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        臭氧+芬頓組合工藝深度處理造紙廢水試驗

        2021-10-19 06:02:32許鈞媛廣州中環(huán)萬代環(huán)境工程有限公司
        節(jié)能與環(huán)保 2021年9期
        關(guān)鍵詞:工藝

        文_許鈞媛 廣州中環(huán)萬代環(huán)境工程有限公司

        為滿足紙張質(zhì)量性能要求和降低生產(chǎn)成本,造紙過程中常使用化學(xué)助劑,最常用的化學(xué)品是聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)和陽離子淀粉(CS),所產(chǎn)生的廢水色度高、化學(xué)需氧量(CODcr)高,可生化性差,處理難度大。

        深度處理是進一步去除二級處理出水中剩余污染物的凈化過程,目前多數(shù)造紙企業(yè)的廢水在經(jīng)過二級生化處理后,COD、色度等指標(biāo)難以滿足《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB3544-2008)的要求,因此采用深度處理工藝實現(xiàn)達標(biāo)排放是必然趨勢。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)中對水污染物特別排放限值的要求,造紙企業(yè)最終排水的CODcr要求不高于50mg/L??紤]到芬頓反應(yīng)生成的·OH具有很強的加成反應(yīng)特性,可氧化水中的大多數(shù)有機物,特別適用于生物難降解的有機廢水的氧化處理。而臭氧處理廢水氧化能力強,可分解一般氧化劑難于破壞的有機物,而且反應(yīng)安全,時間短。因此,本課題采用“臭氧氧化+芬頓氧化”作為深度處理工藝,以二沉池出水作為原水,以CODcr去除率作為廢水的污染物去除效果,進行中試試驗。

        1 材料與方法

        1.1 試驗水樣

        以東莞某紙業(yè)公司污水處理廠一期、二期工程的二沉池出水作為原水,要求原水CODcr低于180mg/L。該紙業(yè)公司主要以廢紙為原料,生產(chǎn)灰底白板紙及???,生產(chǎn)廢水主要來源于制漿過程中的大量洗滌廢水、抄紙廢水。

        1.2 試驗思路

        為探究臭氧氧化工藝與芬頓氧化工藝聯(lián)用的組合方式對廢水污染物的去除效果,試驗按以下三種工藝路線進行:①單獨采用芬頓氧化工藝,確定芬頓藥劑的投加量。②采用“臭氧+芬頓”組合工藝,即廢水先經(jīng)臭氧氧化再進行芬頓氧化。③采用“芬頓+臭氧”組合工藝,即廢水先經(jīng)芬頓氧化再進行臭氧氧化。

        2 試驗流程及技術(shù)參數(shù)

        2.1 單獨采用芬頓氧化工藝

        二沉池出水的pH在7.0~8.0之間,加酸調(diào)節(jié)廢水的pH在3.5左右,投加不同劑量的硫酸亞鐵、30%過氧化氫,攪拌反應(yīng)后,曝氣、投加液堿回調(diào)廢水的pH在8.0~9.0之間。

        通過測定反應(yīng)前后廢水的CODcr值,以CODcr去除率作為廢水的污染物去除效果,實驗結(jié)果詳見表1。

        表1 單獨芬頓氧化實驗的CODCr去除效果

        從表1可以看出,隨著芬頓藥劑投加比的增大,廢水CODcr去除率反而下降。當(dāng)硫酸亞鐵的投加量與30%過氧化氫的投加量為1.25:1時,CODcr去除率達到62%。當(dāng)硫酸亞鐵的投加量超過3.00mg/L,30%過氧化氫的投加量超過2.24mg/L時,CODcr去除率變化趨于穩(wěn)定,此時芬頓藥劑投加比為1.34,CODcr去除率為48%以上。為保證芬頓氧化對廢水CODcr去除效果的穩(wěn)定性,確定芬頓試劑的投加量為3.00mg/L的硫酸亞鐵、2.24mg/L的30%過氧化氫。

        2.2 采用“臭氧+芬頓”組合工藝

        先對二沉池出水進行臭氧氧化,再進行芬頓氧化。

        臭氧氧化采用氧氣源臭氧發(fā)生器,臭氧反應(yīng)器底部安裝曝氣盤。臭氧反應(yīng)器的進水及進氣均采用“下進上出”的方式。調(diào)節(jié)臭氧出水的pH在3.5左右,按3.00mg/L的硫酸亞鐵、2.24mg/L的30%過氧化氫的投加量進行芬頓氧化,攪拌反應(yīng)后,曝氣、投加液堿回調(diào)廢水的pH在8.0~9.0之間。

