高级氧化工艺对印染废水的探讨

好多年前，我们在浙江诸暨，做了一个印染废水的项目。由于做的比较久了，所以当时要求的排放标准并不高，出水COD和色度都是常年维持在100左右，效果很稳定，业主很满意。但时代在进步，业主也要求自己要进步，于是就提出了新要求：“咱们的污水排放标准，要往上提一提了！”提到多少呢？COD≤30mg/L，色度≤60以下。没问题，只要大爷您肯出钱，别说30，就算是0也能给您做到！说归说，笑归笑，要想进一步去除这接近80个的COD，常规手段估计够呛。那位说了：“胖哥你是不是忘了还有个色度呢，怎么半个字儿也不提呢？”色度那玩意儿，和COD一比就是个小卡拉米，三拳两脚就能干倒在地的小角色，不提也罢！咱接着说COD的事儿。自从业主把提标这事儿提上日程后，我们就派人去现场取了生化尾水，准备拿回实验室来折腾一番。先是检测了其BOD5值，不足10mg/L，相当于B/C不足0.1。看来想要直接来个二次生化是不可能了。那就搞个臭氧+BAF吧！结果实验搞了一个月，臭氧效果还行，但BAF明显不给力。得，看来这个尾水，大概率就只能靠高级氧化干达标了。那位说了：
“那还犹豫个屁啊，直接上臭氧得了！”我也想，毕竟最方便。奈何臭氧实在没利润，赚点钱全给臭氧发生器厂家了，所以我们领导一贯不太喜欢用这个。再加上领导平时就喜欢整点新鲜玩意儿，臭氧都土掉渣了，根本就入不了他的法眼。上指下行啊，无奈我只好给他提了三种方案：（1）Fenton；（2）UV+H2O2；（3）臭氧催化氧化。领导眉头一皱，我就知道他准看不上1和3，但不等他发飙，我就先声夺人，堵住了他的嘴：“您老别急，咱这不是实验室嘛，就当让小王积累下经验了！”只是可怜了小王，好端端的正在实验室刷瓶子呢，就觉得浑身一紧，连打了俩喷嚏，心下狐疑，莫不是自己又被人给盯上了？果不其然，没等他瓶子刷完，我就拎着两桶水来了实验室，咣当一声往地上一放，大咧咧的和小王说道：“王啊，你不是老惦记着比划下哥的小试装置吗，这不机会就来了？”说完，我把提前准备好的实验方案拿了出来，递到小王面前，让他过目。小王一张脸拉的，比鞋拔子都长，双手往白大褂上一抹，不情不愿的接过了纸，没头没脑的搂了两眼，就问我到底咋回事儿。我嘿嘿一笑，把事情的前因后果说了一遍。末了拍拍小王肩膀，说：“如此众任，非你不可，先把手头上别的事儿放一放，紧着这个来吧！”言罢我转身而去，只留下小王一人，乜呆呆发愣，半天也没缓过神来。那位说了：
“那这三种高级氧化的实验方案都是怎么定的啊？”先来看单独Fenton的工艺方案。方案其实很简单，首先取1L原水，用H2SO4调酸到pH值到3~4之间。然后根据原水的COD和出水COD计算所需的H2O2。这里我用的比例关系是1:3，也即去除80mg/L的COD，我准备投加240mg/L的纯H2O2，折算成浓度30%的双氧水，就是0.8mL/L。其次在根据H2O2和Fe?+的比例计算所需投加的FeSO4·7H2O的质量。这里我按照5:1的关系计算的，也即投加240mg/L的纯H2O2时，先加Fe?+的质量浓度为48mg/L，折算成FeSO4·7H2O的质量就是238mg/L。氧化2h后，再用NaOH调节pH到7.5~8.5，沉淀30min后，撇除上清液待用。最后，为了保证此时水中残余的H2O2，不影响测量COD的准确性，我还特意让小王过了一遍泡沫铁滤柱。

▲泡沫铁过滤材料，可以用来去除水中残余的H2O2
小王倒也听话，完全按照我的步骤操作，最后测出水COD=27mg/L，折算成本不到4块钱。再说说大家更为关心的UV+H2O2工艺方案。

