Fenton氧化法在造纸污水处理中的应用王耀

环保与综合利用462013 年 10 月  第 32 卷  第 10 期国家环保部从2008年起颁布了更加严厉的制浆造纸工业水污染排放标准，造纸污染的减量排放幅度进一步增加，对造纸企业废水处理的技术要求越来越高。为了达到新的污水排放标准，我公司引进一套Fenton氧化法污水深度处理系统(以下简称Fenton系统)。Fenton氧化法是以亚铁离子(Fe2+)为催化剂，用过氧化氢(H2O2)氧化的废水处理方法。由亚铁离子与过氧化氢组成的体系，也称芬顿试剂，它能生成强氧化性的氢氧自由基(·OH)，在水溶液中破坏难降解有机物的分子链结构,改变发色的官能团，生成易去除的小分子结构，部分有机物甚至氧化为CO2和H2O，从而达到去除有机物和降低色度的目的。1 Fenton系统的设计参数根据中段水提供的相关资料，设计Fenton处理系统进、出水设计参数如表1所示。表1　进、出水参数废水种类水量/(m3·d-1)CODCr/(mg·L-1)SS/(mg·L-1)进水1200025080出水1200060302 Fenton系统工艺流程2.1 中段水原污水处理系统工艺流程图1是原污水系统工艺流程。制浆车间废水和造纸车间白水送至中段水后，先通过格栅池拦截粗大悬浮物后自流进入初沉池，再通过沉降作用去除大部分悬浮物，初沉池出水自流进入第一厌氧塔，出水自流进入第二厌氧塔，进行厌氧处理；出水由泵送入氧化沟，进行好氧厌氧循环处理后，出水自流至二沉池、三沉池继续沉淀，三沉池出水经气浮装置，出水达标排放。各阶段产生的污泥由泵送至污泥池，压滤成泥饼送至堆肥车间。图1原污水系统工艺流程2.2 新增Fenton系统工艺流程本项目设计在二沉池出水处增加一套Fenton系统，原系统三沉池改为混凝沉淀池。图2是芬顿系统工艺流程。二沉池出水自流至Fenton氧化塔，将废水中难以降解的污染物氧化降解，Fenton氧化塔出水自流至中和池，在中和池投加液碱，将废水中和至中性；中和池废水自流至脱气池中，通过鼓风搅拌，将废水中的少量气泡脱除；脱气池出水自流至混凝反应池中，在该池中投加絮凝剂PAM并进行充分反应，使废水中铁泥絮凝；混凝反应后的废水自流至终沉池，将其中的铁泥沉淀，上清液达标排放。终沉池铁泥由污泥泵送至原污泥处理系统进行处理。2.3 Fenton系统设备（1）Fenton氧化塔采用Fenton系统对废水进行深度氧化处理，作者简介：王耀先生(1983-)，联系电话：[phone]，E-mail:[e-mail]。Fenton氧化法在造纸污水处理中的应用●王 耀，郭 徽，马晓东，齐云洹（河南银鸽实业投资股份有限公司技术中心，河南漯河 462000）摘要：我公司引进一套Fenton氧化法污水深度处理系统。生产实践表明：Fenton系统具有占地面积小、运行环境要求低、操作简单、维护费用低等优点，是一种理想的造纸污水深度处理方法。关键词：Fenton氧化法；深度处理；造纸污水；环保中图分类号：X793文献标识码：A文章编号：1001-6309(2013)10-0046-03DOI:10.13472/j.ppm.2013.10.061环保与综合利用47PaperandPaperMakingVol.32No.10Oct2013Fenton药剂在适当的pH下会反应产生氢氧自由基(·OH)，分解氧化有机物，降低废水中生物难分解的COD。Fenton氧化塔出水自流至中和池。（2）中和池在该池中投加液碱将废水中和至中性，该段设有废水pH在线监测设备，控制液碱自动加药，使废水的出水pH达标。中和池中废水自流入脱气池。（3）脱气池中和池中废水自流入脱气池，该池通过鼓风机进行鼓风搅拌，废水在脱气池中脱除废水中的少量气体，废水经脱气后自流至混凝反应池中。（4）混凝反应池在该池中投加絮凝剂PAM，使铁泥在终沉池中取得良好的沉淀效果。终沉池中上清液自流外排，沉降污泥经泵抽送至污泥压滤车间。（5）化学品投加系统污水处理的工艺流程中需要投加化学品主要是Fenton试剂、用于调节pH值的液碱和用于混凝反应的絮凝剂PAM。Fenton试剂为过氧化氢和废酸。过氧化氢投加浓度为27.5%；设置过氧化氢加药系统一套，包括储罐1个、投加泵2个。废酸的主要成分：硫酸5%~6%、硫酸亚铁8%~10%，为钛白粉厂副产品；设置硫酸亚铁加药系统1套，包括储罐2个、投加泵2个。液碱投加浓度为30%，直接购买该浓度产品；设置液碱加药系统1套，包括储罐1个、投加泵2个。3 Fenton系统工艺参数由于芬顿试剂依靠氢氧自由基(OH·)分解氧化有机物，降低废水中生物难分解有机物的COD。该系统主要参数有反应系统污水pH值、过氧化氢投加量、反应时间、絮凝剂PAM投加量。经过一个月的试运行，当pH为3.5、H2O2添加量为1500mg·L-1、反应时间40min、PAM添加量为2.0mg·L-1时，芬顿系统运行最佳，出水COD最低。4 Fenton系统的运行情况我公司Fenton系统调试成功后，连续正常运行，外排水各项指标均优于新的污水排放标准，且水质观感澄清。自2013年5月25日起1周的外排水各项指标如表2所示。表2 总排水水质历史记录日期5.255.265.275.285.295.305.31CODCr/(mg·L-1)56585352575558pH6.536.146.876.896.446.826.445 Fenton系统运行成本Fenton系统的日常运行成本主要由电力消耗、化学品消耗构成。