Fenton氧化法在造紙廢水處理中的應用

王 耀 郭 徽 馬曉東 齊云洹

(河南銀鴿實業投資股份有限公司技術中心，河南漯河，462000)

·Fenton氧化·

Fenton氧化法在造紙廢水處理中的應用

王 耀 郭 徽 馬曉東 齊云洹

(河南銀鴿實業投資股份有限公司技術中心，河南漯河，462000)

介紹了某公司Fenton氧化法廢水深度處理系統的工藝流程、運行情況、存在的問題及優化措施。生產實踐表明，Fenton系統連續正常運行后，外排水各項指標均達到新的制漿造紙工業水污染物排放標準。該系統具有占地面積小、無特殊運行環境要求、操作簡單、維護費用低等優點，是一種理想的造紙廢水深度處理方法。

Fenton氧化法；深度處理；造紙廢水；環保

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Fenton氧化法是以亞鐵離子(Fe2+)為催化劑，用過氧化氫(H2O2)進行化學氧化的廢水處理方法。由Fe2+和H2O2組成的體系，也稱Fenton試劑，它能生成強氧化性的羥基自由基(·OH)，在水溶液中破壞難降解有機物的分子鏈結構、改變發色的官能團，生成易被去除的小分子結構，部分有機物甚至氧化為CO2和H2O，從而達到去除有機物和降低色度的目的[1-3]。

1 Fenton系統設計參數

根據河南銀鴿提供的中段水相關資料，對Fenton氧化系統進行設計，設計的Fenton系統進、出水參數如表1所示。

表1 Fenton系統進、出水參數

2 Fenton系統工藝流程

2.1 中段水原廢水處理系統工藝流程

圖1 原廢水處理系統工藝流程

圖1所示是河南銀鴿原廢水處理系統工藝流程。由圖1可知，制漿車間廢水和造紙車間白水送至中段廢水池處理后，通過格柵池攔截粗大懸浮物自流進入初沉池，再通過沉降作用去除大部分懸浮物；初沉池出水自流進入第一厭氧塔，出水自流進入第二厭氧塔，進行厭氧處理；出水由泵送入氧化溝，進行好氧厭氧循環處理，出水自流至二沉池、三沉池繼續沉淀，三沉池出水經氣浮裝置處理，出水達標排放。各階段產生的污泥由泵送至污泥池，壓濾成泥餅送至堆肥車間。

2.2 新增Fenton系統工藝流程

本項目設計在二沉池出水處增加一套Fenton系統，原系統三沉池改用為混凝反應池。圖2所示是Fenton系統工藝流程。

圖2 Fenton系統工藝流程

二沉池出水泵送至Fenton氧化塔，將廢水中難降解的污染物氧化降解，Fenton氧化塔出水自流至中和池，在中和池投加液堿，將廢水中和至中性；中和池廢水自流至脫氣池中，通過鼓風攪拌，將廢水中的少量氣泡脫除；脫氣池出水自流至混凝反應池，在該池投加絮凝劑PAM并進行充分反應，使廢水中鐵泥絮凝；混凝反應后的廢水自流至終沉池，將其中的鐵泥沉淀，上清液達標排放。終沉池鐵泥由污泥泵送至原污泥處理系統進行處理。

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2.3 Fenton系統設備

2.3.1 Fenton氧化塔

采用Fenton系統對廢水進行深度氧化處理，Fenton藥劑在適當的pH值條件下反應產生·OH，降解氧化有機物，降低廢水中的COD含量。Fenton氧化塔出水自流至中和池。

2.3.2 中和池

在該池中投加液堿將廢水中和至中性，該段設有廢水pH值在線監測設備，控制液堿自動加藥，使廢水的出水pH值達標。

2.3.3 脫氣池

中和池中廢水自流入脫氣池，該池通過鼓風機進行鼓風攪拌，廢水在脫氣池中脫除廢水中的少量氣體，廢水經脫氣后自流至混凝反應池中。

2.3.4 混凝反應池

在該池中投加絮凝劑PAM，使鐵泥在終沉池中取得良好的沉淀效果。終沉池中上清液自流外排，沉降污泥經泵抽送至污泥壓濾車間。

2.3.5 化學品投加系統

廢水處理工藝流程中需要投加的化學品主要是Fenton試劑、用于調節pH值的液堿和用于混凝反應的絮凝劑PAM。

Fenton試劑為H2O2和廢酸。質量分數27.5%的H2O2；設置H2O2加藥系統一套，包括儲罐1個、投加泵2個。廢酸為鈦白粉廠副產品，主要成分：H2SO45%～6%、FeSO48%～10%；設置FeSO4加藥系統1套，包括儲罐2個、投加泵2個。質量分數30%的液堿；設置液堿加藥系統1套，包括儲罐1個、投加泵2個。

