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    皮革廃水の生化水の深さ処理に関するfenton試薬の研究

    2009/3/11 0:00:00 74

    Fenton試薬法による皮革廃水のバイオハザード処理に関する研究


    王成軍、黃瑞敏、卿海波、高武龍、周媛媛


    (華南理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)と工程學(xué)院、広州510006)


    要旨:生牛皮の加工を主とする皮革工場廃水処理ステーションの生化水を研究対象に、Fenton試薬の廃水処理効果と影響要因を検討した。

    試験では、このような皮革廃水の生化學(xué)排水を分解するための最適條件として、pH値5.0、H 2 O 2投與量600 mg/L、Fe 2+の投與量500 mg/L、反応時(shí)間50 minが定められています。

    この條件で、浸水CODの品質(zhì)濃度は333 mg/Lで、色度が90倍の場合、CODと色度の除去率はそれぞれ73.3%と98%に達(dá)し、排水CODの品質(zhì)濃度は89 mg/Lに下がり、色度は5倍以下になり、皮革排水の一級基準(zhǔn)に達(dá)する。


    キーワード:皮革廃水、深さ処理、Fenton試薬


    中図分類番號:X 794.035文獻(xiàn)識別コード:A文章番號:!1009-2455(2008)02-0049-03


    制革廃水の汚染負(fù)荷が高く、廃水成分が複雑で、味の臭い、色度、浮遊物、アンモニア窒素、酸素消費(fèi)物質(zhì)の汚染が大きいだけでなく、重金屬イオンと硫化物などの有毒物質(zhì)を含む[1]。

    制革廃水処理プロセスは常に先物化後の生化學(xué)結(jié)合方式を採用しているが、多くの工程実踐により、先物化後の生化學(xué)結(jié)合方式で皮革廃水を処理し、出水の中にはまだ生物分解されていない有機(jī)汚染物質(zhì)が多く、出水ρ(COD)は普通200 mg/L以上で、「汚水総合排出基準(zhǔn)」(GB 8978-1996)皮革廃水の二級基準(zhǔn)に達(dá)することができる。

    生皮を主な加工対象とすると、排水の処理が難しくなり、水の水質(zhì)も悪くなります。

    廃水には高い硫化物や塩化物などの毒性物質(zhì)が含まれているため、嫌気性処理に大きな影響を與えるため、製革廃水は嫌気生化法が少なく、好酸生化法を採用して、長期の好酸素滯留時(shí)間をシステムの比較的安定運(yùn)行と引き換えに、廃水の中の有機(jī)物の分解が困難である。

    有機(jī)物を分解しにくい廃水を含む化學(xué)酸化法により、優(yōu)れた効果が確認(rèn)されました。


    Fenton試薬は一般的な化學(xué)酸化剤で、他の化學(xué)酸化剤に対して、Fenton法は操作過程が簡単で、反応が迅速で、複雑な設(shè)備が必要でなく、引き続き生物化學(xué)処理を採用することに対して毒作用がなく、環(huán)境にやさしいなどの長所があります。

    本研究はFenton試薬酸化法を利用して、ある皮革工場の廃水の生化水を処理して、廃水の中の有機(jī)物をさらに分解しにくいようにして、皮革廃水の一級排出基準(zhǔn)を達(dá)成します。


    1材料と方法


    1.1廃水水質(zhì)


    試験排水は広東のある皮革工場の廃水処理ステーションの二重沈殿池から排水します。

    水は淺褐色で、ρ(COD)は200~400 mg/L、pHは8~9、色度は80~100倍である。

    同工場の出水硫化物はすでに基準(zhǔn)に達(dá)しているため、本試験は再検査されていない。


    1.2試験方法


    水相100 mLを取って250 mLのコーン瓶に入れ、pHを調(diào)節(jié)してFeSO 4とH 2 O 2を入れます。

    2 minを振って反応を促します。

    反応が完了したら、直ちにNaOH溶液でpH値を10に調(diào)整して、反応を終了させ、ほとんどのFe 2+、Fe 3+を沈殿させて、COD測定を妨害しないようにします。

    その後、反応しないH 2 O 2を軽く加熱し、靜置冷卻した後、清液を取ってCOD値を測定します。

    これにより,廃水に対するFenton試薬の酸化劣化効率を計(jì)算した。


    2結(jié)果と議論


    2.1直交試験


    Fenton試薬の主な影響要因はFe 2+濃度、H 2 O 2用量、初期pH値、反応時(shí)間などである。

    本試験は、4つの要素の3つのレベルを決定し、L 9(34)直交表を選択し、直交試験によってより良い動(dòng)作パラメータを決定し、直交試験は表1を參照してください。

