发酵类抗生素废水处理中Fenton氧化法的运用
发酵类抗生素废水处理中 Fenton 氧化法的运
用
摘要：发酵类抗生素废水生化系统的出水采用 Fenton 氧化法处理,在处理前利用单因子实验
研究废水初始 pH、FeSO4·7H2O 投加量、H2O2 投加量以及反应时间对废水 CODCr 去除效果
的影响,并确定最佳值。实验结果表明:在室温条件(25℃)下,初始 pH 为3.5,H2O2 投加量为 14.69
mmol/L,m(H2O2) m(Fe2+)=4.32 1,∶ ∶ 反应时间 80 min,废水 CODCr 去除率可达 79.5%。工程应
用后废水 CODCr 去除率可达 79.0%,每吨废水处理成本为 2.90 元,证明 Fenton 氧化法在发酵类抗
生素废水处理中效果显著, 能够降解生化系统难以降解的有机物。
Application of Fenton oxidation method in the treatment of antibioticsfermentation wastewater
CAO Hui YUAN Wenqi LI Huiyan ZHANG Jiefei HE Chenghui CAO Jinghua
Henan Hanwen Environmental Protection Engineering Co., Ltd. College of Environment,Tianjin
Polytechnic University Henan Transportation Vocational and Technical College Xinjiang Tianda
Biological Products Co., Ltd.
Abstract：The effluent of the biochemical treatment system of antibioticsfermentation wastewater
was treated by Fenton oxidation method. The effect of initial pH value, FeSO4·7 H2O dosage, H2O2
dosage and reaction time on the removal of CODCr in wastewater was studied by single factor
experiments. The optimal conditions were obtained as follows: temperature 25 ℃, initial pH 3.5,
H2O2 dosage 14.69 mmol/L, m(H2O2) m(Fe2+)=4.32 1, and the reaction time 80 min. The ∶ ∶
removal of CODCr reached 79.5%. During the practical application, the removal of CODCr reached
79.0%, and the treatment cost was 2.90 yuan per ton of wastewater, which indicatedthat Fenton
oxidation method was effective for the treatment of antibioticsfermentation wastewater.
发酵类工程制药历史悠久、技术成熟且应用广泛,生物发酵具有生产工艺相对简单、生产成本
低、产量高且可工业化生产等优势,各类抗生素生产方式以生物发酵形式最为普遍[1,2]。其生产
废水是一种成分复杂、生物毒性大、色度高、含有多种抑制物质的难生物降解类高浓度有机废
水。废水中残留抗生素和高浓度有机物使传统生物处理法难以达到预期的处理效果,残留抗生素
对微生物有强烈抑制作用,造成好氧处理困难;厌氧处理高浓度的有机废水难以满足出水达标要
求,还需进一步处理[3]。高级氧化技术在高浓度、难生物降解类有机废水处理中比较有效,其中
Fenton 氧化法具有反应条件温和、效率高、操作简单等优点,在环保领域得到越来越多的应用,
成为国内外备受关注的水处理技术之一。
Fenton 氧化法,是在酸性条件下,H2O2 通过 Fe2+的催化作用生成具有高反应活性的羟基自由基
(·OH),OH 的氧化还原电位为 2.8 V,与各类有机物反应速率近似相同,其对有机物的氧化选择性很
小,一般的有机物都能氧化[4]。其氧化过程为链式反应,能同时引发更多的其他活性氧,以实现对
有机物的降解[5]。氧化原理是 OH 通过电子转移等途径传播自由基链反应,部分 OH 进攻有机物
夺取氢,将有机物进一步降解为小分子物质或矿化为 CO2 和H2O 等无机物,部分 OH 与有机物反
应使 C—C 键或 C—H 键发生裂变,最终使有机物降解为无害物[6]。在氧化过程中产生 OH 的同
时,Fe2+被氧化成 Fe3+,生成的 Fe(OH)3 胶体具有絮凝吸附功能,可协同去除水中有机物[7]。笔者
将Fenton 氧化法应用到发酵类抗生素废水的处理,以某抗生素制药厂二沉池出水(COD 的质量浓
度为 405～493 mg/L,pH 为6.5～7.5)为对象,通过实验研究废水初始 pH、FeSO4·7H2O 投加
