Fenton工艺法深度处理造纸废水介绍

　　摘 要：Fenton氧化法是一种有效处理难降解有机废水的新型工艺，主要原理是投加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂，产生氢氧自由基，进而氧化降低废水中生物难分解的COD。在造纸废水深度处理中取得了良好的处理效果，得到了极大的推广，该工艺流程简便可行，是一项经济有效的方法。
　　关键词：Fenton;造纸废水;深度处理
　　Abstract: Fenton oxidation is an effective treatment of refractory organic wastewater by new technology, the main principle is that adding H2O2oxidant and catalyst Fe2+, to produce hydroxyl radicals, and the oxidation of reduced waste water biological hard decomposition COD. In advanced treatment of paper mill wastewater and achieved good treatment effect, has been greatly promoted, the process is simple and feasible, is an economic and effective method.
　　Key words: Fenton; papermaking wastewater; advanced treatment
　　中图分类号：TS7文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)05-0020-02
　　1、 引言
　　随着国民经济的高速发展，环保对废水水质排放要求也越来越严格，为控制和减轻造纸废水对周围水域环境容量的影响，国家环境保护局于2008年颁布了《制浆造纸工业水污染排放标准》(GB3544-2008)，对污染物排放指标有了更高的要求。
　　制浆造纸废水包括化学法制浆产生的蒸煮废液，洗浆、漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水。这类废水污染物成份复杂，耗氧量大，难处理，且排放量大，是污染环境的主要污染源之一。目前处理制浆造纸废水的技术主要有物化结合法和生物法，但是因其处理工艺复杂、成本高、运行费用大、色度和毒性物质去除不理想，废水处理仍旧是困扰大部分制浆造纸厂的难题。近年来，Fenton氧化法作为一种高级氧化技术在处理难降解有机废水方面凸现优势，已成功用于多种工业废水的处理，日益受到国内外的关注。
　　2、 工程概况
　　某企业是以竹子、木材为主要原料的制浆、造纸综合企业，有一座处理能力为60000m3/d的污水处理厂，主体工艺采用“物化+生化”方法处理废水，按照2008年新颁布的《制浆造纸工业水污染排放标准》(GB3544-2008)，目前污水处理系统二沉池出水25000 m3/d未达标，拟改造污水处理系统，新建一套处理能力为25000 m3/d的污水深度处理系统，使污水站出水达到《制浆造纸工业水污染排放标准》(GB3544-2008)要求。
　　3、Fenton工艺介绍
　　(1) Fenton高级氧化技术发展历程
　　Fenton高级氧化技术是1894年法国科学家HJ.H.Fenton发现的，他发现采用Fe2+/H2O2体系能氧化多种有机物。后人将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂。1964年Eisenhouser首次使用Fenton试剂处理苯酚及烷基苯废水，开创了Fenton试剂在环境污染物处理中应用的先例。该法既可以作为废水处理的预处理，可以作为废水处理的最终深度处理。因此，Fenton试剂法受到了环境工作者的广泛关注，在国内外废水处理中有着广阔的应用前景，日益受到国内外的关注和研究。可以将造纸废水中难以生化降解的木质素、纤维等一些有机污染物有效氧化为易降解小分子或直接转化为CO2和H2O。
　　(2) Fenton高级氧化技术的氧化机理
　　Fenton氧化技术的主要原理是投加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂，即所谓的Fenton药剂, 两者在适当的pH下会反应产生氢氧自由基(OH·)，而氢氧自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应, 可分解氧化有机物，进而降低废水中生物难分解的COD。其具体氧化机理如下：
　　Fe2++ H2O2 →Fe3++ OH- + ·OH
　　Fe3++ H2O2 →Fe2+ + HO2· + H+
　　Fe2+ +·OH → OH- + Fe3+
　　RH + ·OH → R· + H2O
　　R·+Fe3+ → R+ + Fe2+
　　R+ + O2 → ROO+ →…→CO2 + H2O
　　以上链反应产生的羟基自由基具有如下重要性质：
　　① 羟基自由基(·OH)是一种很强的氧化剂，其氧化电极电位(E)为2.80V， 在已知的氧化剂中仅次于F2。
　　② 具有较高的电负性或电子亲和能(569.3kJ)，容易进攻高电子云密度点，同时羟基自由基(·OH) 的进攻具有一定的选择性。
　　③ 羟基自由基(·OH)还具有加成作用，当有碳碳双键存在时，除非被进攻的分子具有高度活泼的碳氢键，否则将发生加成反应。
　　Fenton试剂处理有机物的实质就是羟基自由基与有机物发生反应。
　　Fenton高级氧化技术在处理难降解有机废水时，具有一般化学氧化法无法比拟的优点，至今已成功运用于多种工业废水的处理。Fenton在废水处理中的应用可分为两个方面：一是单独作为一种处理方法氧化有机废水;二是与其他方法联用，如与气浮法、混凝沉降法、活性炭、生物法等联用，以取得良好的效果。
　　3、废水处理工艺详述
　　3.1废水参数设计