这个其实更简单，因为涉及到的药剂更少，只有双氧水，但需要提前准备一个紫外灯氧化装置。

 

▲紫外灯光催化氧化装置（其实就是一个大铁壳子，里面插上若干紫外灯管）

我们这个实验的具体做法如下：

首先取1L废水，提前加入30%浓度的双氧水10mL，然后装入不透光的光催化反应器中，插入一根功率7W的紫外光灯管，打开电源，照射2h。

照射结束后，测量水中残余的H2O2和COD值。

测试出水H2O2的目的，其实就是为了控制一个最短的反应时间，一旦发现H2O2降解完毕了，就可以关停紫外灯了，毕竟那玩意儿可比普通灯泡费电多了。

说实话，用光催化H2O2来处理生化尾水的效果，还是可以的，出水不但COD能够降到20以下，TOC的去除率也比普通Fenton高。

那位说了：“胖哥，为啥要用紫外光配合H2O2使用呢，这里面有什么说法吗？”你说做Fenton，又是酸又是碱，又是双氧水又是硫酸亚铁的，图个啥？

还不就是想创造个环境，让H2O2被激发出来羟基自由基？

光催化也一样，无非是换个手段，利用能量更大的紫外光来激发H2O2，助其产生羟基自由基。

虽然道路不同，但大家的目的显然都是一样的。

不过您别看紫外光+H2O2的反应条件简单，可是其运行成本核算下来，一点都不便宜！

就拿我这个小试来说，最后差不多吨水的成本，怎么也得20块钱了......

那位又说了：“胖哥，是不是你的反应器太小，水体不足以完全让紫外光穿透，所以对其能量的利用效率较低导致的呢？”

肯定的，我的小试装置直径，相对于紫外光在水中的穿透范围来说，还是比较小的。

所以要是真要在工程中使用这个工艺，这根紫外灯管所负责的水体范围，还能更大。

但其实也大不了太多，因为污水中能影响紫外线穿透率的因素太多了。

综合来评判的话，这个工艺还是不太适合大规模应用的。

最后再说说臭氧催化氧化。

其实说实话，臭氧催化氧化并不太适合用小试装置评价。

至于原因，在于小试装置的高度普遍太低，臭氧在水中的接触时间太短，几乎都来不及溶于水中，就已经冒出液面逃逸到空气中了......

这让我想起来老家农村的一个小笑话。

说有天我们村里面来了个收破烂的，到了村口就把大喇叭打开了，准备一边走一边吆喝。

结果只来的及说出“收破......”俩字，就赫然发现，他人已经出了村了。

敢情我们村就两户人家，街道满打满算，拢共也没有两步叉子那么长！

臭氧小试就是这样，咱当然都想着让臭氧好好努力，争取多发挥点氧化作用，把效率提上去，把成本降下来。

但小试装置实在是太矮了，根本就等不及臭氧大显身手呢，一下子就跑过了头，这效率要是能高，那才见了鬼！

所以一般臭氧小试做出来的成本，都要远高于实际工程中的数据，有经验的臭氧厂家，也只会拿小试做个定性实验，看看臭氧对这股水有没有效果。要想定量，那就得老老实实去现场，摆上个十几米高的大柱子，真刀真枪的做上十几天才行。

所以关于我们这个臭氧的小试方案，也没有太大的参考价值，无非是取1L原水，和500mL的催化剂，一起装入臭氧小试装置中，然后用臭氧产量1g/h的小型臭氧机曝气。

一直曝了1h，折算臭氧投加量都1000mg/L了，测试出水COD为22mg/L，臭氧和COD的比值都接近10:1了。

这个投加量就太大了。

实验做完，UV+H2O2效果不错，但成本太高，臭氧领导又不喜欢。

最终定的，还是Fenton工艺，投资便宜，运行成本相对也还可以，没理由不用它。

可见Fenton工艺的生命力还是非常顽强的，就算咱大家伙儿都这么讨厌它了（主要是铁泥），很多时候仍然离不开它！

好了，这件事儿说到这，就结束了。不知道大家看完后，都有什么想表达的？欢迎在留言区留言交流！