Fe0法-Fe0-H2O2法深度處理草漿造紙中段廢水研究.pdf

1、國內(nèi)存在大量以農(nóng)業(yè)類草料為原料、傳統(tǒng)元素氯漂白的造紙企業(yè)，由于缺乏相應(yīng)的堿回收設(shè)施生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的中段廢水，不僅具有高濃度的BOD、COD、色度問題，而且含有大量有毒、難生物降解的、能夠在環(huán)境中生物積累的氯化木素，傳統(tǒng)的化學(xué)預(yù)處理及活性污泥法難以滿足日益嚴(yán)格的排放要求。制漿造紙企業(yè)必須尋求深度處理的手段，來滿足排放要求。
　　Fe0方法由于其運(yùn)行低耗、原料易得、操作簡單、具有降解污染物質(zhì)的能力而成為一種極具前途的水處理工藝，將

2、Fe0法產(chǎn)生的Fe2+作為Fenton反應(yīng)的催化劑，投加雙氧水，形成產(chǎn)生?OH自由基的類Fenton反應(yīng)，稱之為Fe0-H2O2方法。本研究首次利用Fe0和Fe0-H2O2兩種方法，以二級生化后的中段廢水出水為研究對象，考察兩者對COD、色度及AOX的去除效果，以期建立滿足不同階段處理要求的中段廢水深度處理工藝。
　　首先，利用極化曲線、腐蝕電位、循環(huán)伏安曲線測定選擇出Fe0法最佳陽極（鑄鐵屑）和陰極材料（活性炭），曝氣能提供充足

3、的O2，提高廢水體系的腐蝕電位。通過正交試驗(yàn)得出Fe0法處理中段廢水在最佳條件下取得COD、BOD、色度、AOX的去除率分別為51.6％、54.8%、92.1%、62.5%。與PAC、PFS混凝試驗(yàn)的比較表明Fe0法生成的Fe2+具有優(yōu)越于常規(guī)鐵鹽的絮凝性能，F(xiàn)e0法處理中段廢水具有理想的色度去除率，出水滿足COD≤300mg/L，仍需后續(xù)工藝進(jìn)一步處理以降低COD。
　　對于Fe0-H2O2法，在室溫最優(yōu)條件下COD、色度及AO

4、X去除率分別達(dá)到74.2%、99%和85.6%左右，出水滿足COD≤120mg/L。而單獨(dú)Fenton在最優(yōu)條件t=50min、進(jìn)水pH=4～5、Q=0.8Qth、FeSO4投加量m=180mg/L下色度及COD去除率分別為86～88%和57～60%；表明Fe0與Fenton反應(yīng)具有很好的協(xié)同效應(yīng)。
　　在基準(zhǔn)條件下分析N2體系和通air/O2體系UV-Vis光譜變化和不同雙氧水投加量0.25Qth和1.0Qth條件下的Fe0-H

5、2O2體系中雙氧水濃度的變化，表明氧氣的引入對于低H2O2投量情況下有機(jī)物的降解是非常有效的，溶解氧作為氧化劑繼續(xù)參與反應(yīng)可適當(dāng)減少雙氧水的投加量，并能利用溶解氧增強(qiáng)微電解電勢差，提高傳質(zhì)效率，降低運(yùn)行成本，利于Fe0-HO法工業(yè)化應(yīng)用。
　　運(yùn)用紫外吸收、紅外光譜、氣相色質(zhì)聯(lián)機(jī)、凝膠滲透色譜等分析手段考察Fe0、PFS混凝、Fe0-H2O2處理前后廢水組份的變化。結(jié)果表明PFS混凝后大量含不飽和雙鍵的發(fā)色或助色基團(tuán)仍都存在，僅是

6、所占的比例有了不同程度的降低；經(jīng)過Fe0法處理后2,4-氯苯酚等氯酚徹底消失，發(fā)生了部分脫氯降解反應(yīng)；Fe0-H2O2體系處理后檢測出來的污染物種類較少，濃度大幅度降低，大部分木素及其衍生物成份得到去除，具有明顯的AOX去除作用，處理后的廢水組分94.9%通過分子量為3,000的膜，部分分子量較大的組分?jǐn)嗔殉尚》肿恿康慕M分。
　　求得Fe0-H2O2體系中COD去除的動(dòng)力學(xué)方程為：
　　采用該動(dòng)力學(xué)模型能較好的預(yù)測中段廢水中

7、COD的去除情況，為Fe0-H2O2體系處理難降解有機(jī)廢水的開發(fā)在理論和方法上提供參考。
　　長期性運(yùn)行試驗(yàn)表明，在進(jìn)水流量控制在500ml/min時(shí)，F(xiàn)e0濾柱出水色度及COD去除率達(dá)到49.6%和93.2%，F(xiàn)e0-H2O2濾柱出水色度及COD去除率達(dá)到98%和78%，分別能夠滿足不同時(shí)段的排放要求；GC分析顯示Fe0-H2O2系統(tǒng)對氯酚類物質(zhì)和其他有機(jī)物的去除效果明顯優(yōu)于Fe0系統(tǒng)；作為后續(xù)處理的砂濾能夠消除剩余鐵離子產(chǎn)生的

8、“泛黃”現(xiàn)象。
　　對反應(yīng)后鐵屑表面采用掃描電鏡(SEM)分析發(fā)現(xiàn)，鐵屑表面附集著大量不規(guī)則絮狀沉淀物，紅外譜圖(IR)分析發(fā)現(xiàn)表面沉淀物主要為鐵的氧化物（Fe3O4）和氫氧化物（α-FeO(OH)）構(gòu)成，并吸附少量的有機(jī)物。酸洗處理對填料表面活性恢復(fù)效果顯著，高強(qiáng)度氣水反沖洗能有效脫除鐵屑表面沉積物，提高降解脫色效率。建議在工程應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際情況，對填料床每個(gè)月反沖洗1-2次，1-2個(gè)月用酸活化一次。經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測表明，項(xiàng)目技術(shù)設(shè)