銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案

　　橡膠助劑與橡膠工業(yè)親密相關，我國2016年橡膠助劑產量112萬t。橡膠助劑品種繁多，主要有防老劑、促進劑、硫化劑和加工助劑等。生產橡膠助劑過程中會產生大量高鹽有機廢水。這些橡膠助劑生產廢水經過蒸發(fā)除鹽后產生的冷凝廢水，依然含多種胺類、雜環(huán)類有機物，具有刺激性氣息，COD高，可生化性差，亟需卓有成效的預處置技術，以滿足后續(xù)生化處置的請求。近年來，采用鐵碳微電解工藝和Fenton工藝及其耦合工藝處置難降解有機廢水的研討和工程逐步增加。這三種工藝具有操作簡單、占地空間小和處置本錢低等優(yōu)點。依據報道，鐵碳微電解和Fenton氧化工藝在處置高濃度有機廢水時具有較好的效果。本研討以北方某橡膠助劑公司的橡膠助劑冷凝廢水為例，調查鐵碳微電解、Fenton氧化及其耦合工藝對橡膠助劑冷凝工業(yè)廢水處理效果，為實踐工程應用提供理論指導。

　　1、資料與辦法

　　1.1 廢水來源及水質

　　本研討所用廢水來源于北方某橡膠助劑公司三效蒸發(fā)器排出的冷凝廢水。該廢水主要水質如表1所示。

　　1.2 試劑、儀器及測定辦法

　　本研討所用的試劑、儀器及測定辦法如下：30%過氧化氫溶液(H2O2)、FeSO4•7H2O、NaOH、H2SO4均剖析純，國藥滬試;商品鐵碳球，直徑3-5cm、鐵碳質量分數為75%、鐵碳質量比為4：1、空隙率60%、含有Cu、Co等金屬催化劑。哈希TrakTMII型BOD測定儀;哈希DR2800分光光度計;哈希DRB200消解器。COD，采用消解比色法，BOD5采用壓差法。

　　1.3 實驗辦法

　　1.3.1 鐵碳微電解

　　鐵碳微電解實驗在500mL玻璃柱(內徑6cm，高35cm)中實施。取橡膠助劑冷凝廢水400mL，用H2SO4和NaOH調理pH到3，投加鐵碳球1250g/L，使填料充沛浸沒。在室溫(20℃)和曝氣(空氣)條件下，按一定時間距離取樣測定。

　　1.3.2 Fenton法

　　Fenton處置過程分為兩個階段，氧化階段和中和沉降階段：(1)氧化階段：采用燒杯實驗。用H2SO4和NaOH調理pH至3后參加一定量的Fenton試劑，在室溫(20℃)和磁力攪拌(200r/min)條件下，反響60min，取樣測定。(2)中和沉降階段：取Fenton氧化后的水樣，調理pH值至中性，靜置15min，取上清液測定。

　　1.3.3 耦合工藝

　　耦合工藝分兩步實施：(1)鐵碳微電解步驟：取廢水適量，調pH至3，鐵碳球投加量為1250g/L，曝氣量為10min/L，反響一定時間。(2)Fenton步驟：繼續(xù)調理該混合水樣pH至3，參加一定量的H2O2，反響60min，調理pH值至中性，經中和沉淀后，取上清液測定。

　　2、結果與討論

　　2.1 鐵碳微電解工藝實驗

　　為了調查微電解工藝反響時間對出水COD的影響，實施鐵碳微電解實驗，從微電解反響時為30min開端，每隔20min取樣測定COD，結果如圖1所示。

　　由圖1可知，COD去除率隨時間先遲緩增加，隨后根本不變。當反響時間大于110min后，COD去除率穩(wěn)定在30%左右。因而，肯定后續(xù)微電解的反響時間為120min。當反響時間為120min時，出水的可生化性B/C從0.16提升到0.34，這闡明鐵碳微電解工藝可將該廢水中的局部難生物降解有機物轉化為可被生物應用的有機物。

　　2.2 Fenton工藝實驗

　　2.2.1 氧化階段

　　(1)H2O2/Fe2+摩爾比的影響實驗在pH=3，t=60min，H2O2投加量為70mmol/L的條件下，依據不同的H2O2/Fe2+摩爾比，投加FeSO4•7H2O，實施Fenton氧化階段實驗，實驗結果如圖2所示。

