快速Fenton反應器處理乳化液廢水

　　Fenton反應過(guò)程中產(chǎn)生的具有強氧化性的羥基自由基·OH，能夠氧化分解廢水中絕大多數有機污染物。傳統Fenton法具有反應速度快，藥劑來(lái)源廣，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于高濃度生物難降解的有機廢水處理。但是傳統Fenton法在實(shí)際應用過(guò)程中存在藥劑利用率低，運行成本高，含鐵污泥產(chǎn)量大等問(wèn)題。

　　目前，研究人員已經(jīng)提出采用新型催化劑，優(yōu)化工藝參數方法，以及將Fenton與超聲、微波、紫外光、臭氧等輔助技術(shù)手段相結合等改善辦法。而以改變Fenton反應器結構的方式提高Fenton氧化效率的研究和應用不多。傳統Fenton反應池依靠曝氣和循環(huán)泵的方式進(jìn)行廢水與Fenton藥劑的混合，混合均勻性差，混合速度慢，造成Fenton藥劑局部濃度過(guò)高而產(chǎn)生無(wú)效分解。為保證廢水處理效果，通常需要過(guò)量使用藥劑，因此降低了Fenton工藝處理效率，增加了藥劑使用成本，同時(shí)產(chǎn)生大量含鐵污泥。

　　Fenton反應屬于快速反應，能夠在較短時(shí)間內產(chǎn)生大量·OH。在Fenton反應初始階段實(shí)現·OH與廢水中有機物快速充分接觸，是提高·OH利用率的關(guān)鍵。傳統Fenton工藝采用的曝氣或機械攪拌完成廢水與Fenton藥劑之間的混合只是達到了宏觀(guān)上的均勻性，而·OH與廢水中有機物只有達到分子級微觀(guān)混合，才能實(shí)現充分有效接觸。采用射流噴射器、撞擊流混合器、靜態(tài)混合器等低黏度液-液快速混合設備可以實(shí)現分子級微觀(guān)混合。傳統Fenton工藝容易出現“返混”現象，對于化學(xué)反應級數n>0的反應，返混使反應推動(dòng)力下降，降低反應速度，導致反應器容積增大或反應過(guò)程的轉化率降低。管式反應器可有效避免物料返混，提高反應效率。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　本研究將管式反應器應用于Fenton氧化處理廢水領(lǐng)域，利用管道混合器將廢水與過(guò)氧化氫溶液快速混合，并在管式反應器內繼續完成混合及Fenton氧化反應。實(shí)驗采用自制快速Fenton反應器RFR(rapidfentonreactor)裝置對深圳某公司產(chǎn)生的高濃度有機廢水進(jìn)行處理，并與傳統的Fenton工藝進(jìn)行比較，探索各工藝參數對處理效果的影響，確定最佳工藝條件，并考察了Fenton工藝運行成本。

　　實(shí)驗方法：1)快速Fenton反應器廢水處理實(shí)驗:用H2SO4溶液調節廢水pH值，加入一定量的硫酸亞鐵，攪拌混合均勻。開(kāi)啟溫度控制系統，設定加熱溫度，當反應器內水溫升至設定值后，開(kāi)啟進(jìn)水泵和H2O2加藥泵。在反應器出口取樣靜置一段時(shí)間后，加NaOH溶液調節pH至8以上以終止反應。沉淀后取上清液用重鉻酸鉀法測COD值，考察反應溫度、Fenton藥劑投加量、反應時(shí)間及初始pH值對處理效果的影響。

　　2)傳統Fenton工藝廢水處理單因素實(shí)驗:常溫條件下，取500mL乳化液廢水置于1000mL燒杯中，用H2SO4溶液調節廢水pH值(2、3、4、5、6)，加入一定量的工業(yè)級硫酸亞鐵(3、6、9、12和15g)和工業(yè)級H2O2(2、4、6、8、10、15和20mL)，使用磁力攪拌器攪拌混合，定時(shí)(30、60、90、120和150min)取樣測COD值。進(jìn)行Fenton藥劑投加量、pH值、反應時(shí)間等影響因素實(shí)驗，確定最優(yōu)工藝條件。

　　最后通過(guò)實(shí)驗得出：1)設計了一種快速Fenton反應器，利用管道混合器并借鑒管式反應器的結構特點(diǎn)，實(shí)現Fenton試劑和廢水的快速混合，混合的均勻性提高，混合動(dòng)力消耗減少。2)快速Fenton反應器處理乳化液廢水的最佳工藝條件為反應溫度30℃，反應時(shí)間20min，H2O2投加量116mmol·L-1，Fe2投加量10mmol·L-1，COD平均去除率可達到60%。3)在最佳條件下，快速Fenton反應器運行成本為27.24元·t-1水，比傳統Fenton工藝成本降低52%，在工程應用中具有明顯的成本優(yōu)勢。