Fenton试剂氧化—活性炭吸附处理炼油厂循环水排污水

冯 婕，王 岽，郦和生

（中国石化 北京化工研究院燕山分院，北京 102500）

Fenton试剂氧化—活性炭吸附处理炼油厂循环水排污水

冯 婕，王 岽，郦和生

（中国石化 北京化工研究院燕山分院，北京 102500）

采用Fenton试剂氧化—活性炭吸附工艺处理炼油厂循环水排污水，考察了各种因素对处理效果的影响。通过实验得出最佳处理条件为：室温，H2O2加入量600 mg/L，m（H2O2）∶m（Fe2+）=4，水样pH5.0～5.5，Fenton试剂氧化反应时间1 h，活性炭选择8～30目的无烟煤破碎炭，水样在吸附柱的停留时间约为30 min。当循环水排污水COD低于150 mg/L时，经该联合工艺处理后出水COD低于50 mg/L，达到GB8978—1996«污水综合排放标准»中的二级排放标准。

芬顿试剂；活性炭吸附；循环水排污水；废水处理

随着循环水浓缩倍数的不断提高，排污量不断减少，水中各类物质的停留时间都随之延长，循环水中有机物的含量也不断提高，炼油系统循环水中COD超标已经相当普遍。循环水中的有机物主要来自投加的水质稳定剂，有时也包括泄漏的物料和产生的生物黏泥。将循环水系统排污水排入污水净化厂进行COD去除可作为暂时的处理方案，但由于水中的含盐量较大，进入污水净化厂处理时会给后续的再生制水增加很大压力，也会消耗较高的污水处理费用。

Fenton试剂氧化法通过H2O2和Fe2+作用产生·OH，具有极强的氧化能力，常作为降解水中有机物的预处理工艺［1-5］。吸附法在废水处理中的作用也越来越重要，其中活性炭吸附法是一种应用较早的方法，但由于活性炭价格较高，因而将其应用于低浓度污染性强的废水处理或废水深度处理更能充分发挥其优势，在降低废水处理成本的同时也可提高处理效率和效果［6-8］。因此采用Fenton试剂氧化预处理联合活性炭吸附技术深度处理循环水排污水效果较好。

本工作采用Fenton试剂氧化—活性炭吸附技术降解循环水排污水中的有机物，取得了良好的效果。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

实验用废水取自某炼油厂的循环水排污水，COD为90～200 mg/L、UV254（波长254 nm处单位比色皿光程下的吸光度）为0.400～0.600、pH为7.8～8.5。FeSO4·7H2O、质量分数为30%的H2O2：分析纯；活性炭：无烟煤破碎炭，8～30目。

HYC-Ⅲ型回转式恒温调速摇瓶柜：上海新星自动化控制设备成套厂；BT100-1L型蠕动泵：保定兰格恒流泵有限公司；752-P型紫外-可见分光光度计：上海现科仪器有限公司。

1.2 Fenton试剂氧化实验

取100 m L水样加入到250 m L烧杯中，加入一定量的H2O2和FeSO4·7H2O，在转速为200 r/m in的摇瓶柜中振荡一定时间，调节pH至6静置30 m in，取上清液测定水样COD和UV254。

1.3 活性炭吸附实验

取20 g活性炭加入到直径为30 mm的有机玻璃柱中，活性炭层厚度为10 cm，Fenton试剂氧化后出水经蠕动泵从玻璃柱下口进入，经活性炭层过滤吸附，从玻璃柱上口流出，在活性炭层的停留时间为30 min，定时从上口取样测定出水的COD和UV254。

