UV-Fenton氧化法对贺兰山东麓葡萄酒产业废水COD降解率的研究

李佳利 王高攀

摘要：葡萄酒产业废水具有较高的化学需氧量（COD），不符合行业排放标准。本文以宁夏回族自治区贺兰山东麓葡萄酒废水为目标污染物，对比了UV-Fenton体系和Fenton试剂对葡萄酒废水的COD去除效果，研究了反应时间、pH值、Fe2+投加量对废水COD去除率的影响。结果表明：UV-Fenton体系处理葡萄酒废水的最佳反应条件为pH=3，反应时间为30 min，c（Fe2+）=40 mmol·L-1时，COD的去除率能达到87%。

关键词：UV-Fenton氧化法;葡萄酒废水;COD去除率

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）10-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.060

Abstract：The wastewater from the wine industry has high chemical oxygen demand （COD）， which does not meet the industrial discharge standards. Taking the wine wastewater at the eastern foot of Helan mountain in Ningxia hui autonomous region as the target pollutant， the COD removal efficiency of the wine wastewater by UV-Fenton system and Fenton reagent was compared， and the effects of reaction time， pH value and Fe2+ dosage on the COD removal rate were studied. The results showed that the optimal reaction condition of UV-Fenton system for the treatment of wine wastewater was pH=3， the reaction time was 30 min and c（Fe2+）=40 mmol· L-1. The removal rate of COD can reach 87%.

Keywords：UV-Fenton oxidation;Wine wastewater;COD removal rate

葡萄酒产业是宁夏地区综合年产值高达200亿元优势特色产业。葡萄酒废水主要产生于除梗破碎、倒罐阶段、过滤阶段的废水。据相关统计[1]，压榨1t葡萄会产生3～5t废水。葡萄酒废水成分，主要含有糖类、有机脂肪酸类和酯类等[2]，同时含有难降解的酚类[3]，因此具有高浓度的COD值，不符合污水排放综合标准（GB8978-1996），一级排放标准要求COD值小于60 mg/L。因此，对葡萄酒废水，进行低成本、高效率的处理对进一步提高宁夏贺兰山东麓葡萄酒庄的经济效益和可持续发展具有重要意义[4]。

Fenton氧化法是利用Fe2+与H2O2混合液，对有机物进行催化氧化的一种高级氧化技术，其原理是在酸性条件下，Fe2+催化H2O2分解生成的·OH自由基具有强氧化性，氧化电极电位高达2.8V，可将有机难降解有机物分解成小分子有机物[5]。UV-Fenton体系中的紫外光不仅可以加快氧化反应的速率，还可以提高Fenton试剂的氧化性能，产生更多的·OH自由基。UV-Fenton体系中的紫外光可以提高有机物的COD降解率[6]。其主要反应如下[7-10]：

Fe（OH）2++hv→Fe2++OH-

H2O2+hv→2·HO

Fe（RCO2）2++hv→Fe2++CO2+R·

O2+ R·→产物

由反应式可以看出紫外光的引入产生更多的·HO自由基，极大的促进H2O2的分解效率。

1 实验材料与方法

1.1 实验仪器与试剂

GL-400型多参数水质分析仪，中国格林凯瑞公司;HI2222 型pH测定仪，美国哈纳公司;1200型HPLC，美国安捷伦科技有限公司;

FeSO4·7H2O、H2O2（30%）、NaOH、H2SO4，均为分析纯。

1.2 实验方法

用1 mol·L-1的H2SO4溶液和1 mol·L-1的NaOH溶液调节葡萄酒废水pH。过滤去悬浮物质，取滤液进行实验。在250 mL锥形瓶中，加入150 mL葡萄酒废水，搅拌，研究反应时间、溶液pH、Fe2+投加量分别对Fenton试剂、UV-Fenton体系用于葡萄酒废水COD去除率的影响。

2 结果与讨论

2.1 单因素实验

單因素实验葡萄酒废水取自宁夏贺兰山东麓某葡萄酒庄过滤、倒罐阶段废水。经测定pH=3.6～3.8，COD约为 420 mg/L，色度≥20倍。

2.1.1 时间因素

分别采用Fenton试剂、UV-Fenton体系对葡萄酒废水进行处理，控制反应时间分别为 10、20、30、45、60、90、120、150 min，测定相应的COD值，计算COD去除率。图2-1表明，Fenton试剂、UV-Fenton体系氧化反应的速度很快，均在30 min左右反应趋于平衡，且UV-Fenton体系比Fenton试剂氧化速度快、COD降解率高，降解率最高值可达87.6%，当反应将时间延长至180 min时，COD 去除率没有明显变化，Fenton试剂处理废水COD去除率为47%左右，UV-Fenton体系基本稳定在86%左右。