肖羽堂， 陳擁軍， 劉鴻，張晶晶，孫承林，吳鳴
(中國科學(xué)院 大連化學(xué)物理研究所， 遼寧 大連 116023)

　　 摘　要：采用光—Fenton試劑預(yù)處理低濃度H酸廢水(COD為300～500mg/L、色度為400～600倍、pH值為4.5～5.5)的試驗(yàn)結(jié)果表明，在最佳預(yù)處理?xiàng)l件［pH 值為5、FeSO₄(10 g/L)用量為0.5%、H₂O₂(3%)用量為2.2%、催化劑mTiO₂的用量為0.02%、反應(yīng)時(shí)間為90min］下對COD的去除率為52.4%～62.7%，對色度的去除率＞82% ，廢水的CODB/COD值顯著提高。
　　關(guān)鍵詞： Fenton試劑；光催化氧化；H酸廢水
　　中圖分類號：X703.1
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)07-0048-03

　　H酸是重要的染料中間體之一，主要用于生產(chǎn)酸性、活性染料和偶氮染料，也可用于制藥工業(yè)。H酸對微生物具有較大毒性，很難直接采用生化法處理。目前國內(nèi)外普遍采用濕式催化氧化法處理H酸廢水，雖然該法具有較好的效果，但其運(yùn)轉(zhuǎn)條件苛刻、處理費(fèi)用高、一次性設(shè)備投資大而難以推廣應(yīng)用，采用光催化氧化法處理低濃度、難生化降解有機(jī)廢水則效果好且具有很多顯著的優(yōu)越性，引起了國內(nèi)外的廣泛重視和關(guān)注。

1 試驗(yàn)裝置與方法

1.1 試驗(yàn)材料
　?、?取FeSO₄(CP)溶于水中配成10g/L的溶液。
　?、?取30%的H₂O₂(CP)溶液稀釋后配成3%的溶液。
　　③ 催化劑mTiO₂。
1.2 可生化性試驗(yàn)
　　① 污泥的培養(yǎng)與馴化
　　種泥取自某污水處理廠，除去殘?jiān)笠陨钗鬯敖?jīng)過預(yù)處理后的H酸廢水(pH值為7～8)按一定體積比進(jìn)行培養(yǎng)、馴化(7d)，最后單獨(dú)用經(jīng)過預(yù)處理后的H酸廢水再馴化8d。
　?、?試驗(yàn)步驟
　　取一定量H酸廢水按4∶1(廢水與活性污泥體積比)注入活性污泥，然后在30℃、150r/min下進(jìn)行搖瓶培養(yǎng)，接著將混合液在400r/min下離心分離15min并測定上清液的COD，計(jì)算COD去除量即為CODB。
1.3 裝置與設(shè)備
　?、?大振幅搖床(HQL 150-B)。
　?、?離心機(jī)(LDZ 4-0.8)。
　　③ 光催化反應(yīng)器。
　　采用石英夾套式反應(yīng)器(見圖1)，將廢水—TiO₂反應(yīng)體系加入反應(yīng)器中(同時(shí)需將裝有紫外燈的石英管放入反應(yīng)器內(nèi)，利用水浴夾套里面充入的循環(huán)冷凝水可將紫外燈放出的熱帶走，以防止反應(yīng)體系被加熱)，空氣則經(jīng)進(jìn)氣口通入懸濁液底部，同時(shí)用電磁攪拌器加以攪拌。

1.4 分析方法
　　pH值測定采用pH儀和pH精密試紙；色度測定采用稀釋倍數(shù)法；COD測定采用微波消解法 。?
1.5 廢水水質(zhì)
　　采用某染料廠H酸生產(chǎn)車間排放的染料中間體廢水，其COD為300～500mg/L、色度為400～600倍、pH值為4.5～5.5。?

