脫墨廢水的臭氧處理技術(shù)研究

＊董洪湘

（日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東 276826）

脫墨廢水的臭氧處理技術(shù)研究

＊董洪湘

（日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東 276826）

本研究是以山東淄博某廠脫墨廢水為處理對象，以臭氧發(fā)生器自制臭氧水為主，用過氧化氫、活性炭、硫酸鋁、聚丙烯酰胺、二氧化錳協(xié)同處理，再結(jié)合絮凝沉降，吸附，過濾，處理后的污水完全達(dá)到循環(huán)利用的標(biāo)準(zhǔn)。

臭氧；脫墨廢水；添加劑；協(xié)同處理

前言

本次研究的目的是利用臭氧強(qiáng)氧化性的優(yōu)點(diǎn)，對臭氧處理脫墨廢水的工藝進(jìn)行探討。改變原有的單一的處理方法，開發(fā)新的工藝，與臭氧技術(shù)相結(jié)合，大大降低污水處理的成本，增加處理污水的速度和能力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.實(shí)驗(yàn)部分

(1)實(shí)驗(yàn)材料和藥品脫墨廢水取自山東某紙業(yè)，H2O2 (30%)，分析純, 8.8mol/L；FeSO4溶液, 10%, 0.359mol/L; 5% H2SO4溶液; NaOH(5%) solution溶液; 陽離子型PAM 溶液, 分子量 1200萬, 工業(yè)級, 配成0.1%溶液; 活性炭; MnO2; Al2(SO4)3(藥品購自天津科密歐化學(xué)品有限公司，溶液自制)

(2)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 COD測定儀（型號DRB200 DR1010，青島哈希公司）；BOD測定儀（WTW 中國技術(shù)服務(wù)中心，德國）；TOC測定儀（TOC-LCPH，青島哈希公司），85-2控溫磁力攪拌器；電子萬用爐；羥基氧化無害處理機(jī)；臭氧發(fā)生器；電動攪拌器，可控溫烘箱，干燥器，分析天平，恒溫水浴鍋，pH計(jì)，玻璃儀器若干（以上儀器均產(chǎn)自中國）。

(3)臭氧水濃度的測定 利用碘量法測定臭氧水的濃度，測得自制臭氧水的濃度為2.9mg/l.

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示

①臭氧單獨(dú)處理 實(shí)驗(yàn)程序：在臭氧處理前，先檢測污水COD，BOD，SS，TOC，色度等指標(biāo)。將污水注入儲水桶中，先打開動力輸送泵，再打開臭氧發(fā)生器。讓污水在設(shè)備中一直循環(huán)氧化，20min時開始取樣，每隔10分鐘取一次樣。檢測水樣的各項(xiàng)指標(biāo)。

圖1 脫墨廢水的臭氧處理流程

臭氧單獨(dú)處理污水COD和BOD隨時間的變化曲線如圖2所示。從圖2可以看出，COD和BOD在0～40分鐘內(nèi)快速下降。廢水的COD在40分鐘后下降速度顯著降低。到70分鐘后，BOD的下降速度也顯著降低。因此，從降低COD和BOD上來看，臭氧最佳處理時間以70分鐘為佳。

從圖3可以看出，污水的TOC隨著臭氧的通入明顯降低，反應(yīng)20分鐘后，TOC從原水的1 165 mg/l 降至150mg/l ，除去率達(dá)87%。反應(yīng)時間超過50分鐘，TOC的數(shù)值變化不大。污水的SS反應(yīng)70分鐘內(nèi)從707mg/l 降至80mg/l 左右，除去率達(dá)88.7%。很明顯，臭氧處理脫墨廢水對降低TOC和SS是非常有效的。與SS相似，經(jīng)過臭氧處理70分鐘后，污水色度從129倍降至50倍，除去率達(dá)58.3%。

圖2 臭氧單獨(dú)處理污水COD 和 BOD 隨時間的變化曲線

圖3 臭氧單獨(dú)處理污水TOC和SS隨時間的變化曲線

本次實(shí)驗(yàn)的設(shè)備較大，污水量大，不便于直接在設(shè)備內(nèi)加入過氧化氫。所以實(shí)驗(yàn)采用取樣進(jìn)行。先使制漿廢水與臭氧反應(yīng)70min，然后迅速取一定量的水樣于實(shí)驗(yàn)袋中，快速調(diào)好PH，加入準(zhǔn)備好的過氧化氫，立即封閉實(shí)驗(yàn)袋。反應(yīng)時間為40min。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1所示。

