuàng)新中心有限公司)