Fenton试剂—好氧活性污泥法处理邻苯二甲酸二丁酯废水

邱 松，李昕阳，杨芳芳，魏令勇

（中国石化 北京化工研究院环保所， 北京 100013）

Fenton试剂—好氧活性污泥法处理邻苯二甲酸二丁酯废水

邱 松，李昕阳，杨芳芳，魏令勇

（中国石化 北京化工研究院环保所， 北京 100013）

采用Fenton氧化—好氧活性污泥法处理邻苯二甲酸二丁酯（DBP）废水，优化了Fenton氧化反应的工艺条件。实验结果表明：在H2O2加入量4 g/L、Fe2+加入量200 mg/L、反应温度60 ℃、废水pH 4、反应时间60 min的最佳工艺条件下，Fenton氧化出水COD为200～250 mg/L，DBP质量浓度约为0.10 mg/L；在污泥质量浓度2 000 mg/L、DO 2～3 mg/L、水力停留时间8 h的条件下，好氧活性污泥法处理出水的COD基本低于50 mg/L，DBP质量浓度约为0.05 mg/L，均满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》，可达标排放。

邻苯二甲酸二丁酯；Fenton试剂；好氧活性污泥法；废水处理

邻苯二甲酸二丁酯（DBP）是一种应用广泛的人工合成有机物，主要作为增塑剂和软化剂使用在塑料、汽车、润滑剂和农药等行业［1］。DBP是一种环境激素，可以积累在人体内，模拟雌激素的作用干扰人体分泌系统［2-3］。DBP污染水体会对环境中的微生物群落产生影响，破坏生态系统。我国已将DBP列为环境优先监测污染物［4］。

DBP属于难降解有机物，常见的处理方法有生物降解、萃取、活性炭吸附和高级氧化等［5-10］。DBP在环境中的降解速率缓慢，生物降解效果不明显。高级氧化法处理DBP废水具有效果好、无二次污染等优点［11-12］。Fenton氧化作为废水处理工艺得到了广泛的研究和应用［13-15］。

本工作采用Fenton氧化处理DBP废水，考察了H2O2加入量、Fe2+加入量、反应温度、废水pH和反应时间等工艺条件对废水中COD和DBP去除效果的影响。采用好氧活性污泥法对Fenton氧化后的废水进行深度处理。

1 实验部分

1.1 废水水质

废水取自某化纤厂1，4丁二醇装置排水，COD为1 000～1 200 mg/L，DBP质量浓度为30～50 mg/L，pH为7.5～8.2。

1.2 试剂和仪器

H2O2（30% w）、FeSO4·7H2O和NaOH均为分析纯。

PPS-5511型平行合成仪：日本东京理化器械株式会社；Waters2695型高效液相色谱仪：沃特世科技有限公司。

1.3 实验方法

取60 mL废水加入到平行合成仪反应池中，调节废水pH，加入Fenton试剂，在转速300 r/min条件下进行反应，反应结束后，调节废水pH至中性，静止后取上层清液测定其中COD和DBP质量浓度。

采用好氧活性污泥法对Fenton氧化后的废水进行深度处理，污泥质量浓度为2 000 mg/L，DO为2～3 mg/L，水力停留时间8 h。

1.4 分析方法

采用重铬酸钾法测定COD［16］；采用液相色谱仪测定DBP质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 H2O2加入量对COD和DBP去除效果的影响

在Fe2+加入量200 mg/L、废水pH 4、常温、反应时间90 min的条件下，H2O2加入量对COD和DBP去除效果的影响见图1。

图1 H2O2加入量对COD和DBP去除效果的影响

由图1可见：随着H2O2加入量的增大，废水中COD和DBP质量浓度都显著下降；当H2O2加入量为4 g/L时，废水中COD为346 mg/L，COD去除率为69.1%， DBP质量浓度为4.60 mg/L，DBP去除率为89.3%；当H2O2加入量超过4 g/L后，废水中COD和DBP质量浓度变化不大，这是由于过高浓度的H2O2会作为·OH的清除剂，将·OH转化为·O2H，降低Fenton反应的效果［13］。故本实验选择H2O2加入量为4 g/L较适宜。

2.2 Fe2+加入量对COD和DBP去除效果的影响

Fe2+是Fenton反应的催化剂，其加入量对H2O2的利用率有很大的影响。在H2O2加入量4 g/L、废水pH 4、常温、反应时间90 min的条件下，Fe2+加入量对COD和DBP去除效果的影响见图2。由图2可见，随着Fe2+加入量的增加，废水中COD和DBP质量浓度呈现先下降后逐渐增大的趋势，这是因为过量的Fe2+会迅速催化H2O2分解产生·OH，导致·OH积累进而饱和，因此再增加Fe2+的量并不能继续提高Fenton反应的氧化效果［17］，反而会造成H2O2的浪费，降低氧化效果。当Fe2+加入量为200 mg/L时，Fenton氧化效果最好，废水COD为356 mg/L，COD去除率为70.3%；DBP质量浓度为4.80 mg/L，DBP去除率为90.4%。

