Fenton试剂处理抗生素厌氧处理出水的试验研究_沈小华

目前，国内有300多家企业生产70多个品种的抗生素，占世界总产量的20%～30%[1]。抗生素废水成分复杂，其中所含洁霉素对革兰氏阳性菌和厌氧菌具有强抗菌能力，处理难度大[2]。抗生素废水一直是污水治理领域的一个难题。安徽省某制药厂的混合废水经过“预处理+厌氧+好氧+气浮”工艺处理后，出水水质稳定。由于企业规模的扩大，因此混合废水的COD由15g·L-1上升到20g·L-1。为了提高废水生化性，减轻生物处理负荷，考虑在处理流程中增加高级氧化技术。Fenton试剂具有极强的氧化能力，特别适用于某些难治理的或对生物有毒性的工业废水的处理上[3]。广泛应用于炼厂废水、食品厂废水、废料浸取废水、制药废水、焦油精馏厂废水、涂料废水、洗相液废水等各种工业废水处理，常见Fenton试剂应用有预处理和后处理2种[4-5]。考虑厌氧处理系统的产沼气能力，试验拟采用Fenton试剂对厌氧出水进行处理。1材料与方法1.1试验水质原水取自安徽省某制药厂厌氧出水，其水质如表1所示。1.2试验方法取200mL厌氧出水倒入250mL烧杯中，先调初始pH，再往其中加入一定量的FeSO4·7H2O和H2O2（质量分数30%）进行反应，反应一段时间后调节pH至8～9，静止沉淀10～20min后过滤，取滤后液测其COD。1.3分析项目与方法pH：pH-2型酸度计；COD：重铬酸钾法；BOD5：标准稀释法[6]。2结果与分析2.1正交试验选择进水pH、[H2O2]:[Fe2+]、FeSO4·7H2O及反应时间这4个可控参数作为正交试验的影响因素，对每个影响因素都选定4个有代表性的水平，见表2。根据已定的因素、水平及选用的L16(44)正交表进行试验，结果见表3[7]。Fenton试剂处理抗生素厌氧处理出水的试验研究沈小华，买文宁，苏涛（郑州大学水利与环境学院，河南郑州450002）摘要：采用Fenton试剂处理经厌氧处理后的抗生素废水，通过正交试验确定其主要影响因素的最佳水平组合为：FeSO4·7H2O投加量为3mmol（200mL厌氧出水中），进水pH为3.0，[H2O2]:[Fe2+]为12:1，反应时间为2h。在正交试验基础上，通过单因子分析确定了系统的最佳运行条件。在FeSO4·7H2O投加量为3mmol（200mL厌氧出水中）、进水pH为3.0、[H2O2]:[Fe2+]为8:1、反应时间为2h的条件下，对COD的去除率可以达到72%，处理出水BOD5/COD为0.45。关键词：Fenton试剂；抗生素；正交试验中图分类号：X787文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)04-0079-003收稿日期：2009-08-17作者简介：沈小华（1985－），男，硕士研究生，研究方向为水污染控制联系电话：13938472229；E-mail：sxhdream@163.com表1原水水质Tab.1Qualityofrawwater项目pHCOD/mg·L-1BOD5/mg·L-1BOD5/COD范围平均7.4～7.67.52800～32003000672～7686600.22～0.280.24表2正交试验的影响因素及水平Tab.2Factorsandlevelsoforthogonalexperiment水平影响因素ApHB[H2O2]:[Fe2+]Cn(Fe2+)/mmolD反应时间/h123434562:14:18:112:11234306090120第36卷第4期2010年4月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.4Apr.,201079DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2010.04.022对试验结果进行分析，通过极差确定影响因素大小见表4。由表4可知，各因素按影响大小排序为：C>A>B>D；最佳水平组合为A1B4C4D4，即FeSO4·7H2O投加量为4mmol，pH为3，[H2O2]:[Fe2+]为12:1，反应时间为2h。2.2单因子分析通过正交试验所确定的最佳水平进行控制，开展单因子分析。2.2.1FeSO4·7H2O投加量的影响在进水pH为3.0、[H2O2]:[Fe2+]为12:1、反应时间为2h的条件下，调节FeSO4·7H2O的投加量，则FeSO4·7H2O的投加量对COD去除率的影响见图1。由图1可知，COD去除率随Fe2+的投加量的增大而增大，Fe2+是催化产生羟自由基的必要条件，在Fe2+的催化作用下，主要发生以下反应[8-9]：Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH，（1）Fe3++H2O2→Fe2++H++·O2H，（2）RH+·OH→R·+H2O，（3）R·+H2O2→ROH+·OH，（4）Fe2++·OH→OH-+Fe3+。（5）[Fe2+