        通過不斷增加臭氧投加量,確定臭氧的最佳投加量。每隔0.5h對臭氧出水進行取樣,并進行芬頓氧化,分別測定臭氧出水、芬頓出水的CODcr值,以CODcr去除率作為廢水的污染物去除效果。

        分析試驗結(jié)果可知,隨著臭氧投加量與臭氧反應(yīng)時間的增加,CODcr總?cè)コ首兓淮螅揪S持在75%左右。當(dāng)二沉池出水CODcr低于180mg/L,臭氧投加量為20.67~48.65mg/L,且硫酸亞鐵的投加量為3.00mg/L,30%過氧化氫的投加量為2.24mg/L時,采用“臭氧+芬頓”組合工藝處理后,即廢水先經(jīng)臭氧氧化再經(jīng)芬頓氧化后,最終出水CODcr低于50mg/L,滿足出水水質(zhì)要求。

        2.3 采用“芬頓+臭氧”組合工藝

        先對二沉池出水進行芬頓氧化,再進行臭氧氧化。

        取二沉池出水,加酸調(diào)節(jié)廢水的pH在3.5左右,投加硫酸亞鐵、30%過氧化氫,攪拌反應(yīng)后,曝氣、投加液堿回調(diào)廢水的pH在8.0~9.0之間,最后進行臭氧催化氧化。其中,硫酸亞鐵的投加量為1.50mg/L,30%過氧化氫的投加量為0.37mg/L,臭氧投加量為20.17mg/L。每隔1.0h分別對芬頓出水、臭氧出水進行取樣,測定水樣的CODcr值,以CODcr去除率作為廢水的污染物去除效果,試驗結(jié)果如圖1所示。

        圖1 “芬頓+臭氧”試驗結(jié)果(臭氧投加量為20.17mg/L)

        分析試驗結(jié)果可知,對芬頓出水(酸性)直接進行臭氧氧化,不論反應(yīng)出水是否回調(diào)pH至9.0左右,最終出水CODcr均高于50mg/L,不能滿足出水水質(zhì)要求。

        3 結(jié)果與討論

        ①二沉池出水單獨采用芬頓氧化工藝時,通過增加芬頓藥劑的投加量,芬頓出水CODcr仍然高于50mg/L,不能滿足出水水質(zhì)要求。

        ②采用“臭氧+芬頓”組合工藝時,廢水先經(jīng)臭氧催化氧化再進行芬頓氧化后,最終出水CODcr低于50mg/L,滿足出水水質(zhì)要求。工藝參數(shù):二沉池出水CODcr:低于180mg/L;臭氧投加量:20.67~48.65mg/L;芬頓藥劑投加量:硫酸亞鐵3.00mg/L,30%過氧化氫2.24mg/L。

        ③采用“芬頓+臭氧”組合工藝時,廢水先經(jīng)芬頓氧化再進行臭氧催化氧化,隨著反應(yīng)時間的增加,最終出水CODcr仍然高于50mg/L,不能滿足出水水質(zhì)要求。工藝參數(shù):二沉池出水CODcr:低于180mg/L;臭氧投加量:20.17mg/L;芬頓藥劑投加量:硫酸亞鐵1.50mg/L,30%過氧化氫0.37mg/L。

        4 存在的問題與建議

        臭氧是一種有毒氣體,對人體眼和呼吸器官有強烈的刺激作用,使用臭氧氧化工藝時應(yīng)注意臭氧尾氣的收集及破壞分解。

        臭氧具有強烈的腐蝕性,與其接觸的容器、管道、擴散器均要采用不繡鋼、陶瓷、聚氯乙烯塑料等耐腐蝕材料或作防腐處理。

        臭氧在水中的溶解度只有10mg/L,因此通入廢水中的臭氧往往不能被全部利用。為了提高臭氧的利用率,臭氧反應(yīng)池應(yīng)設(shè)計6~7m有效水深,并設(shè)置曝氣盤或者射流器來散布臭氧。

        芬頓出水回調(diào)pH時,液堿與鐵離子發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀,導(dǎo)致芬頓出水含有物化污泥,對試驗結(jié)果存在一定的影響。

        5 結(jié)語

        本文以某造紙二沉池出水為研究對象,分別研究“臭氧+芬頓”多種組合方式對廢水的污染物去除效果。試驗證明,采用“臭氧+芬頓”組合工藝時,廢水先經(jīng)臭氧催化氧化再進行芬頓氧化后,最終出水CODcr低于50 mg/L,滿足《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB3544-2008)中對水污染物特別排放限值的要求,適合用作造紙廢水的深度處理工藝。

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