生活污水是指城市機關(guān)、學(xué)校和居民在日常生活中產(chǎn)生的廢水，包括廁所糞尿、洗衣洗澡水、廚房等家庭排水以及商業(yè)、醫(yī)院和游樂場所的排水等。生活污水具有污染來源簡單，污水可生化性好,處理難度較小的特點，從技術(shù)和成本角度考慮，生活污水處理后回用具有很高的技術(shù)可行性和社會價值。淄博市某小區(qū)擬將生活污水進行深度處理作為城市雜用水，用于綠化或沖廁，以節(jié)約淡水資源并減少污水排放。生活污水雖然處理難度較小，但傳統(tǒng)生化處理方法具有基建費用高，占地面積大，處理時間長，受外部環(huán)境影響大的缺點。
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Fenton 氧化是指由H2O2 和Fe2+ 的結(jié)合，二者反應(yīng)生成氧化能力很強的·OH 自由基，可以氧化水中大多數(shù)有機物，能將大分子有機物降解為小分子有機物或*礦化[1]，具有操作簡單、反應(yīng)迅速，且無二次污染等優(yōu)點[2]。針對生活污水生化處理的缺點，本研究將采用純物化的方法對生活污水進行回用處理，達到快速處理的目的。
1 試驗材料與方法
1.1 試驗藥劑
聚合硫酸鐵（SPFS）、聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁鐵（PAFS）、H2O2、硫酸鐵、*、聚丙烯酰胺（PAM）、硫酸、氫氧化鈣。
1.2 試驗污水水質(zhì)
試驗用水來源于小區(qū)生活污水管路排水，由于不同時段水質(zhì)波動較大，多次取樣充分混合后測定其指標(biāo)平均值，水質(zhì)如表1 所示。
表1 污水水質(zhì)
1.3 污水處理回用流程
生活污水處理流程如圖1 所示：通過隔柵去除生活污水大顆粒固體及垃圾，之后采用混凝沉淀法對廢水中大顆粒懸浮物、固體COD 進行去除。出水調(diào)pH 后進入Fenton 氧化反應(yīng)器，以Fe2+ 和Fe3+ 作為催化劑催化過氧化氫分解產(chǎn)生·OH，去除水中溶解性COD。氧化出水加入氫氧化鈣調(diào)pH 至8- 10 并加入聚丙烯酰胺（PAM）進行混凝，用以去除水中過量的總磷及殘余有機物?；炷恋砗蟮纳锨逡和ㄟ^折點氯化法進行脫氮處理，出水經(jīng)過消毒滅菌后作為城市雜用水回用。本文將以混凝和Fenton 氧化為重點研究對象，并對其條件進行優(yōu)化。
圖1 工藝流程
1.4 水質(zhì)檢測方法
COD 的測定方法：重鉻酸鉀法；氨氮的測定方法：納氏試劑比色法；固形物的測定方法：重量法；磷酸鹽的測定方法：鉬銻抗分光光度法；BOD5 的測定方法：稀釋與接種法；總大腸桿菌群：多管發(fā)酵法。
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2 試驗結(jié)果與討論
2.1 生活污水混凝試驗
生活污水含有較多的固體懸浮物，這也是造成生活污水CODCr、濁度較高的主要原因。本研究采用混凝沉淀法去除廢水中懸浮物，選用聚合硫酸鐵（SPFS）、聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁鐵（PAFS）、硫酸鐵、復(fù)配混凝劑Ⅰ和復(fù)配混凝劑Ⅱ?qū)ι钗鬯M行混凝處理，試驗結(jié)果如圖2所示：
由圖2 可以看出FP- 1 混凝劑混凝效果，在進水COD 濃度為350mg/L 時，出水COD 濃度可以降至110mg/L左右，COD 去除率可以達到68.2%。FP- 1 混凝劑為本公司研發(fā)的混合混凝劑，主要成分為硫酸鐵、聚合硫酸鋁鐵和聚合硫酸鐵，因此選擇復(fù)配混凝劑FP- 1 對生活污水原水進行混凝。
2.2 混凝出水Fenton 氧化試驗
生活污水經(jīng)過混凝沉淀后大部分懸浮固體及有機物得以去除，剩余溶解性有機物擬通過Fenton 氧化進行去除，本研究通過大量試驗對Fenton 氧化條件進行優(yōu)化。
（1）Fenton 氧化pH 及反應(yīng)時間的確定
混凝出水COD 約為110mg/L，以混凝出水作為原水進行Fenton 氧化試驗。設(shè)定過氧化氫（30%）加入量為0.1%，催化劑采用*，考察不同反應(yīng)pH 對Fenton 氧化的影響，試驗結(jié)果如圖3 所示。
圖2 不同混凝劑混凝效果比較
圖3 pH 對COD 去除率的影響
