高盐高有机物化工废水预处理工艺的研究

高盐高有机物化工废水预处理工艺的研究
摘要：高盐高有机物化工废水含盐量高，有机物浓度高，但可生化性差，必须对废水进行有效的预处理后才能采用生物法做进一步的处理，最终达标排放。

实验证明采用动态铁碳微电解+芬顿高级氧化工艺是一种非常有效的预处理工艺。

关键词：高盐高有机物废水联合高级氧化除盐
一、前言
山东某化工有限公司主要以卤盐为起点进行研发、生产与经营，生产废水主要成分为BPA、氯化镁、苯酚钠、氢氧化钠、甲级环乙烷、多聚体、二聚及多聚苯酚钠等，是典型的高盐、高有机物废水，可生化性极差，仅靠生物处理难以达到处理要求，需设置充分的预处理手段后方可进行后续生化处理。

二、工艺选择及反应原理
1.工艺选择
经过分析，该废水中大分子有机物如多聚体、二聚及多聚苯酚钠等物质具有很强的粘性，若直接对废水进行蒸发脱盐预处理，废水中的粘性大分子有机物质会附着于脱盐装置管道内壁上，很难除去，对工艺的操作及设备的维护保养带来很大难度。

因此本实验选择先采用Fe-C微电解+芬顿高级氧化相结合的工艺，将废水中大分子有机物质降解为小分子有机物质，消除有机物质的粘性，同时提高废水的可生化性，之后对废水进行脱盐处理，利于后续微生物降解工艺的进行[1]。

2.反应原理
2.1动态铁碳微电解工艺
铁碳微电解是当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。

其反应过程如下：
阳极（Fe）：Fe- 2e→ Fe2+，
阴极（C）：2H++2e→ 2[H]→H2，
反应中，产生的了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性，能改变废水中许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用。

若有曝气，即充氧和防止铁屑板结。

还会发生下面的反应：
O2+ 4H+ +4e→2H2O；
O2+ 2H2O+ 4e→4OH-；
2Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ Fe3+。

反应中生成的OH-是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe（OH）3胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果。

2.芬顿高级氧化工艺
芬顿试剂（Fenton）是指由H2O2和Fe2+所配成的混合溶液，羟基化反应过程主要是在Fe2+的作用下使H2O2分解释放出羟基游离基，活性的羟基游离基容易加成到芳环上从而发生羟基化反应。

其分解过程如下：
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH
Fe3++H2O2→Fe2++·HO2+H+
Fe2++·HO2→Fe3++OH-
Fe3++·HO2→Fe2++O2+H+
·HO+H2O2→H2O+·HO2
·HO→·O2-+ H+
·O2-+H2O2→O2++·OH+ OH-
经过上述反应生成了一系列的自由基，如·OH、·HO2、·O2-等，其中羟基自由基是最活泼的氧化剂之一，其氧化还原电位为：·OH + H++e→H2O，Φ0=2.80V.这些自由基进一步与有机物发生作用：
R-H+·OH→R+ H2O
X-+·OH→·X+ OH-
生成的R和·X进一步与自由基反应，使有机物矿化或转化为易于降解的小分子物质。

对有机污染物，Fenton氧化法可以在短时间内有效去除废水中的CODCr等主要污染成分，并能够将难降解有机成分的结构转变，甚至将其直接氧化成CO2
和水[2]。

三、实验
1.主要仪器设备
电加热炉2000w，蒸馏瓶1000mL。

2.主要试剂、材料和测定方法
2.1试剂
①30%双氧水
②七水硫酸亚铁
③H2SO4
④氢氧化钠
2.2材料
①铁碳微电解填料（工业级），粒径10-30mm
②曝气装置，银湖SP-780
2.3测定方法
COD测定方法：重铬酸钾法（BG11914-1989）
3.实验设计
预处理工艺流程如下：
4.实验过程及结果
4.1实验过程
4.1.1动态Fe-C微电解
取原水样1000ml，调节水样PH值2-3，然后倒入微电解槽内，添加适量铁碳微电解填料，曝气1h。

测定COD值为90400mg/l，废水的去除率为50.8%。

4.1.2芬顿高级氧化
取电解后水样300ml、双氧水30g，进行混合（COD：H2O2≈1：1质量比），搅拌反应1h，静置，测定COD值为60000 mg/l，废水的去除率为33.6%。

4.1.3加热蒸馏
取上述水样1000ml采用蒸馏处理，收集冷凝后的水样，测定其COD值为1370mg/l，废水的去除率为98.48%。

4.2实验结果
四、结论
该化工废水采用动态Fe-C微电解+芬顿联合高级氧化的工艺进行预处理，处理效果显著，COD的去除率67.4%，提高了废水的可生化性；废水中的盐分通过低温蒸发进行分离，高沸点有机物留在母液中，从而达到了脱盐、降低废水有机物的目的，为后续生化处理的进行提供了较好的条件。

总之采用动态铁碳微电解+芬顿高级氧化+蒸发脱盐相结合的工艺，是化工废水一种非常有效的预处理工艺方法。

参考文献
[1] 马承愚高浓度难降解有机废水的治理与控制[M].[a.l.]：[a.n.]，2007
[2] 张国卿，王罗春等.Fenton试剂在处理难降解有机废水中的应用[J].工业安全与环保，2004，30（3）：17。