芬頓（FENTON）高級氧化技術處理造紙廢水工程應用研究

摘 要：造紙行業作為廢水排放量大，水污染嚴重的行業一直為人所詬病。本文介紹了一種新型的造紙廢水深度處理技術，為造紙廢水的高標準排放提供借鑒和參考。

關鍵詞：芬頓；高級氧化技術；造紙廢水

1 行業背景

據2010年環保部公布的數據，造紙行業年排廢水量20.29億噸，占工業行業廢水排放總量18.6%，位居第一；2010年化學需氧量排放量：造紙行業占26%排第1位。造紙工業所產生的廢水具有種類繁多、水量大、有機污染物含量高特點，屬難處理的工業廢水之一。

2 造紙廢水處理技術

在造紙廢水處理技術中，各種造紙廢水處理技術隨造紙工業的高速發展而日益發展、成熟。造紙廢水處理技術有物理法、物理化學法、生物化、生態法等。其中生物處理技術是去除廢水中的有機污染物最為經濟，最具效益，應用最廣泛的廢水處理技術。

工程應用中，綜合各種因素利用各種廢水處理技術，通常組合成一套經濟、行之有效的廢水處理工藝流程，其工藝流程如下：

車間造紙廢水→預處理→物化處理→厭氧生物處理→好氧生物處理→生化沉淀→回用/達標排放。

3 芬頓（Fenton）高級氧化技術

為應對環境污染日益嚴重，限制經濟發展，廣東省人民政府印發了《廣東省“十二五”總量減排實施方案》，珠三角地區將執行國家排放標準制漿造紙廢工業水污染物特別排放限值。而傳統的廢水經過組合工藝處理后，水中仍殘留部分難以降解的有機污染物，無法滿足此排放限值的要求，需對廢水進行深度處理。

芬頓高級氧化技術是廢水深度處理技術中的一種，與其它技術相比具有反應速度快，設備簡便、費用便宜；對廢水中干擾物質的承受能力較強，操作與設備維護比較容易，使用范圍比較廣等特點。

3.1 芬頓（Fenton）高級氧化技術原理

芬頓（Fenton）試劑是1894年化學家Fenton發現的：有機物在（H2O2）與Fe2+組成的混合溶液中能被迅速氧化，這種體系被稱為標準Fenton試劑。芬頓試劑是一種強氧化劑，特別適用于難處理的或對微生物有毒性的工業廢水。由于具有反應迅速、溫度和壓力等反應條件緩和且無二次污染等優點，近10年來，芬頓試劑越來越多應用到工業廢水處理領域中。

芬頓試劑之所以具有很強的氧化能力，是因為其中含有Fe2+和H2O2，H2O2被亞鐵離子催化分解生成羥基自由基（·OH），并引發更多的其他自由基，其反應機理如下：

以上鏈反應具有以下特點：

（1）羥基自由基（·OH）是一種很強的氧化劑，其氧化電極電位（E）為2.80V，是除元素氟外最強的無機氧化劑，它通過電子轉移等途徑將有機物氧化分解為小分子物質。

（2）還原劑Fe2+被氧化為Fe3+，產生大量的鐵水鉻合物混凝沉淀，去除廢水中大量的有機物。

3.2 芬頓（Fenton）高級氧化處理技術工程應用

隨水質排放標準的提高，各企業的環保意識也越來越強而自主參與環保建設中，更多高質、高效的廢水處理設施也應用到工程中。廣州中環萬代環境工程有限公司設計、施工的東莞某造紙公司三期廢水處理工程也應用了芬頓高級氧化處理技術用于后續深度處理。

其廢水處理工程工藝流程如下：

車間造紙廢水→預處理（紙漿回用）→物化沉淀→IC厭氧反應器→好氧生物處理→生化沉淀→芬頓高級氧化處理→達標排放。

芬頓高級氧化處理系統分為中和反應區、芬頓氧化反應區、混凝沉淀區三個部分組成。中和反應區調節pH值至3.0，芬頓氧化反應區投加Fe2+和H2O2發生芬頓氧化反應，混凝沉淀區回調pH值至6.0～8.0并生成沉淀去除廢水中的有機物。芬頓高級氧化處理系統采用了公司特有的動力流體布水系統、空氣混合攪拌等設備，加強芬頓試劑與廢水的混合程度，增快芬頓試劑的反應速率，以達到減少停留時間節約占地面積、減少藥劑使用量節省藥劑費用的目的。

該工程廢水水量達到了691m3/h，廢水化學需氧量（CODcr）從生化處理系統出水的109.9mg/L成功降至45.6mg/L。芬頓高級氧化處理系統運行數據如下：

由上圖分析，由于系統運行初期是調試運行階段，出水水質CODcr不穩定；后期出水COD能穩定在40～50mg/L。該工程芬頓高級氧化處理系統有效降解了生化處理系統難以降解的有機污染物，出水水質達到了設計要求且優于將執行的國家排放標準制漿造紙廢工業水污染物特別排放限值，該工程是一次成功的芬頓高級氧化技術工程應用。

4 芬頓（Fenton）高級氧化技術展望

到目前為止，芬頓高級氧化技術作為廢水的深度處理的主要方法之一，具有反應迅速、氧化徹底、靈活性強、無二次污染等一般化學氧化法無法比擬的優點，至今已成功運用于多種工業廢水的處理。

工程應用中可用少量芬頓試劑對工業廢水進行預處理，使廢水中的難降解有機物發生部分氧化，改變它們的可生化性、溶解性和混凝性能，利于后續處理。另外，工業廢水處理后水中殘留的少量難降解有機物，可采用Fenton在處理系統的末端進行深度處理，使外排廢水的水質滿足高標準的排放要求。現階段芬頓高級氧化技術的下一步研究發展方向應該是著眼于開發高效的芬頓反應裝置來提高反應效率，降低處理過程的化學試劑的用量，研究改進芬頓高級氧化技術，進一步提高處理效果，為新的環保排放標準提供有效的實施途徑。

參考文獻

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