我公司Fenton系统调试成功后，经过一个月的试运行，根据各种消耗数据，按平均每天污水处理量12000m3计，吨水的运行成本如表3所示。表3 Fenton系统运行成本分析项目用量单价运行成本/(元·t-1水）硫酸亚铁溶液7.54t·h-145元·t-10.675过氧化氢0.5t·h-1905元·t-10.904PAM0.00625t·h-133000元·t-10.344氢氧化钠0.4875t·h-12150元·t-12.096电33kW0.4426元·度-10.028合计4.0486 Fenton系统出现的问题及优化措施经过一个月的运行，Fenton系统基本正常；但也存在一些问题，如液碱投加成本高、废酸成分波动等，改进优化措施如下。（1）废酸成分波动问题。经过与供应商交流，调整原料工艺，降低废酸中硫酸含量，提高亚铁盐含量，从而减少废酸投加量，降低了因废酸成分波图2Fenton系统工艺流程环保与综合利用482013 年 10 月  第 32 卷  第 10 期动造成的影响。（2）液碱加药成本高。为了满足车间实际生产上“节能降耗”的需求，将废碱改为更易得、成本更低的石灰乳，吨水处理费用可节约1~2元（该方法已有污水处理中应用先例）。使用石灰乳调节pH值时，最佳用量的范围比较大，从而使得出水COD比较稳定，实际操作中比较容易掌控。（3）混凝沉淀池翻泥问题。通过对Fenton系统运行情况的跟踪调查，发现污水量大、水流速大时，沉淀池污泥被进水冲起。通过控制进水量、降低流速可以解决。7 结束语从Fenton系统的实际运行情况来看，具有占地面积小、运行环境要求低、操作简单、维护费用低等优点，是一种理想的造纸污水深度处理方法。随着环保要求的进一步提高，相信Fenton系统会在造纸污水处理中得到广泛的应用。参考文献：[1]　丁绍兰，常娥，薛侃．用Fenton提高造纸废水的可生化性[J]．纸和造纸，2011，30(9):46-48．[2]　苏荣军．芬顿试剂氧化污水及无机离子影响的研究[J]．哈尔滨商业大学学报，2008，24(2):210-217．[3]　雷乐成．水处理高级氧化技术[M]．化学工业出版社，2003:1-50．[4]　邓晓晖，张海涛，曹国民．芬顿试剂处理废水的研究与应用进展[J]．上海化工，2007(8):1-2．[5]　刘燕韶，赵传山，马厚悦．制浆造纸污水Fenton氧化深度处理工艺[J]．纸和造纸，2009，28(9):54-56.[6]　赵启文，刘岩．芬顿试剂的历史与应用[J]．化学世界，2005，46(5):319-320．ApplicationofFentonOxidationProcessonPapermakingWastewaterTreatmentWANGYao,GUOHui,MAXiao-dong,QIYun-huan(TechnologyCenterofHenanIndustrialInvestmentCo.,Ltd.,Luohe,HenanProvince,462000China)Abstract:AFentonsewagetreatmentsystemwasintroducedintoHenanYingeGroup.ItwasshowedthattheFentonsystemhasadvantagesinlittlefloorarea,lowoperationenvironmentrequirements,easyoperationandlowmaintenance.Itisagoodmethodtotreatpapermakingwastewater.Keywords:Fentonreagent;advancedtreatment;papermakingwastewater;environmentalprotection收稿日期：2013-08-172014年《华东纸业》征订启事《华东纸业》是由上海、山东、江苏、浙江、福建、江西、安徽七省市造纸学会主办的科技类制浆造纸工业专业技术刊物。办刊宗旨：面向全国造纸行业，传播纸业信息，推广高新造纸技术与成果。打造纸业信息交流平台，使之成为经验交流的园地，市场信息的窗口，拓展我国纸业技术、参与国际市场竞争的企业老总和广大科技人员的良师益友。主要栏目：专题与综述、企业家论坛、制浆与造纸、设备与电仪、涂布纸与特种纸、造纸化学品、环保与节能、脱水器材、国内外纸业信息等。全面报道有关造纸的新材料、新技术、新工艺、新产品、新装备的应用以及中国造纸工业的方针政策和技术经济信息、市场动态等内容。《华东纸业》是广大企业家和工程技术人员科技活动的园地和论坛。欢迎广大企业家和科技工作者订阅杂志。欢迎广大企业家和科技工作者踊跃赐稿。欢迎各企事业单位和相关企业刊登广告。《华东纸业》为双月刊，大16开76页，面向国内外公开发行。国内统一连续出版物号：CN31-2034/TS，国际标准连续出版物号：ISSN1674-6937。广告经营许可证：3100620090004。每册定价10元，全年定价（含邮费）60元。请欲订阅《华东纸业》的读者由银行汇款至上海市造纸学会。汇款时请注明名称、地址、邮编、电话、手机和收件人姓名，并写明订阅份数。单位名称：上海市造纸学会开户银行：工行长宁支行延安西路分理处账　　户：1001278609014408366单位地址：上海市武宁路1500号南楼403室邮　　编：200063联系电话：[phone]传真：[phone]联  系  人：葛文彬（18964670673）E-mail：[e-mail]