3 Fenton系統工藝參數

由于Fenton試劑依靠·OH降解氧化有機物，降低廢水中的COD含量，因此Fenton系統主要參數有反應系統廢水pH值、H2O2用量、反應時間、絮凝劑PAM用量[2-3]。

河南銀鴿Fenton系統經過1個月的試運行，發現當pH值為3.5、H2O2用量為1500 mg/L、反應時間40 min、PAM用量為2 mg/L時，Fenton系統運行最佳，出水COD濃度最低。

4 Fenton系統運行情況

河南銀鴿Fenton系統調試成功后，連續正常運行，外排水各項指標均達到新的制漿造紙工業水污染物排放標準，且水質觀感清澈。2013年5月25—31日河南銀鴿外排水各項指標如表2所示。

表2 總排水水質歷史記錄

5 Fenton系統運行成本

Fenton系統的日常運行成本主要由電力消耗、化學品消耗構成。河南銀鴿Fenton系統調試成功后，經過1個月的試運行，根據各種消耗數據，按平均每天廢水處理量1.2萬m3計，噸水的運行成本如表3所示。

表3 Fenton系統運行成本分析

注 *單位為kWh/d，**單位為元/kWh。

6 Fenton系統問題及優化措施

經過1個月的運行，Fenton系統基本正常；但也存在一些問題，如液堿投加成本高、廢酸成分波動等，改進優化措施如下。

(1)廢酸成分波動問題。經過與供應商溝通，調整廢液原料工藝，降低廢酸中H2SO4含量，提高FeSO4含量，從而減少廢酸用量，降低了因廢酸成分波動造成的影響。

(2)液堿投加成本高。為了滿足車間實際生產節能降耗的需求，將廢堿改為更易得、成本更低的石灰乳。生石灰用量8.05 t/d、成本0.268元/m3廢水，

噸水處理費用可節約1.822元。

(3)混凝反應池翻泥問題。通過對Fenton系統運行情況的跟蹤調查，發現廢水量大、水流速度大時，反應池污泥被進水沖起。通過在氧化溝、二沉池增加液位監控設備，采用電腦控制進水量、穩定流速，以解決翻泥問題。

7 結 語

從Fenton系統的實際運行情況來看，其具有占地面積小、無特殊運行環境要求、操作簡單、維護費用低等優點，是一種理想的造紙廢水深度處理方法。隨著環保要求的進一步提高，相信Fenton系統會在造紙廢水處理中得到廣泛的應用。

[1] SU Rong-jun. Study on Oxidation of Life Wastewater Using Fenton Reagent and Influence of Inorganic Ions[J].Journal of Harbin University of Commerce, 2008, 24(2)： 210. 蘇榮軍. 芬頓試劑氧化污水及無機離子影響的研究[J]. 哈爾濱商業大學學報, 2008, 24(2)： 210.

[2] YANG Li-yun, LI Yi-fan, SUN Jian-hui. Study on the Advanced Treatment of Pulp and Papermaking Wastwater by Fenton Oxidation[J]. Industrial Water Treatment, 2010, 30(11)： 59. 楊麗云, 李怡帆，孫劍輝. Fenton氧化法深度處理草漿造紙廢水的研究[J].工業水處理, 2010, 30(11)： 59.

(責任編輯：劉振華)

Utilization of Fenton Oxidation Process in Papermaking Wastewater Treatment

WANG Yao*GUO Hui MA Xiao-dong QI Yun-huan

(TechnologyCenterofHe’nanIndustrialInvestmentCo.,Ltd.,Luohe,He’nanProvince, 462000)

A Fenton sewage treatment system was introduced to He’nan Yinge Group. It was showed that the Fenton system had advantages of less area occupied, simplified operation and low maintenance cost. It was a good process for papermaking wastewater treatment.

Fenton reagent; advanced treatment; papermaking wastewater; environmental protection

王 耀先生，助理工程師；主要研究方向：造紙化學品的應用及工藝改進。

2013- 10- 15(修改稿)

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0254- 508X(2014)02- 0079- 03