项目	水量 （m3/d）	CODcr （mg/l）	BOD5 (mg/l)	SS （mg/l）	pH	温度 （℃）	色度 （倍）
设计进水参数	25000	300	80	100	6~9	常温	150
设计出水参数	25000	≤90	≤20	≤30	6~9	常温	≤30

　　3.2工艺流程描述
　　好氧二沉池出水自流进入中间水池，Fenton氧化塔供料泵将水送至Fenton氧化塔，在Fenton氧化塔中废水与投加的Fenton试剂充分混合反应，将难以降解的污染物氧化降解， Fenton氧化塔出水自流进入中和脱气反应池，在中和脱气反应池中投加液碱将偏酸性废水调节至中性水平，同时投加絮凝剂PAM，出水自流入终沉池，在终沉池内经静置沉淀将废水中的铁泥有效去除，终沉池上清液达标排放。终沉池产生的污泥收集至污泥池，由污泥泵送至带式压滤机进行浓缩脱水，干泥外运处理。
　　4、运行费用
　　本项目深度处理系统的运行成本可分为以下几方面：
　　电力消耗 化学品消耗 操作人员工资
　　4.1电力消耗
　　根据电设施电力消耗的汇总，得出深度处理系统废水处理系统的电力消耗为：
　　· 总装机功率(包括备用设备)：355kW;
　　· 总运行功率：282kW;
　　· 吨水动力消耗：0.26Kwh/m3。
　　运行功率中，指在设计工况下，不包括仪表、空调、照明等公用设施用电。
　　4.2化学品消耗
　　(1) 碱的消耗
　　按照正常设计的来水情况，偏酸性的废水需要用碱将pH值调至中性，碱的消耗主要是30%液碱，液碱用量暂不计，等实际调试才能具体确定用药量。
　　(2) PAM的消耗
　　为了保证较好的悬浮物去除效果，在废水处理流程中需要加入絮凝剂PAM。在Fenton系统中，PAM消耗量预计吨水为0.003kg。
　　污泥脱水预计日处理污泥量为500吨(含水率98%)，消耗PAM的量预计吨泥为0.015kg。
　　(3) Fenton试剂
　　Fenton试剂为双氧水和硫酸亚铁。双氧水(27.5%)吨水耗量约为0.354kg，硫酸亚铁吨水耗量约为0.645kg。
　　4.3操作人员工资
　　本污水深度处理系统每天只需6名操作人员分三班进行操作，每班两人。操作人员工资按1000元/月计。
　　4.4综合运行成本经济分析
　　综合以上分析，在正常设计进水水质水量情况下，建设成的废水深度处理系统的运行费用汇总见下表。

序号	项目	吨水耗量	单位	单价	单位	吨水运行 费用（元）	日运行费用（元）
1	电力消耗	0.26	kwh/m3	0.5	元/ kwh	0.13	3250
2	化学品消耗
2.1	碱	—	Kg/ m3	1.2	元/ Kg	暂不计	暂不计
2.2	硫酸亚铁	0.645	Kg/ m3	0.2	元/ Kg	0.129	3225
2.3	双氧水(27.5%)	0.354	Kg/ m3	1.2	元/ Kg	0.425	10625
2.4	污水PAM	0.003	Kg/ m3	20	元/ Kg	0.06	1500
2.5	污泥PAM	0.0015	Kg/ m3	22	元/ Kg	0.033	825
3	操作人员工资	--	--	--	--	0.008	200
4	综合运行成本					0.785	19625

　　5、运行效果
　　处理效果比较稳定，COD去除率达到75-85%，色度去除率达到了85%以上，各项指标都达到了新的排放标准。
　　6、总结
　　1、Fenton试剂在反应中能生成氧化能力很强的氢氧自由基，使废水中的大多数有机物能很快降解。可以将造纸废水中难以生化降解的有机污染物有效氧化为易降解小分子或直接转化为CO2和H2O。
　　2、Fenton法不断改进和发展，由普通Fenton池改进成Fenton氧化塔，大大提高了反应效率，该方法具有操作简单简单，反应物易得，费用低，对后续处理无毒无害作用且对环境友好等优点，而去该工艺基建投资低，非常适合大中小型造纸企业的废水治理。
　　参考文献：
　　1.刘冬莲;黄艳斌Fenton的形成机理及在水处理中的应用 2003(01)
　　2.孙德智环境工程中的高级氧化技术 2004
　　3.武书彬造纸工业水污染控制与治理技术 2001
　　4、刘晓静，文一波.Fenton试剂法深度处理造纸废水的实验研究Ⅱ】.中国资源综合利用，2007，25(4)：11—13.

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