芬顿氧化深度处理餐厨垃圾厌氧消化废水的研究*

屈勇军，马洪奎，罗太能，黄小芹

(1 重庆杰润科技有限公司，重庆 400060；2 重庆财信环境资源股份有限公司，重庆 400020)

餐厨垃圾厌氧消化废水具有高有机物、高氨氮、水质成分复杂特性[1]，因此采用常规的生化+MBR处理工艺难以达到更高的排放标准[2](GB 8978-1996 污水综合排放标准一级标准)。随着垃圾分类的要求越来越严格以及无废城市的推进，废水处理的排放标准必然会更加严苛，但是目前对餐厨垃圾厌氧消化废水深度处理研究较少，有学者采用臭氧氧化处理MBR出水[3]，但也难以达到直排标准，因此急需一种适宜的餐厨垃圾厌氧消化废水的深度处理技术。芬顿处理技术是一种高级氧化技术，在废水预处理及深度处理中均是很常见的工艺，也是目前发展比较成熟的工艺，芬顿反应产生的·OH自由基，具有很高的氧化还原电位，其氧化能力仅次于氟[4-5]，因此芬顿氧化适用于多种难降解废水的处理，具有反应速度快、易于操作等多种优点。本研究采用芬顿氧化技术处理餐厨垃圾厌氧消化废水超滤出水，通过单因素实验确定最佳pH值、双氧水及硫酸亚铁的用量对CODCr去除的影响。对现有餐厨垃圾厌氧消化废水的提标改造具有一定的参考意义。

1 实 验

1.1 主要试剂及仪器

实验试剂：双氧水、七水硫酸亚铁、重铬酸钾、浓硫酸、硫酸汞、氢氧化钠、硫酸银，以上试剂均为分析纯；PAC、PAM试剂均为工业级。

实验仪器：pH酸度计；COD消解仪；电子分析天平；水浴锅。

1.2 水质检测方法

本实验中餐厨垃圾厌氧消化废水超滤出水的CODCr分析方法严格按照国家行业标准HJ/T 399-2007进行分析。

1.3 实验方法

取1000 mL超滤出水水样于烧杯中，用硫酸调节废水的pH值，投加一定量的七水硫酸亚铁溶液及双氧水，置于水浴锅中进行静态实验。反应一定时间后调节废水pH值至8.0，进行混凝沉淀处理，取上清液分析水样的CODCr。

1.4 实验用水

本次实验用水为重庆市某餐厨垃圾处理厂废水处理站超滤出水，其具体水质及分析方法见表1。

表1 超滤出水水质及分析方法

2 结果与讨论

2.1 初始pH值对CODCr去除的影响

考察初始pH值对废水CODCr去除的影响。将1000 mL废水的pH分别调至2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，加入2 mL质量浓度为10%的七水合硫酸亚铁和0.6 mL双氧水，反应90 min后，加入30%氢氧化钠溶液将废水的pH调至8.0、再加入2 mL质量浓度为10%的PAC溶液、1 mL质量浓度为0.2% PAM溶液，经充分搅拌后静置2 h 后，取其上清液测CODCr。其结果见图1。

图1 不同初始pH值条件下对CODCr去除的影响

由图1可以看出，随着初始pH值得升高，废水CODCr的去除率先升高后降低，CODCr的去除率在pH为3.5时达到最大值32.63%，当pH值低于2.5时，因废水酸性较强，不利于废水中·OH的生产，因此CODCr的去除率较低。当pH值为4.0时，废水碱性较强，Fe2+在短时间内转化为Fe3+，与双氧水反应产生的·OH减少，因此CODCr的去除率较低。因此，本工艺芬顿反应最佳pH为3.5。

2.2 双氧水用量对CODCr去除的影响

考察双氧水用量对废水CODCr去除的影响。将1000 mL 废水的pH调至3.5，控制双氧水的投加量分别为0.4 mL、0.6 mL、0.8 mL、1.0 mL、1.2 mL，加入2 mL质量浓度为10%的七水合硫酸亚铁，反应90 min后，加入30%氢氧化钠溶液将废水的pH调至8.0、再加入2 mL质量浓度为10%的PAC溶液、1 mL质量浓度为0.2% PAM溶液，经充分搅拌后静置2 h后，取其上清液测CODCr。其结果见图2。

图2 双氧水不同用量对CODCr去除的影响

由图2可以看出，随着双氧水用量的增加，废水CODCr的去除率先逐渐升高，当双氧水用量为1.2 mL/L时，CODCr的去除率达到最大值42.81%。这主要因为随着双氧水投加量的增加，废水中产生的·OH也随着增加，有机物被分解的量也逐渐增多，CODCr去除率持续升高。但当双氧水投加量为0.8 mL/L时，CODCr去除率的增加率明显减缓，随着双氧水投加量的继续增加，CODCr去除率增加并不明显，综合考虑运行成本，因此，本工艺芬顿反应双氧水最佳投加量为0.8 mL/L。

2.3 硫酸亚铁用量对CODCr去除的影响

考察七水硫酸亚铁用量对废水CODCr去除的影响。将1000 mL废水的pH调至3.5，控制质量浓度为10%的七水硫酸亚铁的投加量分别为2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL，加入0.8 mL双氧水，反应90 min后，加入30%氢氧化钠溶液将废水的pH调至8.0、再加入2 mL质量浓度为10%的PAC溶液、1 mL质量浓度为0.2% PAM溶液，经充分搅拌后静置2 h 后，取其上清液测CODCr。其结果见图3。

图3 硫酸亚铁不同用量对CODCr去除的影响

由图3可以看出，随着七水硫酸亚铁用量的增加，废水CODCr的去除率先逐渐升高，当七水硫酸亚铁投加量为10 mL/L时，CODCr的去除率达到最大值53.29%，这主要因为随着七水硫酸亚铁投加量的增加，溶解在废水中额Fe2+逐渐增多，生成·OH的量逐渐增加，有机物被分解的量也逐渐增多，CODCr去除率持续升高。但当七水硫酸亚铁投加量为4 mL/L时，CODCr去除率的增加率明显减缓，随着七水硫酸亚铁投加量的增加，CODCr去除率增加并不明显，综合考虑运行成本，因此，本工艺芬顿反应质量浓度为10%的七水硫酸亚铁最佳投加量为4 mL/L。

3 结 论

(1)采用芬顿氧化技术深度处理餐厨垃圾厌氧消化废水，对CODCr有明显的去除效果，对现有餐厨垃圾厌氧消化废水处理的提标改造有一定参考意义。

(2)芬顿氧化技术深度处理餐厨垃圾厌氧消化废水的最佳条件为：初始pH值为3.5，双氧水投加量为0.8 mL/L，七水硫酸亚铁投加量为4 mL/L，反应90 min，废水CODCr去除率可达到53.29%。极大的提高的废水的可生化性。