UV/Fenton法处理化学罐车清洗废水
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摘 要:为了处理化学罐车清洗废水,采用uv/fenton法对化学罐车清洗废水进行氧化,而后排入含油废水水处理设施处理,苯、酚去除效果好,排水达到GB8978―1996污水综合排放标准。可供同类废水处理方案设计和管理者参考。
中图分类号:TQ
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)04-0320-01
1 基本原理
Fenton法是难降解有机废水处理过程中研究较多的一项技术,可有效处理酚类、胺类、芳烃类、农药及核废料等难降解有机废水,Fenton试剂通过催化分解产生羟基自由基(•HO)进攻有机物分子,并使其氧化为 CO2、H2O等无机物质。此体系中•HO实际上是氧化剂反应中间体:Fe2+H2O2+H+Fe3++H2O+•OH (1)
由于Fenton试剂在许多体系中确有羟基化作用,所以该机理得到普遍承认,通常把反应(1)称为Fenton反应。
普通Fenton法设备投资少, 具有反应快速、操作简单、可自动产生絮凝的优点.在黑暗中即可与有机物反应,但它不能完全矿化有机物.因为降解的中间产物即可与Fe3+形成稳定的络合物,又可与•OH的生成路线发生竞争.为此人们把紫外线引入Fenton试剂。UV/Fenton法可使有机物充分矿化,光增强作用的原因有以下两点。
(1)紫外线和Fe2+对H2O2的催化分解存在协同效应,即H2O2分解速率远大于Fe2+或紫外线催化H2O2分解速率的简单加和。这主要是由于铁的某些络合物在紫外线作用下生成自由基所致。如:
Fe(OH)2+hvFe2++•OH(2)
Fe(ROH)2+hvFe2++H+•OH(3)
光还原产生的Fe2+继续与H2O2反应,使•OH产率增加,从而加速有机物的分解速率.反应(2)与波长有关,随波长增加, •OH的量子产率降低。
(2) 有机物矿化程度更充分,因为 Fe3+与有机物降解过程中产生的中间产物形成的络合物是光活性物质,可以在紫外线照射下继续降解:
Fe(RCOO)2+hvFe2++CO2+•R(4)
自由基•R与O2进一步反应而降解,Fe2+则参与新一轮的Fenton反应.羧酸根离子是有机物降解过程中形成的主要中间产物,可以认为光脱羧作用在有机分子降解过程中起主要作用;
(3)紫外线的引入降低了Fe2+用量,同时保持了H2O2较高的利用率;
(4)有机物在紫外线作用下可实现部分降解。
2 药剂选用
选用工业亚硫酸铁(FeSO4•7H2O)、工业过氧化氢(30%)、工业硫酸(98%)。
3 处理方案及效果
针对奎屯铁路化学罐车清洗废水特点,设计采用如下工艺处理:
附图1 处理工艺图
(1)A调节池,有效调节容积10m3,调节时间24h,安装提升泵一台,流量:1m3/h;
(2)Uv/Fenton处理池,有效容积3m3,安装18只36w、波长366nmPhilips光源,光程20cm,HRT:3h。
冲洗化工罐废水经调节后以1m3/h的流量进入Uv/Fenton处理池,加入硫酸控制pH在3～4之间,加入Fenton试剂,Fe2+/ H2O2比为20,H2O2投加量控制为废水CODcr的5倍左右,搅拌,在紫外线照射下反应2h后,排入B调节池,与含油废水一同经气浮处理后外排。
化学罐车清洗废水经UV/Fenton法处理后,废水中CODcr可去除80%左右,苯、甲苯、挥发酚的去除率都达在95%以上。然后再与含油废水一同经气浮处理后达到了GB8978―1996污水综合排放标准。
4 讨论
Fenton试剂能氧化绝大部分有机物,在Fenton反应中产生的•OH自由基能迅速和废水中的绝大部分有机物反应,如苯、甲苯、酚、乙醇、多环芳香烃等;反应中使用的试剂不会造成二次污染,且容易控制; H2O2和FeSO4是相对廉价的药品,对于少量高浓度有机有毒废水, Fenton试剂氧化法是一种较经济的废水处理方法,而且UV/Fenton法是物化处理法,不需启动时间,适合铁路化学洗罐废水水质复杂多变的特点。同时应注意以下问题:(1)但是由于UV/Fenton法利用太阳能的能力不强,处理设备费用也较高,能耗大,同时当有机物浓度高时,被Fe3+络合物所吸收的光量子数很少,并需较长的辐射时间,而且H2O2的投入量也会增加,而羟基自由基?OH易被高浓度 H2O2 所清除.所以UV/Fenton 法通常只适宜于处理中低浓度的有机废水, 因此有必要在 UV/Fenton 体系中引入光化学活性较高的物质,以适应高浓度有机废水的处理,如水中含Fe3+的草酸盐和柠檬酸盐络合物具有很高的光化学活性。
(2)UV/Fenton法对pH值的控制要求较高,一般认为pH值在2-4之间,最佳值为3.5左右,针对化学洗罐废水处理pH值控制在3-4之间可取得满意效果。
(3)应注意罐车走行部用油脂进入UV/Fenton法处理池对紫外灯的影响,可在A调节池内设油脂吸附装置。
参考文献
[1]张乃东,郑威. Fenton法在水处理中的发展趋势[J]. 化工进展,2001,(12).
[2]万俊峰,李光明.Fenton试剂在污水处理上的发展与展望[J].江苏环境科技,2005,(18).