表1 過氧化氫-臭氧的協(xié)同處理脫墨廢水?dāng)?shù)據(jù)一覽表

通過表1可以清楚地看到，用過氧化氫-臭氧協(xié)同處理的方法處理廢紙脫墨污水，在通入臭氧70min，PH為9.03，過氧化氫用量為60mmol/L的條件下。COD和TOC的除去率較高，分別達(dá)到70%和90%。色度也下降了很多。雖然COD的除去率較高，但是水樣的COD數(shù)值還是較高。這是因?yàn)樵谘趸瘯r，水樣中的很多長纖維被氧化成了很多不易再被氧化的細(xì)小纖維。這些細(xì)小纖維大大增加了水樣的COD測量值。而實(shí)驗(yàn)中測得TOC是可溶性的，所以說TOC的數(shù)值較小。懸浮物的數(shù)值也較大，也是因?yàn)榧?xì)小纖維的原因。

綜上所述，臭氧單獨(dú)處理廢紙制漿污水，效果較好。各項(xiàng)指標(biāo)下降明顯。特別是TOC和色度。

③活性炭-絮凝劑-臭氧的協(xié)同處理如上所述，測定原水各項(xiàng)指標(biāo)，開機(jī)，通入臭氧20分鐘后加入絮凝劑。通入臭氧30分鐘后加入活性炭。再20分鐘后停止實(shí)驗(yàn)。取樣檢測指標(biāo)。

表2 活性炭-絮凝劑-臭氧的協(xié)同處理一覽表

從表2中數(shù)據(jù)看出，TOC和SS的去除率較高，分別達(dá)到92%和93%。其他指標(biāo)也降低的很明顯，基本都能達(dá)到80%。但是從最終數(shù)值上看，COD和BOD的數(shù)值還是較大。

實(shí)驗(yàn)中，利用活性炭的吸附和絮凝劑的絮凝作用，把水樣中不易被氧化的細(xì)小纖維絮凝沉降，吸附，然后過濾掉，從而達(dá)到理想效果。值得注意的是活性炭不僅能吸附細(xì)小纖維，還能降低水樣的臭味和色度，在污水處理中起到重要的作用。

④催化劑與臭氧協(xié)同處理，同上所述，臭氧通入10鐘后加入催化劑。檢測水樣的各項(xiàng)指標(biāo)。催化氧化技術(shù)屬于高級氧化技術(shù)的范疇，它是追求臭氧在催化劑作用下產(chǎn)生更多的有強(qiáng)氧化能力的中間產(chǎn)物，達(dá)到提高臭氧氧化能力的目的。按催化劑的相態(tài)分，臭氧催化氧化分為均相催化氧化和多相催化氧化兩類。在均相催化中，催化劑混溶于水，催化劑易流失或氧化劑不易回收，容易產(chǎn)生二次污染，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，增加水處理成本。臭氧多相催化氧化法利用固體催化劑在常壓下加速液相(或氣相)的氧化反應(yīng)，催化劑以固態(tài)存在，易于與水分離，二次污染少，簡化了處理流程。本次實(shí)驗(yàn)采用二氧化錳作為催化劑進(jìn)行多相催化氧化。實(shí)驗(yàn)過程中二氧化錳作為固體進(jìn)行催化。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可以通過過濾的方法將其從水樣中提取，對水樣不會產(chǎn)生金屬離子污染。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

此方案主要是通過催化作用增強(qiáng)臭氧和過氧化氫的氧化能力，把污水中的有機(jī)物氧化掉，從而達(dá)到清潔污水的效果。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這種方案對于污水的處理還是很有效果的。從表3可以看出污水的TOC和SS的去除率最高，分別是93%和89%。COD和BOD的去除率也超過70%。這些數(shù)據(jù)可以證明催化氧化處理污水確實(shí)效果好，比單獨(dú)通入臭氧的氧化能力強(qiáng)。

表3 催化劑與臭氧雙氧水協(xié)同處理脫墨廢水?dāng)?shù)據(jù)一覽表

⑤臭氧/催化氧化/過氧化氫/活性炭/絮凝劑/過濾處理同上述操作，通入臭氧5分鐘后加入催化劑，10分鐘后加入過氧化氫。通入臭氧15分鐘后加入絮凝劑。再過10分鐘后加入活性炭。再10分鐘后，取樣檢測水的指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)中得到如表4所示數(shù)據(jù)。

