Fenton氧化技術(shù)深度處理造紙廢水工程應(yīng)用

蘇鳳全 陳守鎮(zhèn) 劉明華

(1.福州大學(xué),福建福州 350108；2.福建省晉江優(yōu)蘭發(fā)紙業(yè)有限公司,福建晉江 362200)

Fenton氧化技術(shù)深度處理造紙廢水工程應(yīng)用

蘇鳳全1,2陳守鎮(zhèn)2劉明華1

(1.福州大學(xué),福建福州 350108；2.福建省晉江優(yōu)蘭發(fā)紙業(yè)有限公司,福建晉江 362200)

介紹了福建省晉江優(yōu)蘭發(fā)紙業(yè)有限公司深度處理系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)。深度處理采用采用Fenton氧化—斜板沉淀—砂濾處理為主體的處理工藝，去除1mg/lCOD需投加0.8～0.9mg/lH2O2，同時Fe2+投加量是H2O2投加量的1.2倍（質(zhì)量比），氧化池的pH控制在3.2～3.8，PAM投加量控制在2mg/l。系統(tǒng)出水澄清，無微小絮體，水質(zhì)已達(dá)到制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)（GB3544-2008），并連續(xù)穩(wěn)定排放。

Fenton 深度處理 斜板沉淀 砂濾

造紙廢水是水體環(huán)境的重要污染源之一，其水質(zhì)的COD含量高，色度大。隨著與“十二五”規(guī)劃相關(guān)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)在全國范圍內(nèi)推廣執(zhí)行，制漿造紙廢水排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)的生物處理工藝沒有辦法降解和去除不可生物降解的木質(zhì)素所代表的COD，廢水無法保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。針對這種形勢，越來越多的造紙廠在廢水的生化處理單元之后，新增廢水深度處理單元，進(jìn)一步降解廢水的COD，其中，以Fenton氧化技術(shù)為核心的高級氧化工藝得到了廣泛的應(yīng)用。

Fenton氧化技術(shù)是指H2O2在Fe2+離子的催化作用下,產(chǎn)生活性極強(qiáng)的羥基自由基（HO-），能有效降解水中污染物，并使其氧化為CO2，H2O等無機(jī)物質(zhì)[1]。另一方面，反應(yīng)中生成的Fe(OH)3膠體具有絮凝、吸附功能，也可去除水中部分有機(jī)物[2]。人們把H2O2和Fe2+合稱為Fenton試劑。

1 廢水來源及水質(zhì)水量

福建省晉江優(yōu)蘭發(fā)紙業(yè)有限公司以廢紙及漿板為原料，深度處理設(shè)計(jì)日均處理廢水2000m3/d,2013年4月,公司設(shè)計(jì)并建設(shè)的廢水深度處理系統(tǒng)建成并投入使用。經(jīng)調(diào)試，目前系統(tǒng)出水的水質(zhì)已達(dá)到制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB3544-2008），并連續(xù)穩(wěn)定排放。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

表2 主要設(shè)備

圖1 工藝流程

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

廢水經(jīng)原有的SBR好氧生化系統(tǒng)處理后，進(jìn)入新建的深度處理系統(tǒng)，深度處理系統(tǒng)采用Fenton氧化—斜板沉淀—砂濾處理為主體的處理工藝，流程見圖1。

廢水自SBR出水池泵送至Fenton氧化池，氧化池內(nèi)的有在線pH計(jì)，并通過投加H2SO4來調(diào)節(jié)其pH值，從而保證維持氧化池內(nèi)為酸性環(huán)境。在酸性條件下投加H2O2和FeSO4溶液，發(fā)生Fenton反應(yīng)。Fenton氧化池出水進(jìn)入回調(diào)池內(nèi)，由于氧化池出水的pH值一般為酸性，需要加堿回調(diào)至中性范圍才能排放。后續(xù)在脫氣池中通入空氣進(jìn)行攪拌，把反應(yīng)過程中產(chǎn)生的微小氣泡脫除。脫氣池的廢水流入絮凝池內(nèi)，PAM投藥系統(tǒng)將向池內(nèi)添加絮凝劑，從而可以形成大的絮凝體。