图2 Fe2+加入量对COD和DBP去除效果的影响

2.3 反应温度对COD和DBP去除效果的影响

在H2O2加入量4 g/L、Fe2+加入量200 g/L、废水pH 4、反应时间90 min的条件下，反应温度对COD和DBP去除效果的影响见图3。

图3 反应温度对COD和DBP去除效果的影响

由图3可见：随着反应温度的升高，废水COD和DBP质量浓度均呈现先下降后增大的趋势；当反应温度为60 ℃时，废水COD和DBP质量浓度最低，分别为240 mg/L和0.12 mg/L；当反应温度超过60 ℃后，废水COD和DBP质量浓度逐渐增加，这是由于反应温度过高导致H2O2容易分解为H2O和O2，降低了Fenton反应的氧化效果。故本实验选择反应温度为60 ℃较适宜。

2.4 废水pH对COD和DBP去除效果的影响

Fenton反应需要在酸性条件下进行，实验所用废水水质偏碱性，因此需要调节pH后再进行反应。在H2O2加入量4 g/L、Fe2+加入量200 mg/L、反应温度60 ℃、反应时间90 min的条件下，废水pH对COD和DBP去除效果的影响见图4。由图4可见：随着废水pH的增加，废水COD和DBP质量浓度先降低后快速上升；当废水pH为4时，Fenton氧化反应效果最佳，废水COD 为246 mg/L，DBP质量浓度为0.18 mg/L。故本实验选择废水pH为4较适宜。

图4 废水pH对COD和DBP去除效果的影响

2.5 反应时间对COD和DBP去除效果的影响

在H2O2加入量4 g/L、Fe2+加入量200 mg/L、废水pH 4、反应温度60 ℃的条件下，反应时间对COD和DBP去除效果的影响见图5。由图5可见，随着反应时间的延长，废水COD和DBP质量浓度逐渐降低；当反应时间超过60 min时，废水COD和DBP质量浓度下降不明显。综合考虑处理效果和经济性，本实验选择反应时间为60 min较适宜。

2.6 好氧活性污泥法深度处理DBP废水效果

在上述最优实验条件下，经过Fenton氧化处理后DBP废水的COD降至200～250 mg/L，DBP质量浓度约为0.10 mg/L。采用好氧活性污泥法深度处理Fenton氧化处理后的出水，好氧活性污泥法对COD的去除效果见图6，对DBP的去除效果见图7。

图5 反应时间对COD和DBP去除效果的影响

图6 好氧活性污泥法对COD的去除效果

图7 好氧活性污泥法对DBP的去除效果

由图6可见，进水COD在200～250 mg/L之间波动，出水COD基本都在50 mg/L以下，符合GB 8978—1996《污水综合排放标准》［18］，可以实现达标排放。

由7可见，经好氧活性污泥法处理后，DBP质量浓度由0.10 mg/L左右降至0.05 mg/L左右，低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》中的一级排放标准。

3 结论

a）采用Fenton氧化反应处理DBP废水，Fenton反应最佳工艺条件为：H2O2加入量4 g/L，Fe2+加入量200 mg/L，废水pH 4，反应温度60 ℃，反应时间60 min。经Fenton反应氧化处理后的DBP废水COD为200～250 mg/L，DBP质量浓度约为0.10 mg/L。

b）采用好氧活性污泥法深度处理Fenton氧化反应出水，控制污泥质量浓度2 000 mg/L，DO 2～3 mg/L，水力停留时间8 h。经深度处理后的出水COD基本低于50 mg/L，DBP质量浓度约为0.05 mg/L，均满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》，实现达标排放。

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（编辑 祖国红）

Treatment of DBP wastewater by Fenton reagent-aerobic activated sludge process

Qiu Song，Li Xinyang，Yang Fangfang，Wei Lingyong
（Environment Protection Research Institute，Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry，Beijing 100013，China）

The wastewater containing dibutyl phthalate（DBP） was treated by Fenton reagent-aerobic activated sludge process. The process conditions of Fenton oxidation reaction were optimized. The experimental results showed that：Under the Fenton oxidation conditions of H2O2amount 4 g/L，Fe2+amount 200mg/L，reaction temperature 60℃，wastewater pH 4 and reaction time 60 min，COD and DBP mass concentration of the Fenton oxidation eff l uent were 200-250 mg/L and 0.10 mg/L，respectively；Under the activated sludge process conditions of MLSS 2 000 mg/L，DO 2-3 mg/L and HRT 8 h，COD and DBP mass concentration of the fi nal eff l uent were almost below 50 mg/L and about 0.05 mg/L respectively，which met the national wastewater discharge standard of GB 8978-1996.

dibutyl phthalate （DBP）；Fenton reagent；aerobic activated sludge process；wastewater treatment

X703

A

1006-1878（2017）04-0433-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2017.04.011

2017 - 01 - 09；

2017 - 04 - 05。

邱松（1987—），男，山东省潍坊市人，硕士，工程师，电话 010 - 59202247，电邮 qius.bjhy@sinopec.com。