化工废水处理工艺研究

张禾森

（山西兴新安全生产技术服务有限公司， 山西 太原 030024）

近年来，随着我国化工行业的发展和生产规模的不断扩大，在提升经济效益的同时，工业生产中所排出的废水均属于有毒有害物质对环境造成严重的污染。同时，化工行业中所排放的污染物的结构均相对复杂，一般的微生物难以降解，这就导致了化工废水处理的难度增加，对应的化工废水治理成本较高。总的来讲，化工废水是当前废水处理的重点和难点。本文将以高COD 有机废水为例，探讨不同处理工艺对应的处理效果。

本文以高COD 废水为例开展研究，该类型化工废水主要表现为颜色深、B/C 比值低、COD 浓度大等特点；
同时，高COD 废水对环境的污染较大且处理难度较大，具有较强的腐蚀性。目前，针对高COD 废水处理可采用光催化法、吸附法、焚烧法等，也可是预处理方法和生化工艺相组合的方式进行处理。但是，众多的处理工艺均表现为处理效果不佳、成本高等不足。因此，本文开展高COD 化工废水的处理工艺对应的处理效果对比研究是十分有必要的[1]。本文所研究高COD 废水主要由制备颜料、燃料、燃料中间体的化工园区排放，该废水的性质相对复杂，经观察和分析可总结如下几点：

1）废水的pH 值呈酸性，废水整体上的稳定性不好；

2）废水中的需氧量在20～30 g/L 的范围之内，B/C比例为0.1，在生化处理之前还需进行预处理；

3）该废水的毒性非常大且具有较强的腐蚀性，处理难度非常大；

4）该废水的颜色非常深，主要呈现为深红棕色，经测定色度在10 000 倍以上。

本文将重点对Fenton 氧化法不同参数对高COD废水的处理效果进行对比。

高COD 化工废水与其他化工废水相比而言水质结构复杂，针对处理难度大且水质结构复杂的情况，本节采用Fenton 氧化法首先对高COD 废水进行集中氧化处理，使得高COD 废水中的有机物和发色基团先被降解，为后续的生化反应奠定基础[2]。本小节将具体讨论基于Fenton 氧化法对高COD 废水处理时，对应的反应参数包括pH 值、双氧水的投放量、反应时间以及Fenton 试剂投放次数对废水处理效果进行对比。

2.1 实验方案设计

根据Fenton 氧化法处理高COD 废水的步骤，根据实验准备双氧水、硫酸、石灰、硫酸汞以及工业硫酸等试剂，并根据处理结果分析需求配套便携式pH计、电子天平、万用电热器、分光光度计、增力电动搅拌器和便携式DO 测定仪。具体实验方案如下：将高COD 废水置于1 L 的烧杯上中，通过在其中加入适当的工业硫酸pH 值调到预定值，而后向烧杯中继续添加硫酸亚铁的固体和双氧水，保证混合物搅拌均匀[3]。在搅拌期间对实验现象进行观察并做详细记录；
待反应完成后，将烧杯内的溶液的pH 值回调至7.5 左右；
将烧杯内的溶液静置30 min，并取适量的上清液对处理后的COD 和色度进行测定。

2.2 不同反应参数对废水治理效果的影响

本节对Fenton 氧化法处理高COD 废水时不同反应参数对治理效果的影响进行评估。

2.2.1 pH 值对COD 废水治理的影响

除了pH 为变量外，加入双氧水的量为80 g/L，硫酸亚铁的量为21.31 g/L，反应时间设定为2 h，分别对pH 值为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 对应的处理后废水的COD 去除率和色度的去除率进行对比，对比结果如下页表1 所示。

如表1 所示，随着PH 值的降低COD 和色度的去除率均在增加。但是，考虑到废水处理后还需通过加入碱对其pH 值进行回调；
同时pH 为2.0 与pH 为3.0 对比，COD 和色度去除率的增加量不明显。因此，综合各项因素，确定Fenton 氧化法对应的最佳pH 值为3.0。

表1 不同pH 值对高COD 废水COD 和色度的去除率对比

2.2.2 双氧水用量对COD 废水治理的影响

设定pH 值为3.0，加入双氧水的量为80 g/L，硫酸亚铁的量为21.31 g/L，分别对双氧水用量为20 g/L、40 g/L、60 g/L、80 g/L、100 g/L 对应的处理后废水的COD 去除率和色度的去除率进行对比，对比结果如表2 所示。

表2 不同双氧水用量对高COD 废水COD 和色度的去除率对比

如表2 所示，随着双氧水用量的增加对应COD和色度的去除率均在增加。但是，双氧水的用量太大会对反应釜、管道等设备的要求更高。对于出水BOD值，虽然双氧水用量增加可提升出水的BOD 值，但是在60 g/L 以后，出水BOD 值增加不明显。因此，综合各项因素，确定Fenton 氧化法对应的最佳双氧水用量为60 g/L。

2.2.3 反应时间对COD 废水治理的影响

通过工业硫酸将高COD 废水的PH 值降低至最佳的3.0，将所添加双氧水的量控制在60 g/L，硫酸亚铁的量为16 g/L，对反应时间在15～120 min 的范围内对应COD 和色度的去除率进行对比。将所得的数据整理后形成如图1 所示的结论。

如图1 所示，在15～60 min 的反应时间范围内，随着反应时间的增加COD 和色度的去除率增加明显；
而当反应时间大于60 min 后，COD 和色度的去除率增加不明显并还存在下降的趋势。因此，综合各项因素，确定Fenton 氧化法对应的最佳反应时间为60 min。

综上所述，Fenton 氧化法处理高COD 废水时对应的最佳反应条件如下：pH 值设定为3.0，双氧水添加量为60 g/L，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为10∶1，反应时间为60 min。将Fenton 氧化法中所有反应条件均按照上述最佳参数设定，对高COD 废水的COD和色度的去除率进行综合实验得出：对COD 的平均去除率为45%，对色度的平均去除率为54.5%。总之，Fenton 氧化法可对高COD 废水实现较为稳定、有效的治理。

高COD 化工废水为染料、颜料企业的排放的化工废水之一，高COD 废水具有较强的毒性和腐蚀性对环境会造成严重的污染[4-5]；
同时，当前针对高COD废水处理存在效率低、成本高、难度大的问题，重点研究Fenton 氧化法对高COD 废水的处理效果，最终得出基于Fenton 氧化法处理高COD 废水的最佳运行参数如下：pH 值设定为3.0，双氧水添加量为60 g/L，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为10∶1，反应时间为60 min；
且对COD 的平均去除率为45%，对色度的平均去除率为54.5%；
而且反应过程相对稳定，可在今后推广应用。

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