    試験用廃水ρ(COD)は333 mg/Lで、90倍の色度です。



    直交試験の結(jié)果と極差分析から,初期pH値は主な影響要因であり,次にH 2 O 2の添加量であり,反応時(shí)間の影響は最小であることがわかった。

    これにより決定された予備試験動(dòng)作條件:


    pHの値は3で、H 2 O 2、Fe 2+投入量はそれぞれ600、400 mg/Lで、反応時(shí)間は60 minです。

    最適な操作條件をさらに決定するためには、単獨(dú)の要因試験も行う必要があります。


    2.2要因影響試験


    2.2.1 pH値の影響


    Fe 2+の存在形態(tài)は溶液のpH値によって調(diào)製されているので、Fenton試薬は酸性條件下でしか作用できず、中性とアルカリ性環(huán)境ではFe 2+はH 2 O 2を觸媒できず、OHを発生する。

    反応の最適pH値を決定するために、まずH 2 O 2、Fe 2+を固定する投入量はそれぞれ600、400 mg/Lで、60 min反応して、排水の異なるpH値がCOD及び色度除去率に及ぼす影響を測定します。



    図1から分かるように、pH値が5より大きい場合、CODと色度の除去率はpH値の減少に伴って急速に上昇し、pH値が3~5の場合、CODに対するpH値の除去率は小さく、基本的には70%以上維持されますが、pH値が4の場合、除去率は74.2%と高いですが、pH値が5の時(shí)より0.6%高くなり、pH値が3の場合、除去率はやや低下します。

    色度はpHが5未満の場合、10倍に減少しました。

    薬添加コストを考慮して,本論文では最高反応條件としてpH値を5と決定した。


    2.2.2 H 2 O 2量の影響


    図2は溶液のpH値が5.0で、Fe 2+投入量が400 mg/Lで、60 minの反応でH 2 O 2の使用量がCOD及び色度除去率に及ぼす影響を測定しました。

    図2からは、H 2 O 2の使用量が600 mg/L以下の場合、H 2 O 2の使用量が増加するにつれて、CODと色度の除去率は共に上昇が速くなり、その後の除去率は緩やかになり、COD除去率は基本的に72%~74%に維持され、色度除去率は95%以上に達(dá)した。

    これはH 2 O 2の使用量が低い場合、H 2 O 2の使用量が増加するにつれて、発生した?OH量が増加し、有機(jī)汚染物質(zhì)と迅速に結(jié)合することができます。H 2 O 2の使用量が高すぎると、発生した?OHも比較的高いですが、ラジカルと廃水中の有機(jī)物反応に一定の時(shí)間が必要です。



    2.2.3 Fe 2+投入量の影響


    図3は溶液のpH値が5.0,H 2 O 2の添加量が600 mg/Lで、60 min反応した時(shí)にFe 2+の添加量がCOD及び色度除去率に及ぼす影響を測定しました。

    Fe 2+は觸媒によるラジカル生成に必要な條件であり、Fe 2+が存在する條件下でのみH 2 O 2は分解してラジカルを生成することができる。

    Fe 2+の使用量が低い場合、?OHの発生量と発生率は非常に限られており、分解過程は抑制されている。Fe 2+の使用量が高い場合、H 2 O 2を還元してFe 3+に酸化し、薬剤を消耗すると同時(shí)に、水の色度を増加させ、Fe 2+の導(dǎo)入により、フィードバックpH値の後の生産泥量を増加させる。

    図3から、Fe 2+投加量が500 mg/L未満の場合、Fe 2+投加量の増加に伴ってCOD及び色度除去率が増加し、Fe 2+投加量が500 mg/Lの場合COD除去率が最大となり、その後COD除去率がやや低下しましたが、70%以上安定し、色度の除去率が安定して上昇しています。



    2.2.4反応時(shí)間の影響図4は反応時(shí)間がCOD及び色度除去率に與える影響であり、Fenton試薬法の反応が迅速であり、30 min前ではCOD及び色度除去率が反応時(shí)間の増加とともに急速に増加し、その後徐々に増加し、50 min時(shí)のCOD及び色度除去率はいずれも安定していることがわかる。

    従って最適反応時(shí)間は50 minである。



    3結(jié)論


    直交試験によって、Fenton試薬が皮革廃水の二級排水の分解効率に最も影響する要因はpH値であり、その後、順次H 2 O 2用量、Fe 2+投入量、反応時(shí)間を確定した。

    また、単一要因試験により最適動(dòng)作條件を決定しました。pH値は5.0%、H 2 O 2投與量は600 mg/L、Fe 2+投與量は500 mg/Lとなり、反応時(shí)間は50 minとなりました。この條件で、排水COD除去率は73.3%となり、排水ρ(COD)は89 mg/Lとなり、「汚水総合排出基準(zhǔn)」(GB 8978-1996)皮革廃水の一級基準(zhǔn)に達(dá)しました。

    処理後の廃水の色度は5倍以下であり、処理効果は非常に顕著であり、Fenton試薬を用いてこの廃水を処理することが非常に効果的であることを証明している。


    參考文獻(xiàn):


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    [3]孫徳智.環(huán)境工程における高級酸化技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社、2002.331-3337.


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    [5]李徳、謝其標(biāo)、陳龍海、等.Fenton試薬法による製紙廃水処理の応用研究[J].阜陽師範(fàn)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)、2005,22(3):31-34.


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