　　由圖2可見，當H2O2投加量不變時，隨摩爾比的減小，COD去除率先增加后不變。眾所周知，Fenton氧化法主要是依托•OH氧化降解有機物。當H2O2/Fe2+摩爾比降低時，COD去除率在增加，顯然是由于H2O2產生了更多的•OH。降低H2O2/Fe2+摩爾比對•OH的激起反響具有促進作用。但是，當摩爾比小于10以后，COD去除率根本不變，闡明Fe2+離子濃度以滿足H2O2催化反響的需求，H2O2投加量成為限制Fenton氧化效果的主要要素。為了使H2O2被充沛應用并盡可能降低鐵鹽的本錢，減少后續(xù)鐵泥的生成，肯定H2O2/Fe2+摩爾比為10。

　　(2)H2O2投加量的影響

　　在pH=3，t=60min，H2O2/Fe2+摩爾比為10的條件下，分別投加H2O2，50、70、90、110和130mmol/L，實施Fenton氧化階段實驗。結果如圖3所示。

　　由圖3可見，當H2O2投加量從50提升至130mmol/L時，COD去除率先上升隨后略有降落，在H2O2投加量為90mmol/L時到達最大。由于H2O2濃度越大，自在基反響激起產生的•OH也就越多。當H2O2投加量較小時，產生的•OH的量少，只能氧化少量的有機物;當H2O2投加量增加時，產生的•OH也增加，可以去除更多的有機物。因而隨H2O2投加量的增加COD去除率增加。當H2O2投加量超越90mmol/L時，過量的H2O2會與•OH反響生成水和氧氣，使水中•OH濃度降低，進而造成廢水中COD去除率降落。另外，廢水中含有大量的有機胺類和雜環(huán)有機物，易被羥基自在基氧化生成能與鐵離子反響生成穩(wěn)定配合物的帶有羧酸或氨基的有機物。這類有機物會阻礙自在基鏈式反響中Fe2+/Fe3+的循環(huán)催化反響，使得自在基鏈式反響終止[10]。隨著氧化反響的實施，這類有機物不時積聚，抑止了•OH的生成，進而造成去除率降落。因而，為保證較高的COD去除率，采用H2O2投加量為90mmol/L實施后續(xù)實驗。

　　2.2.2 中和沉降階段

　　分別取不同H2O2投加量下的Fenton氧化階段出水，調理pH值至8，靜置沉降15min，取上清液測定COD，結果如圖4所示。

　　由圖4能夠看出，H2O2投加量為90mmol/L時，COD去除率最大，為81%，B/C從0.16提升至0.26。比照中和前后的COD去除率，發(fā)現(xiàn)COD去除率均勻增加了20%。這闡明中和沉淀促進了COD的去除。這可能是沉淀過程中Fe(OH)3等絮體，將廢水中的局部溶解性有機物及懸浮性固體捕獲并沉降下來，經過固液別離而被去除，提升了COD去除率。另外，出水顏色呈紅褐色，其緣由可能是廢水中的有機胺類物質在氧化過程中產生的帶有羧基和氨基的有機物與鐵離子反響生成了紅褐色的螯合物。

　　比照不同的H2O2投加量發(fā)現(xiàn)隨著H2O2投加量從90mmol/L降低到50mmol/L時，經過中和沉淀后，COD去除率從81%僅降低到77%。思索到H2O2昂貴的價錢，肯定H2O2投加量為50mmol/L。

　　2.3 鐵碳微電解+Fenton耦合工藝實驗

　　鐵碳微電解時間和H2O2投加量對耦合工藝的影響如圖5所示。其中，圖5(a)是不同微電解作用時間的出水，在投加H2O2為90mmol/L條件下的耦合工藝實驗結果。圖5(b)是微電解反響120min的出水，分別投加不同的H2O2，實施耦合工藝的實驗結果。

　　由圖5(a)可知，隨著微電解時間的增加，COD去除率也在遲緩增加，120min以后穩(wěn)定在63%。闡明增加微電解反響時間可以提升耦合工藝的效果。為了取得最大去除率，肯定鐵碳微電解的反響時間為120min。由圖5(b)可見，當微電解步驟反響時間不變時，隨著H2O2投加量的增加，耦合工藝的COD去除率先增加隨后遲緩降落，當H2O2投加量為90mmol/L時，COD去除率到達最大。因而，肯定耦合工藝的H2O2投加量為90mmol/L。

　　2.4 耦合工藝與單獨工藝的比擬

　　依據上述實驗肯定的優(yōu)化條件下，比擬各個工藝的COD去除率和可生化性，結果如圖6所示。

　　由圖6可知，去除COD效果最好的是Fenton工藝，去除率為77%?？缮?/font>提升最大的是鐵碳微電解工藝，B/C從0.16提升到0.34。耦合工藝的COD去除率比鐵碳微電解高30%，比單獨Fenton工藝低14%。另外，耦合工藝B/C降落，其緣由可能是氧化過程中產生了一些毒性較大的氧化產物(如苯醌等)。耦合工藝對橡膠助劑廢水的處置效果不如單獨工藝。