絮凝池出水自流進(jìn)入斜板沉淀器。在斜板沉淀器內(nèi)，絮凝體沉淀，上清液自流進(jìn)入后續(xù)的活性砂濾系統(tǒng)，沉淀的化學(xué)污泥經(jīng)過污泥泵泵送污泥處理系統(tǒng)。砂濾系統(tǒng)是將懸浮顆粒和絮狀物體在液體中過濾去除的裝置，經(jīng)過過濾后，廢水外排，濾砂的清洗水則回到前端SBR出水池內(nèi)。

2.2 設(shè)備

主要設(shè)備參數(shù)見表2。

2.3 構(gòu)筑物

主要構(gòu)筑物均為鋼砼結(jié)構(gòu)，詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。其中Fenton氧化池，回調(diào)池，脫氣池，絮凝池池內(nèi)壁防腐按《工業(yè)建筑防腐設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50046-2008的強(qiáng)腐蝕性等級設(shè)計(jì)，均作玻璃鋼防腐。

3 調(diào)試及運(yùn)行

3.1 運(yùn)行參數(shù)

調(diào)試運(yùn)行時深度處理系統(tǒng)進(jìn)水量保持在60m3·h-1，經(jīng)過約15d的摸索，確定去除1mg/lCOD需要0.8～0.9mg/lH2O2，同時Fe2+投加量是H2O2投加量的1.2倍（質(zhì)量比），氧化池的pH控制在3.2～3.8，PAM投加量控制在2mg/l。根據(jù)需要的投加量調(diào)整加藥泵的沖程，砂濾出水COD穩(wěn)定在80mg/l以下，出水澄清，無微小絮體。

表3 主要構(gòu)筑物

3.2 處理效果

深度處理系統(tǒng)自2013年5月8日起進(jìn)行了為期10d的性能測試，進(jìn)出水水質(zhì)見表4。

表4 深度處理系統(tǒng)運(yùn)行效果

3.3 運(yùn)行成本分析

根據(jù)當(dāng)?shù)鼗瘜W(xué)藥品的價(jià)格，深度處理系統(tǒng)每日運(yùn)行成本約1.7元/m3水，成本低廉，成本分析詳見表5。

只要前端SBR出水的COD能穩(wěn)定在350mg·l-1以下，加藥泵的流量不需要頻繁調(diào)整，可保證最終出水的達(dá)標(biāo)排放，非常適合污水站的長期運(yùn)行維護(hù)。

4 結(jié)語

針對難降解COD的處理，許多研究者進(jìn)行了各種深度處理凈化技術(shù)的研究，包括了活性炭吸附法，膜分離技術(shù)，混凝法等[3]。而對Fenton氧化技術(shù)本身也有傳統(tǒng)Fenton，UV/Fenton[4]，微電解法[5]等嘗試。實(shí)踐證明，以傳統(tǒng)Fenton為基礎(chǔ)的深度處理方法因其設(shè)備要求簡單，運(yùn)行效果穩(wěn)定可靠，易于操作，已在越來越多的污水廠得到了使用。福建省晉江優(yōu)蘭發(fā)紙業(yè)有限公司深度處理系統(tǒng)的調(diào)試成功，也為傳統(tǒng)Fenton深度處理工藝增加了一個典型案例。面對日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)enton氧化技術(shù)有望在深度處理領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

表5 運(yùn)行成本一覽表

[1]李金蓮,金永峰,錢慧娟,等.Fenton試劑在水處理中的應(yīng)用研究[J].化工科技市場,2006,29(6):28-33.

[2]包木太,王娜,陳慶國,郭省學(xué),李希明.Fenton法的氧化機(jī)理及在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2008,27(5):660-665.

[3]章志萍.高級氧化法深度處理造紙廢水生化處理水的研究[D].廣西:廣西大學(xué),2008.

[4]張順喜,王文清,張劍,楊潔.厭氧-混凝-UV/Fenton法處理中藥浸膏藥渣滲濾液研究[J].水處理技術(shù),2010,36(7):111-114.

[5]劉汝鵬,于水利,曲瑩.雙氧水強(qiáng)化微電解法深度處理造紙紅緞廢水的研究[J].給水排水,2006,32(3):48-51.