1.4 分析方法

采用重铬酸钾法测定COD［9］，计算COD去除率；采用紫外-可见分光光度计测定UV254，计算UV254降低率。

2 结果与讨论

2.1 m（H2O2）∶m（Fe2+）对Fenton试剂氧化效果的影响

从Fenton的反应机理来看，Fe2+的加入量对H2O2的利用率有很大影响，所以Fenton体系存在一个比较合适的H2O2与Fe2+加入量的比例。当H2O2加入量为1.5 g/L、水样自然pH、常温下反应2 h时，m（H2O2）∶m（Fe2+）对Fenton试剂氧化效果的影响见图1。由图1可见：随着m（H2O2）∶m（Fe2+）的增大，处理后水样的COD和UV254均先减小后逐渐增大，说明随着Fe2+加入量的减少，Fenton试剂对循环水排污水的处理效果先增大后减小；在m（H2O2）∶m（Fe2+）为4时，处理效果最好，此时Fenton试剂氧化出水COD为99.21 mg/L，COD去除率为35.19%，所以本实验选择m（H2O2）∶m（Fe2+）为4。

图1 m（H2O2）∶m（Fe2+）对Fenton试剂氧化效果的影响

2.2 H2O2加入量对Fenton试剂氧化效果的影响

当m（H2O2）∶m（Fe2+）为4、水样自然pH、常温下反应2 h时，H2O2加入量对Fenton试剂氧化效果的影响见图2。由图2可见：随着H2O2加入量的增大，Fenton试剂处理后水样的UV254先逐渐减小而后趋于稳定；而COD则是先减小后逐渐增大；当H2O2加入量为600～1 200 mg/L时，Fenton试剂氧化处理效果较好，处理后水样COD趋于稳定。综合考虑经济效益，本实验中选择H2O2加入量为600 mg/L。

图2 H2O2加入量对Fenton试剂氧化效果的影响

2.3 水样pH对Fenton试剂氧化效果的影响

Fenton试剂是在酸性条件下发挥作用，而循环水排污水pH约为7.0～8.0，氧化处理前需要先调节水样pH。当m（H2O2）∶m（Fe2+）为4、H2O2加入量为600 mg/L、常温下反应2 h时，水样pH对Fenton试剂氧化效果的影响见图3。由图3可见：随着水样pH的增大，Fenton试剂氧化出水的COD和UV254均先减小后增大，当水样pH为5.0时，Fenton试剂氧化效果最佳。在循环水排污水COD为123 mg/L时，处理后水样COD仅为66 mg/L，COD去除率可以达到46.13%。所以本实验选择水样pH的最佳值为5.0～5.5。

2.4 反应时间对Fenton试剂氧化效果的影响

当m（H2O2）∶m（Fe2+）为4、H2O2加入量为600 mg/L，水样pH为5.0～5.5、常温时，反应时间对Fenton试剂氧化效果的影响见图4。由图4可见，当反应时间为1 h时，处理后水样COD最低。所以本实验选择Fenton试剂的氧化时间为1 h。

图4 反应时间对Fenton试剂氧化效果的影响

2.5 反应温度对Fenton试剂氧化效果的影响

循环水排污水COD为92 mg/L，当m（H2O2）∶m（Fe2+）为4、H2O2加入量为600 mg/L、水样pH为5.0～5.5、反应时间为1 h时，反应温度对Fenton试剂氧化效果的影响见图5。由图5可见，当反应温度低于50 ℃时，随着反应温度的升高，处理后水样COD随着温度的升高逐渐减小，但降幅不大；当温度超过50 ℃时，处理后水样COD随着温度的升高反而逐渐升高。所以本实验中Fenton试剂的氧化温度选择室温即可，在室温条件下COD为92 mg/L的循环水排污水经Fenton试剂氧化处理后COD仅为51 mg/L，达到国标污水综合排放二级标准，即COD低于60 mg/L［11］。