量、H2O2 投加量和反应时间对废水 CODCr 去除效果的影响,确定各参数最适值,使Fenton 氧化
法处理效果达到最佳。
1 实验部分
1.1 主要试剂及仪器
试剂:体积分数为 37%的浓盐酸,体积分数为 20%的FeSO4·7H2O 溶液,体积分数为 30%的H2O2
溶液,NaOH 片剂,工业 PAM,LH-D 试剂,LH-E 试剂。
仪器:C929-CN 型pH 酸度计,FA2104B 型电子分析天平,JJ-6A 六联搅拌器,5B-3A 型COD 测定
仪。
1.2 实验方法
在室温条件下(25 ℃),Fenton 氧化处理效果的影响因素包括:溶液初始 pH、FeSO4·7H2O 投加
量、H2O2 投加量和反应时间等。设计采用单因子实验,以CODCr 去除率为指标,分别确定 pH
值、FeSO4·7H2O 投加量、H2O2 投加量和反应时间的最佳值。
取1 000 mL 水样,加入浓盐酸调节 pH 至固定值,投加体积分数为 20%的FeSO4·7H2O 溶液和体
积分数为 30%的H2O2 溶液,边搅拌边反应一段时间,六联搅拌速率控制在 150 r/min,投加体积分
数为 10%的NaOH 溶液调节 pH 至中性,再加入体积分数为 3‰的PAM 溶液,搅拌 2 min 后静置
10 min,取上清液检测 CODCr 。
1.3 分析检测方法
采用玻璃电极法(GB/T 6920—1986)测定pH;采用重铬酸钾法(GB/T 11914—1989)或快速消解分
光光度法(HJ/T 399—2007)测定COD[8?9]CrCr[8-9] 。
1.4 结果与讨论
1.4.1 pH 的影响
取水样1 000 mL,固定FeSO4·7H2O 的投加量为 4 mmol/L,H2O2 投加量为 20 mmol/L,反应时间
为90 min,温度为室温(25 ℃),分析废水初始 pH 对Fenton 氧化效果的影响,实验结果如图 1所
示。
图1 初始 pH 对Fenton 氧化法降解废水中 CODCr 的影响
由图1可知:随着 pH 的升高CODCr 去除率也逐渐上升,当pH 为3.5 时,CODCr 去除率为 79.6%,
达到最佳,pH 继续升高,CODCr 去除率下降。pH 过高时会抑制·OH 的产生,同时使溶液中的
Fe2+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力;当pH 过低时,溶液中的 H+浓度过高,Fe3+不能顺利
地被还原为 Fe2+,催化反应受阻。因此pH 的变化直接影响到 Fe2+-Fe3+的络合平衡体系,从而影
响Fenton 试剂的氧化能力[10] 。
1.4.2 FeSO4·7H2O 投加量的影响
取水样1 000 mL,固定废水 pH 为3.5,H2O2 投加量为 20 mmol/L,反应时间为 90 min,温度为室温
(25 ℃),分析FeSO4·7H2O 的投加量对 Fenton 氧化效果的影响,实验结果如图 2 所示。
图2 FeSO4·7H2O 投加量对 Fenton 氧化法 降解废水中 CODCr 的影响
由图2可知:随着 Fe2+的用量增加,废水中的 CODCr 的去除率先增大,而后呈下降趋势,当
FeSO4·7H2O 投加量为 3.4 mmol/L 时,去除率达到最高 79.2%。原因在于Fe2+浓度较低
时,Fe2+的浓度增加,单位量 H2O2 产生的·OH 增加,所产生的·OH 全部参与了与有机物的反应;随
着Fe2+逐渐的增加,产生的·OH 也不断增加,达到一个最高值,之后由于过多的·OH 引起自身反应
并加快副反应,减少了·OH 的产生,去除率逐步降低<sup>[</sup><b>11</b>]。同时过量的 Fe2+极
易被氧化成 Fe3+, 造成废水色度增加。
1.4.3 H2O2 投加量的影响
取水样1 000 mL,固定废水 pH 为3.5,FeSO4·7H2O 的投加量为 3.4 mmol/L,反应时间为 90 min,温
度为室温(25 ℃),分析H2O2 投加量对 Fenton 氧化效果的影响,实验结果如图 3 所示。
图3 H2O2 投加量对 Fenton 氧化法降解废水中 CODCr 的影响
摘要：
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发酵类抗生素废水处理中Fenton氧化法的运用 摘要：发酵类抗生素废水生化系统的出水采用Fenton氧化法处理,在处理前利用单因子实验研究废水初始pH、FeSO4·7H2O投加量、H2O2投加量以及反应时间对废水CODCr去除效果的影响,并确定最佳值。实验结果表明:在室温条件(25℃)下,初始pH为3.5,H2O2投加量为14.69mmol/L,m(H2O2)m(Fe2+)=4.321,∶∶反应时间80min,废水CODCr去除率可达79.5%。工程应用后废水CODCr去除率可达79.0%,每吨废水处理成本为2.90元,证明Fenton氧化法在发酵类抗生素废水处理中效果显著,能够降解生化系统难...
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作者：闻远设计
分类：其它行业资料
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