2 H酸廢水的預(yù)處理

2.1 光催化氧化
　　為確定最佳處理?xiàng)l件，對催化劑和H₂O₂用量分別進(jìn)行單因子影響試驗(yàn)。?
　?、?催化劑用量
　　取COD為331mg/L的H酸廢水調(diào)pH值為5，在FeSO₄投加量為0.5%、H₂O₂(3%)用量為2.0%和不同催化劑用量(0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%)條件下進(jìn)行光催化氧化試驗(yàn)，反應(yīng)時(shí)間為90min，對COD的去除效果見圖2。

　　由圖2可以看出，催化劑用量＜0.02%時(shí)隨著催化劑用量的增加COD去除率隨之升高；當(dāng)催化劑用量＞0.02%時(shí)隨著催化劑用量的增加COD去除率反而降低，所以催化劑的最佳用量為0.02%。?
　?、贖₂O₂用量
　　取COD為331mg/L的H酸廢水調(diào)pH值為5，在FeSO4投加量為0.5%、催化劑用量為0.02%時(shí)不同H₂O₂(3%)用量(1.5%、1.8%、2.0%、2.2%、2.5%)條件下進(jìn)行光催化氧化試驗(yàn)，反應(yīng)時(shí)間90min，對COD的去除效果見圖3。?

　　由圖3可以看出，當(dāng)H₂O₂用量＜2.2%時(shí)對COD的去除率隨H₂O₂用量的增加而增加，但當(dāng)H₂O₂用量＞2.2%時(shí)對COD去除率卻逐漸降低，所以H₂O₂(3%)最佳用量為2.2%。
2.2 處理效果
　　取H酸廢水調(diào)pH值為5，然后將FeSO₄、H₂O₂(3%)和催化劑分別按0.5%、2.2%、0.02%的投加量放入反應(yīng)器進(jìn)行光—Fenton催化氧化試驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間為90min，反應(yīng)完畢后取濾后水進(jìn)行測定，結(jié)果如表1所示。

表1 廢水處理效果 項(xiàng)目 COD(mg/L) 色度(倍) pH COD(mg/ L) 色度(倍) pH COD(mg/L) 色度(倍) pH 進(jìn)水 447.5 600 5.2 387.5 500 5.1 254.5 400 5.3 出水 212.8 100 6.6 166.0 90 6.5 94.6 50 6.9 去除率(%) 52.4 83 　 57.2 82 　 62.7 88 　

　　從表1可見，對COD為300～500mg/L、色度為400～600倍、pH為5.1～5.3的H酸廢水，在光—Fenton催化氧化最優(yōu)預(yù)處理?xiàng)l件下COD去除率為52.4%～62.7%，色度去除率達(dá)82%～88%、廢水pH值從5.1～5.3提高到6.5～6.9，達(dá)到了后續(xù)生物處理的要求。?
2.3 可生化性試驗(yàn)
　　取H酸廢水和經(jīng)光—Fenton催化氧化預(yù)處理后的出水進(jìn)行了可生化性對比試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。
　　從表2可以得出，H酸廢水經(jīng)光—Fenton催化氧化預(yù)處理后CODB2/COD從6.3%～9.5%提高到37.8%～43.9%、CODB4/COD從9.2%～14.5%提高到59.1%～63.6%，為后續(xù)采用生物活性炭過濾處理創(chuàng)造了有利條件。

表2 可生化性對比試驗(yàn) 項(xiàng)目 COD(mg/L) COD_B2(mg/L) COD_B2/COD (%) COD_B4(mg/L) COD_B4/COD(%) H酸廢水 447.5
387.5
254.5 28.2
29.5
24.3 6.3
7.6
9.5 41.1
39.7
36.9 9.2
10.2
14.5 預(yù)處理出水 212.8
166.0
94.6 80.4
67.1
41.5 37.8
40.4
43.9 125.7
97.3
60.2 59.1
58.6
63.6 注： COD_B2和COD_B4分別表示2 h和4 h的可生化性COD。

3 結(jié)語

　　對COD為300～500 mg/L、色度為400～600倍、pH值為5.1～5.3的H酸廢水，其最優(yōu)預(yù)處理?xiàng)l件為：FeSO₄(10g/L)投加量為0.5%、催化劑投量為0.02%、進(jìn)水pH值為5、H₂O₂(3%)投加量為2.2%。H酸廢水經(jīng)過光—Fenton催化氧化預(yù)處理后COD去除率達(dá)52.4%～62.7%、色度去除率達(dá)82%～88%、廢水的COD_B2/COD從6.3%～9.5%提高到37.8%～43.9%、COD_B4/COD從9.2%～14.5%提高到59.1%～63.6%、pH值從5.1～5.3提高到6.5～6.9，可進(jìn)行后續(xù)生物活性炭過濾處理。

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　　收稿日期：2001-11-20