表4 臭氧/催化氧化/過氧化氫/活性炭/絮凝劑/過濾處理脫墨廢水?dāng)?shù)據(jù)一覽表

通過表4可以看出，污水的各項(xiàng)指標(biāo)都有很明顯的降低，除去率很高。其中TOC和SS的去除率高于90%，COD和BOD的除去率也分別達(dá)到了86%和80%。除BOD外，污水處理后的各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值較低。通過大量的數(shù)據(jù)對比，可以得出結(jié)論，此方法對于處理污水十分有效。

2.結(jié)論

綜上所述，臭氧單獨(dú)處理污水，在常溫（20℃）PH為6.91條件下，連續(xù)處理污水70min后，污水的COD、BOD、TOC、SS和色度分別從原來的2660mg/L、1962mg/L、1165mg/L、707mg/L和120倍降低到1308mg/L、1108mg/ L、142mg/L、80mg/L和50倍。相應(yīng)地，用臭氧-催化氧化-過氧化氫-活性炭-絮凝劑-過濾的方法對該污水進(jìn)行處理，在常溫（20℃）PH為6.65條件下，通入臭氧70min，過氧化氫用量60mmol/L、活性炭用量220mg/L、硫酸鋁用量25mg/L、聚丙烯酰胺用量15mg/L、二氧化錳用量10mg/ L條件下,污水的COD、BOD、TOC、SS和色度分別降低到384mg/L、401mg/L、74mg/L、39mg/L和30倍。

董洪湘（1966～），女，日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：環(huán)境監(jiān)測、廢水及污水處理技術(shù)。

(責(zé)任編輯 宋小蒙)

Research on Ozone treatment technology of deinking wzstewaterDong Hongxiang

Dong Hongxiang

（Rizhao Polytechnic，Rizhao, Shandong,276826）

This study is a factory waste paper pulping deinking wastewater of Shandong Zibo as treatment object, with ozone generator homemade ozone water, hydrogen peroxide, activated carbon, aluminum sulfate, polyacrylamide, manganese dioxide co-processing, combined with flocculation and sedimentation, adsorption, filtration, sewage after treatment fully meet the standard recycling.Experimental findings show that the ozone-water continuous separate treatment wastewater at temperature (20℃) and pH 6.91 for 70min, COD, BOD, TOC, SS, and chroma of wastewater is respectively from the original 2 660mg/l, 1 962mg/l, 1 165mg/l, 707mg/l and 120 times reduced to 1 308mg/l, 1 108mg/l, 142mg/l, 80mg/l and 50 times. Accordingly，the ozone-water with ozone-catalytic oxidation - activated carbon - hydrogen peroxide-flocculant–filtration to co-treatment wastewater at temperature (20℃) and pH 6.65 condition for 70min, COD, BOD, TOC, SS and chroma of wastewater respectively reduced to 384mg/l, 401mg/l, 74mg/l, 39mg/l and 30 times by method of using hydrogen peroxide 60mmol/l, activated carbon 220mg/l, aluminum sulfate 25mg/l, PAM 15mg/l, manganese dioxide 10mg/l of wastewater.

ozone：ozone；deinking wastewater；additives；co-processing

X789

A

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，臭氧單獨(dú)處理污水，在常溫（20℃）PH為6.91條件下，連續(xù)處理污水70min后，污水的COD、BOD、TOC、SS和色度分別從原來的2660mg/L、1962mg/L、1165mg/L、707mg/L和120倍降低到1308mg/L、1108mg/L、142mg/L、80mg/L和50倍。相應(yīng)地，用臭氧-催化氧化-過氧化氫-活性炭-絮凝劑-過濾的方法對該污水進(jìn)行處理，在常溫（20℃）PH為6.65條件下，通入臭氧70min，過氧化氫用量60mmol/L、活性炭用量220mg/L、硫酸鋁用量25mg/L、聚丙烯酰胺用量15mg/L、二氧化錳用量10mg/L條件下,污水的COD、BOD、TOC、SS和色度分別降低到384mg/L、401mg/L、74mg/L、39mg/L和30倍。