图5 反应温度对Fenton试剂氧化效果的影响

2.6 Fenton试剂氧化与活性炭吸附联用处理循环水排污水

在上述最佳实验条件下，采用Fenton试剂氧化与活性炭吸附联用工艺处理循环水排污水，出水COD和UV254随处理水量的变化见图6和图7。

由图6可见：Fenton试剂氧化对循环水排污水UV254的降低效果较好，而且比较稳定，降低率约为70%；而活性炭吸附对循环水排污水UV254的降低基本没有太大作用，随着处理水量的增加，活性炭吸附后出水UV254先增加后降低，在处理水量为0～12 L时， UV254明显减小，在处理水量为12～25 L时，活性炭吸附后出水UV254逐渐增大，远远超过Fenton试剂氧化出水UV254，甚至超过循环水排污水初始UV254，在处理水量超过25 L以后，活性炭吸附后出水UV254又开始减小，逐渐接近Fenton试剂氧化出水UV254。其原因可能是活性炭吸附对大分子有机物有一定吸附作用，随着处理水量的增大，活性炭吸附饱和，原先吸附的大分子有机物开始析出使得活性炭吸附出水UV254升高且比循环水排污水初始UV254还要大，随着处理水量的继续增大析出有机物逐渐较少，活性炭吸附出水UV254开始逐渐降低，逐渐接近循环水排污水初始UV254。

由图7可见：当处理水量为0～35 L时，随着处理水量的增加，活性炭吸附出水COD基本稳定，总COD去除率约在60%左右，最高可达85%；当循环水排污水COD为150 mg/L时，经该联合工艺处理后出水COD小于50 mg/L，达到直接外排二级标准；处理水量超过35 L以后活性炭吸附效果逐渐减弱，处理水量超过40 L以后Fenton试剂氧化出水COD与活性炭吸附出水COD趋于相同，说明活性炭吸附基本饱和，此时活性炭COD吸附容量约为60 mg/g，由此可知1 t活性炭至少可以处理2 000 t经Fenton试剂氧化处理的循环水排污水。

图6 Fenton试剂氧化与活性炭吸附联用处理循环水排污水出水UV254随处理水量的变化

图7 活性炭吸附处理Fenton试剂氧化后水样COD去除率随处理水量的变化

3 结论

a）采用Fenton试剂氧化—活性炭吸附工艺处理循环水排污水，Fenton试剂氧化的最佳实验条件为：H2O2加入量600 mg/L，m（H2O2）∶m（Fe2+）=4，pH为5.0～5.5，反应时间1 h，反应温度室温。

b）活性炭吸附工艺选择8～30目的无烟煤破碎炭填装吸附柱，水样停留时间约为30 m in。活性炭对COD的吸附容量约为60 mg/g，1 t活性炭至少可以处理2 000 t经Fenton试剂氧化处理的循环水排污水。

c）当循环水排污水COD为150 mg/L时，经过Fenton试剂氧化—活性炭吸附工艺处理后COD小于50 mg/L，达到直接外排二级标准。Fenton试剂氧化对循环水排污水UV254的降低效果较好，降低率约为70%；活性炭吸附对循环水排污水UV254的降低基本没有太大作用。

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［9］ 原国家环境保护局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法［M］. 第4版. 北京：中国环境科学出版社，2008：210 - 232.

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［11］ 北京市环境保护科学研究院. GB8978—1996污水综合排放标准［S］. 北京：中国标准出版社，1996.

Treatment of Effluent Circulation W ater in Refinery by Fenton Reagent Oxidation-Activated Carbon Adsorption Process

Feng Jie，Wang Dong，Li Hesheng

（Yanshan Branch of Beijing Research Institute of Chem ical Industry，SINOPEC，Beijing 102500，China）

Effluent circulation water was treated by Fenton reagent oxidation-activated carbon adsorption process and the affecting factors w ere investigated. The optimum conditions are as follow s：room temperature，H2O2dosage 600 mg/L，m(H2O2)∶m(Fe2+)=4，sample water pH 5-5.5，oxidation reaction time 1 h，using cracked-anthracite-based activated carbon with 8-30 mesh，water residence time in adsorption column 30 min. After the effluent circulation water with less than 150 mg/L of COD is treated，the treated water COD is below 50 mg/L，which can meet the second grade discharge standard of GB8978—1996.

Fenton reagent；activated carbon adsorption；effluent circulation water；wastewater treatment

X703.1

A

1006-1878（2012）04 - 0343 - 04

2011 - 12 - 26；

2012 - 03 - 12。

冯婕(1980—)，女，山西省晋中市人，硕士，工程师，主要研究方向为水处理技术。电话 010 -80344845，电邮 fengjie.bjhy@sinopec.com。

（编辑 张艳霞）