废水中COD深度处理中催化氧化芬顿法的应用分析

废水中COD深度处理中催化氧化芬顿法的应用分析

陈江虹

中山市方中环保科技有限公司  广东 中山 528400

摘 要：芬顿氧化法是近些年来在废水处理方面逐渐兴起的一种氧化技术，本文对芬顿氧化法进行了简要阐述，而后分析了催化氧化芬顿法在废水处理中的各项影响因素，最后围绕催化氧化芬顿法在废水处理应用进行深度解析。

关键词：废水处理；COD清除；芬顿氧化法；应用技术；影响因素

前言：水生态保护是当前的重点工作，而芬顿氧化法在废水处理方面有着极佳的效果，在政府管控力度持续增加背景下，芬顿氧化法开始广泛应用。

1.废水处理方法

废水处理[WU1]有物化处理、生化处理两种方式。物化处理：这种方法中内容较少，且操作简单，向废水中添加一定量的混凝剂，便可有效净化废水，若是条件允许，还使用内电解法，两者获得的废水净化效果都可满足预期设想。物化处理中常用的有光氧化处理、吸附处理、离子交换处理等。生化处理步骤：一，预处理废水，在处理现场制造沉淀池，清除废水中包含的有机物等物质，尽可能缩减污染物浓度。二，生物处理废水，废水中含有的有机物等各类杂质参差不齐，采用生物杂质一般都可获取较为理想的净化效果[1]。但这些方法随着时代的发展，开始呈现出部分的不足，即在处理废水中COD时，难以再收获理想的效果，因此氧化芬顿法走入市场，并得到了广泛应用。

2.氧化芬顿法概述

使用芬顿法是目前废水净化的主要方式，与常规的物化方法相比较[WU2]，它更具有优势，为充分发挥芬顿法的价值，需要了解它的作用机理。它借助双氧水、二价铁间存在的链反应，以催化的方式得到羟基自由基，氧化电位一般在氟之后，值确定为2.8v。在反应中，有机化合物受二价铁、双氧水作用，变为无机物。并且，羟基自由基有着电负性突出、亲电性等诸多优点，在废水净化中可轻松获取事半功倍的应用效果。

在芬顿法净化废水中，以需要降解的废水为原水，通过合理投加芬顿试剂的浓度和比例，并调整好原水的pH值[WU3]。把废水集中在氧化塔中，使用芬顿试剂展开氧化作用，之后将一次处理的废水集中于中和池内，添加液碱，废水液碱值约[WU4]10，之后将废水集中在脱气池，利用鼓风搅拌，去除废水中的气泡。在经过一些列处理后，废水便可输送至反应池中，添加絮凝剂，在充分搅拌后使废水和絮凝剂均匀混合，分离出其中的铁泥。最后，便可把废水集中存储在[WU5]沉淀池里，经过铁泥絮凝过滤并检测各项指标都符合排放许可后，便可排放，而过滤品输送指定地点进行再利用[2]。

3.催化氧化芬顿法的影响因素

3.1有机底物

废水中含有的有机物各不相同，因此芬顿试剂添加量、氧化反应也有所不同。对于甘油、糖类，一些碳水化合物，在羟基自由基作用下，自身脱氢后，C-C链出现断裂，而部分大分子糖类羟基自由基会使糖分子链中的糖苷键断裂，化为小分子。部分乙烯化合物，羟基自由基促进C=C链断裂。废水里含有的芳香族化合物赋予废水毒性，羟基自由基会使其开环产生脂肪化合物，控制生物毒性，降低废水对生态的破坏。一些废水中还会含有色彩、颜料等，羟基自由基可分解其中关键物质，使其整体氧化控制COD。

3.2反应时间

在V（H2O2）/V（Fe2+）为2，p[WU6]H值为4的情况下，双氧水添加量控制在4ml左右，在水温不变的情况下，监测不同反应时间对净化效果的影响。通过实际试验可了解到，反应时间增加，对COD的净化效果明显增加，但是在反应时间达到75min时出现转折，净化率开始平稳并呈现出下降趋势，究其原因是在刚开始反应阶段时，Fe2+H2O2与浓度高，1使得羟基自由基生产量大并且速度快，对反应有利，但在反应一段时间后，废水中Fe2+以及H2O2随着反应而逐渐减少，并且废水中有机物也在减少同时双氧水自身分解，都会使净化效果降低，通过多次试验探究，最佳反应时间应在60min~70min[3]。

3.3pH值

催化氧化芬顿反应一般处于酸性环境中，其它环境不能催化氧化双氧水，获得羟基自由基，并且还会使氢氧化铁无法催化。如果溶液中H+超出标准，也会使Fe3+不能成为Fe2+，同样无法催化。试剂pH值处于4左右时，氧化能力最佳，可使废水中有机物在短时间分解。故而，在催化氧化芬顿反应中，需把废水pH控制在3.5左右，此时反应效果最理想。

3.4过氧化氢与催化剂\反应时间

在废水净化中，芬顿法需要严格管理药剂使用量，确保获取最佳净化效果，以最低的成本获取高应用价值。增加过氧化氢的使用量，会提高废水COD净化率，但添加量达到某一标准时，COD净化率会逐步下降。有学者对此进行了详细研究，发现出现这一现状的原因是，过氧化氢增加会提高羟基自由基产出量，因此对COD的净化率显著提高，但是当过氧化氢投入量过大，使其浓度持续增加时，双氧水受影响继续分解但不再有羟基自由基出现。催化剂使用量与双氧化使用量与这一现象相同，二价铁使用量提高则COD净化率提高，但达到某一标准时，净化率显著下跌。

