Fe/C微电解-Fenton 氧化法预处理餐厨垃圾液的研究

米 鹏，温建利，王建文，王维涛

(1.青岛科技大学 山东化工研究院，山东 济南 250014；2.中车齐车集团有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161002；3.山东春旭化工设计有限公司，山东 济南 250014)

1 引言

城市生活垃圾中餐厨垃圾所占比重很大，中国每年产生的餐厨垃圾高达 6000万t[1]。餐厨垃圾因含水率高，在进行处理处置过程中会产生大量的垃圾液废水，该废水具有有机物、油脂、NaCl和各种微量元素含量高的特点[2]，如果不经严格的处理，可能会对区域的环境造成极为恶劣二次污染。

餐厨垃圾液废水首先经过油水分离后，渗滤液中悬浮物浓度很高，需要对其进行絮凝沉淀加二级气浮处理，去除渗滤液中的悬浮物和残存的少量动植物油脂。在此过程中，需要投加聚丙烯酰胺和聚合氯化铝和破乳剂的等药剂。渗滤液经过反应池内反应完成后，进入絮凝沉淀池沉淀，再进入二级气浮，最终上清液计入调节池内，这时的餐厨垃圾液为高浓度的污染物废水，进入本文高级氧化预处理环节。

2 高级氧化法预处理技术

2.1 铁碳微电解

阳极：Fe-2e→Fe2+

阴极：2H++2e→2[H] →H2

在有氧时，阴极反应还有：

O2+4H++4e→2H2O

O2+2H2O+4e→4OH-

电极反应可使某些有机物断链，提高废水的可生化性病去除部分COD。随着电化学反应的进行，pH值升高，反应池内发生以下反应：

4Fe2++8OH-+ O2+2H2O=4Fe(OH)3

Fe(OH)3絮状物可吸附凝聚去除废水中的悬浮物和胶体污染物。

2.1 3组麻醉苏醒时间比较 A组、B组、C组麻醉苏醒的平均时间分别为(7.60±2.51)min、(7.75±2.50)min及(8.98±2.53)min。A、B两组的麻醉苏醒时间明显短于C组(F=3.6300，P=0.029 5；tAB=-0.3775,PAB>0.05；tAC=3.4726,PAC<0.05；tBC=3.0951，PBC<0.05)。

2.2 Fenton 高级氧化法

Fenton试剂是由H2O2和Fe2+复合而成的一种强化剂，其原理是在Fe2+的催化作用下，H2O2产生羟基自由基(·OH)，其氧化还原电位高达2.80 V，可以直接氧化分解污水中存在的难以生物降解的有机污染物。

2.3 Fe/C微电解+Fenton 氧化法

Fe/C微电解+Fenton氧化法的工艺方式分为：联用氧化法和耦合氧化法[3]。

Fe/C微电解-Fenton 联用氧化法：废水首先经过Fe/C微电解工艺处理单元进行处理，微电解处理后的出水进入后续的工艺处理单元，在该处理单元中投加 H2O2，使得后续处理单位产生芬顿效应，进有一步去除废水中有机污染物。通过两级工艺联用强化对废水中有机污染物的去除。

Fe/C微电解-Fenton耦合氧化法：在铁碳微电解反应器中直接投加H2O2，使得废水在同一段处理单元内同时进行微电解和Fenton 氧化处理，两种反应相互叠加耦合，达到强化处理废水中有机污染物的去除。

Fe/C微电解+Fenton 高级氧化法不论是联用还是耦合，在芬顿氧化阶段均达到了充分利用Fe/C微电解电极反应产生的Fe2+，作为Fenton试剂所需主要成份之一，与额外投加另一种主要成份的H2O2发生Fenton高级氧化，降解难生物降级的有机污染物。Fe/C微电解+Fenton氧化法的工艺是根据各自工艺要求，巧妙利用了Fe/C微电解中的产物作为Fenton氧化所需的原药剂，这就大大节约了投加亚铁盐的用量，增强了对生物除难降解有机污染物的去除能力。

3 材料与方法

3.1 实验材料

餐厨垃圾挤压渗滤液：水样呈黑色，恶臭，COD为80000 mg/L，pH值为4。

铁屑：30目；

碳：采用直径在1～2 mm，长度2～3 mm的柱状碳；

双氧水：浓度30%，分析纯；

硫酸亚铁：分析纯。

3.2 铁碳微电解-Fenton联用实验操作

在室温条件下，取五组 50 mL 废水，调节 pH值=4～5，添加80 g/L的铁碳微电解剂，反应60 min后，出水添加20 mg/L的的H2O2和720 mg/L的FeSO4溶液，反应60 min，反应后将水样pH值调节至9～10，过滤，测定CODCr。

3.3 铁碳微电解-Fenton耦合实验操作

在室温条件下，取五组 50 mL 废水，调节pH值=4～5，添加一定量的铁碳微电解剂，同时添加20 mg/L的的H2O2和720 mg/L的FeSO4溶液，反应120 min，反应后将水样pH值调节至9～10，过滤，测定CODCr。

4 实验结果

4.1 铁碳微电解-Fenton联用处理效果

在室温条件下，采用Fenton高级氧化和铁碳微电解处理餐厨垃圾液废水，取五组水样进行平行试验，调节pH值至4～5，添加80g/L的铁碳微电解剂，铁碳质量(g)比为1.5∶1，反应60 min后，出水添加20 mg/L的的H2O2和720 mg/L的FeSO4溶液，反应60 min，反应后将水样pH值调节至9～10，过滤，测定CODCr。

表1 铁碳微电解-Fenton联用处理对CODCr去除效果

4.2 铁碳微电解-Fenton耦合处理效果

在室温条件下，采用Fenton高级氧化和铁碳微电解处理餐厨垃圾液废水，取五组水样进行平行试验，调节pH值至4～5，加入720 mg/L的 FeSO4和20 mL/L H2O2，铁屑大小为30目，铁碳加入量80 g/L，铁碳质量(g)比为1.5∶1，反应时间为120 min。

表2 铁碳微电解-Fenton耦合处理对CODCr去除效果

5 结论

采用Fenton高级氧化和铁碳微电解技术作为预处理餐厨垃圾液废水，在室温条件下，通过对CODCr为80000 mg/L的餐厨垃圾液废水，铁碳微电解处理废水的最佳条件铁屑为铁屑大小是30目， 铁碳加入量为80 g/L，铁碳质量(g)比为1.5∶1，处理60 min，在Fenton试剂处理废水的条件为 FeSO4和H2O2加入量分别为 720 mg/L和20 mL/L，反应时间60 min条件下，联合氧化方式对CODCr去除率为32.6%，耦合氧化方式对CODCr去除率可达49.7 %。 铁碳微电解-Fenton 耦合氧化处理时，处理效果较好，具有一定的实际应用意义。