結(jié)果表明：在反應(yīng)pH 為3 時，反應(yīng)120min 之后COD去除率達到66.3%，F(xiàn)enton 氧化效果，反應(yīng)pH 為4 時反應(yīng)120min 后COD 去除率可達65.5%，F(xiàn)enton 氧化效果隨著pH 的升高逐漸降低。分析原因是因為pH 值過高時，OH- 會直接抑制·OH 的生成，同時Fe3+ 和Fe2+ 也會以氫氧化物的形式沉淀而降低或失去催化作用。在pH 為4，反應(yīng)時間80min 時，COD 去除率為62.5%，剩余COD 濃度約為40mg/L，BOD5 濃度小于20mg/L，已經(jīng)滿足城市雜用水水質(zhì)要求。因此，確定反應(yīng)pH 為4，反應(yīng)時間80min。
（2）Fenton 氧化H2O2 加量的確定
設(shè)定Fenton 氧化pH 為4，反應(yīng)時間80min，催化劑采用*，考察不同H2O2 （30%）加入量對COD 去除率的影響，試驗結(jié)果如圖4 所示。
由圖4 可以看出：Fenton 氧化COD 去除率隨H2O2（30%）加入量的增加而升高，當(dāng)H2O2 （30%）加入量為0.1%時COD 去除率為63.1%，COD 降至40mg/L 以下，滿足城市雜用水水質(zhì)要求。過氧化氫加量繼續(xù)增加，COD 去除率增幅逐漸減小，分析原因可能H2O2 作為·OH 的捕捉劑也會消耗·OH，過氧化氫的用量過高時，無效降解也變得越來越嚴重。因此確定Fenton 氧化的過氧化氫的加入量為0.1%。
圖4 H2O2 加量對COD 去除率的影響
（3）Fenton 氧化催化劑的選擇
Fenton 試驗結(jié)果表明：采用*作為催化劑，氧化后混凝效果較差，出水中含有較多的Fe2+，呈黃綠色。因此考慮篩選一種類Fenton 催化劑，能夠提高催化氧化效率或者提高氧化后混凝效果，試驗結(jié)果如圖5 所示。
圖5 Fenton 氧化催化劑的篩選
由圖5 可以看出采用錳砂或廢鐵屑作為催化劑，催化效率遠低于*。采用混合催化劑，F(xiàn)enton 氧化COD去除率達到62.2%，略低于*的63.6%，混合催化劑為含F(xiàn)eSO4 和Fe2 （SO4）3 的混合物，催化效率雖然略低，但是廢水氧化后易進行混凝沉淀，出水澄清。因此，選用混合催化劑催化Fenton 氧化反應(yīng)。
（4）Fenton 氧化催化劑加量的確定
設(shè)定H2O2 （30%）加入量為0.1%，反應(yīng)pH4，反應(yīng)時間80min，催化劑為混合催化劑，考察催化劑加量對Fenton 氧化的影響，試驗結(jié)果如圖6 所示。
圖6 催化劑加量對COD 去除率的影響
由圖6 可以看出：在0- 0.2g/L 范圍內(nèi)，COD 去除率隨著催化劑加量的增加而迅速升高，當(dāng)催化劑加量為0.2g/L時COD 去除率zui高為63.8%，之后隨著催化劑加量的繼續(xù)增加，COD 去除率呈逐漸降低的趨勢。這是由于催化劑加量過多，會造成過氧化氫的無效分解，反而不利于Fenton 氧化的進行，同時會造成混凝泥量大增。因此，確定催化劑的加入量為0.2g/L。
3 污水的后續(xù)處理
通過混凝沉淀- Fenton 氧化- 混凝沉淀后，污水的主要指標(biāo)COD、BOD5、懸浮物、總磷等均達到城市雜用水回用要求，只是氨氮濃度仍為30mg/L 左右，因此采用折點氯化法對水中過量氨氮進行去除。脫氮后將污水進行消毒處理，水質(zhì)*達到城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)（B/T18920- 2002）標(biāo)準，如表2 所示。
表2 處理后生活污水水質(zhì)
4 結(jié)論
*采用物化法對小區(qū)生活污水進行快速處理回用，以減少外部環(huán)境對污水處理效果的影響。篩選了適用于生活污水的FP- 1 復(fù)配混凝劑，有效降低生活污水中的固體懸浮物、COD 等指標(biāo)。對于溶解性有機物、膠體等采用Fenton 氧化對其進行去除，通過大量試驗得出了Fenton 氧化的優(yōu)化條件為：pH4，反應(yīng)時間80min，過氧化氫（30%）的加入量0.1%（體積分數(shù)），催化劑采用FeSO4 和Fe2（SO4）3 混合催化劑，催化劑加量為0.2g/L。經(jīng)過后續(xù)折點氯化、消毒滅菌等工藝處理，污水水質(zhì)達到城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)（B/T18920- 2002）標(biāo)準。此法雖然成本稍高，但仍具有良好的應(yīng)用前景。