3.5温度

这是废水使用芬顿法最关键影响因素，一般来讲，化学反应会跟随温度上升而反应逐渐剧烈，这一规律也适用于芬顿反应。提升温度对羟基自由基产生有利，同时有助于羟基自由基进行反应，提高芬顿法的应用效果，有效净化COD。但芬顿试剂整体反应程序略显复杂，若只是温度提升，在有助于氧化外，也会产生相应的负面影响。比如，温度提升加速过氧化氢的分解，快速产生水、氧气，但这阻碍了羟基自由基的产生。故而，废水处理选择芬顿法，需要根据废水特点进行深入研究，实践得到该废水进行芬顿反应适宜温度，确保羟基自由基的正常生成，芬顿法的应用获取最高价值。

4.芬顿氧化法在废水处理中的实际应用

从上文分析可知，芬顿氧化法在废水处理中有较大优势，不论是净化效率还是净化质量质量都是其它方法无法企及的，但其弊端在于过氧化氢所需成本过高，若单纯添加芬顿试剂，成本同样过高，因此在芬顿氧化法实际应用中，应当与其它处理方法结合应用，比如生物法或者活性炭处理法等，在废水预处理、最终处理中应用，获取从废水处理质量、成本投入等多角度来讲都比较理想的效果。

4.1废水预处理

添加芬顿试剂进行废水预处理，通过羟基自由基和有机物产生反应，可将废水中有机物氧化，形成小分子物质，以改变其溶解性、可生化性，之后通过混凝沉淀、活性炭等方法进行清除，达到废水净化目的。有学者在高浓度焦化废水中使用芬顿混凝沉淀方式进行处理，在氧化后，将氯化铁充作混凝剂使用，pH值为3，温度是70℃~80℃，30min~40min的反应时间，得到的处理效果为COD净化率93.2%、NH-N除去率96.4%、色度出率率91.2%、浊度去除率90.4%；在某城市染料厂产生的二硝基氯化苯生产废水中添加适量铁屑以及H2O2（30%）共0.08%后，废水中COD含量从957mg/L降低为297mg/L；子在磨床车间高浓度废乳化液处理中，使用破乳－－芬顿法，原水CODcr达到300000mg/L，BOD5则为29000mg/L，加入适量的破乳药剂后，再添加芬顿试剂，对废水展开氧化反应，最终废水CODcr下降到725mg/L，BOD与COD比例提升至0.48，大幅提高可生化性[4]。

4.2进一步处理废水

部分的废水在经过生化、物化一系列处理后，其中仍然含有少量未能完全净化的有机物，水质还满足排放许可，此时可使用芬顿氧化法对废水展开进一步的处理。比如染料废水中在经过中和－生化法的处理后，其中有部分生物处理法难以分解的物质，废水中COD、色度还未得到排放要求，在添加适量芬顿试剂，等待其进行反应而得到净化COD及脱色的效果，使废水能够排放。有学者对此展开了试验研究，使用芬顿氧化法进一步处理经过A/A/O工艺净化的焦化废水，获取最佳反应所需的各种数据，表明使用芬顿氧化法可以对焦化废水进行进一步的处理，并获得较好的应用效果；对某造纸工厂使用芬顿流化床技术进行废水进一步处理，原水COD为250mg/L，反应时间确定为40min，得到数据COD净化效果为73%，并且污泥产量少、占地少，进一步处理所消耗的成本投入少。

4.3芬顿法应用中须注意的事项

使用芬顿法处理废水中COD，需要掌握各个影响因素，确保应用效果外也可控制成本、避免出现意外情况。首先，应用芬顿法需要较高的成本投入，因此需要控制好用量，避免造成经济浪费；其次，在废水进一步处理中，须把控试剂添加方式，科学提升COD净化效果；最后，响应国家提出的生态保护、绿色环保、可持续发展战略，严格遵守废水排放标准，并在保证净化效果基础上，减少试剂用量，避免沉淀阶段中增加废水中污泥总量。

5. 总结

综上所述，在新时代环境中，生态保护、可持续发展是主旋律，政府在企业废水排放方面增加管理强度，一系列的政策要求企业应当做好废水处理工作。而企业也应当明白自身定位，采取催化氧化芬顿法对废水进行有效处理，掌握其中过氧化氢与催化剂、反应时间等影响因素，在安全处理废水的基础上，遵守经济性原则，促进企业的稳定、可持续性发展。[WU7]

参考文献：

[1]许丽红.催化氧化芬顿法对皮革废水中COD深度处理分析[J].皮革制作与环保科技,2022,3(08):13-15.

[2] 贺国华. Fe_3O_4/GO/泡沫镍阴极电芬顿法降解抗生素废水效能[D].哈尔滨工业大学，2021.

[3]李桂淑. 改性阴极材料在电芬顿法处理难降解工业废水中的研究[D].天津工业大学,2020.DOI:10.27357/d.cnki.gtgyu.2020.000161.

[4]国洪柱,纪韶红,李乔,李焕军,孙维孟,王庆生.电催化氧化芬顿法处理高质量浓度含氰废水[J].黄金,2016,37(08):72-75.

[WU1] 

1、改为“废水处理”

2、本论文主要讲芬顿法，属于“物化处理”（似乎不属于物化法），建议以下引导内容按这个方向改：介绍几种常规物化法，包括哪些，本论文重点讲述芬顿法的影响因素及实际应用情况。。。（并非是引导内容，单纯是废水处理简介）

[WU2]常规的物化方法相比较

[WU3]以需要降解的废水为原水，通过合理投加芬顿试剂的浓度和比例，并调整好原水的pH值

[WU4]将pH值调整到10左右

[WU5]沉淀池

[WU6]pH，后面记得改

[WU7]这个总结不要扯那么高上大，总结一下论文实际情况