芬頓（FENTON）高級(jí)氧化技術(shù)處理造紙廢水工程應(yīng)用研究

摘 要：造紙行業(yè)作為廢水排放量大，水污染嚴(yán)重的行業(yè)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(shù)，為造紙廢水的高標(biāo)準(zhǔn)排放提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：芬頓；高級(jí)氧化技術(shù)；造紙廢水

1 行業(yè)背景

據(jù)2010年環(huán)保部公布的數(shù)據(jù)，造紙行業(yè)年排廢水量20.29億噸，占工業(yè)行業(yè)廢水排放總量18.6%，位居第一；2010年化學(xué)需氧量排放量：造紙行業(yè)占26%排第1位。造紙工業(yè)所產(chǎn)生的廢水具有種類(lèi)繁多、水量大、有機(jī)污染物含量高特點(diǎn)，屬難處理的工業(yè)廢水之一。

2 造紙廢水處理技術(shù)

在造紙廢水處理技術(shù)中，各種造紙廢水處理技術(shù)隨造紙工業(yè)的高速發(fā)展而日益發(fā)展、成熟。造紙廢水處理技術(shù)有物理法、物理化學(xué)法、生物化、生態(tài)法等。其中生物處理技術(shù)是去除廢水中的有機(jī)污染物最為經(jīng)濟(jì)，最具效益，應(yīng)用最廣泛的廢水處理技術(shù)。

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

車(chē)間造紙廢水→預(yù)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(dá)標(biāo)排放。

3 芬頓（Fenton）高級(jí)氧化技術(shù)

為應(yīng)對(duì)環(huán)境污染日益嚴(yán)重，限制經(jīng)濟(jì)發(fā)展，廣東省人民政府印發(fā)了《廣東省“十二五”總量減排實(shí)施方案》，珠三角地區(qū)將執(zhí)行國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)制漿造紙廢工業(yè)水污染物特別排放限值。而傳統(tǒng)的廢水經(jīng)過(guò)組合工藝處理后，水中仍殘留部分難以降解的有機(jī)污染物，無(wú)法滿(mǎn)足此排放限值的要求，需對(duì)廢水進(jìn)行深度處理。

芬頓高級(jí)氧化技術(shù)是廢水深度處理技術(shù)中的一種，與其它技術(shù)相比具有反應(yīng)速度快，設(shè)備簡(jiǎn)便、費(fèi)用便宜；對(duì)廢水中干擾物質(zhì)的承受能力較強(qiáng)，操作與設(shè)備維護(hù)比較容易，使用范圍比較廣等特點(diǎn)。

3.1 芬頓（Fenton）高級(jí)氧化技術(shù)原理

芬頓（Fenton）試劑是1894年化學(xué)家Fenton發(fā)現(xiàn)的：有機(jī)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(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)Fenton試劑。芬頓試劑是一種強(qiáng)氧化劑，特別適用于難處理的或?qū)ξ⑸镉卸拘缘墓I(yè)廢水。由于具有反應(yīng)迅速、溫度和壓力等反應(yīng)條件緩和且無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，近10年來(lái)，芬頓試劑越來(lái)越多應(yīng)用到工業(yè)廢水處理領(lǐng)域中。

芬頓試劑之所以具有很強(qiáng)的氧化能力，是因?yàn)槠渲泻蠪e2+和H2O2，H2O2被亞鐵離子催化分解生成羥基自由基（·OH），并引發(fā)更多的其他自由基，其反應(yīng)機(jī)理如下：

以上鏈反應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

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

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

3.2 芬頓（Fenton）高級(jí)氧化處理技術(shù)工程應(yīng)用

隨水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，各企業(yè)的環(huán)保意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng)而自主參與環(huán)保建設(shè)中，更多高質(zhì)、高效的廢水處理設(shè)施也應(yīng)用到工程中。廣州中環(huán)萬(wàn)代環(huán)境工程有限公司設(shè)計(jì)、施工的東莞某造紙公司三期廢水處理工程也應(yīng)用了芬頓高級(jí)氧化處理技術(shù)用于后續(xù)深度處理。

其廢水處理工程工藝流程如下：

車(chē)間造紙廢水→預(yù)處理（紙漿回用）→物化沉淀→IC厭氧反應(yīng)器→好氧生物處理→生化沉淀→芬頓高級(jí)氧化處理→達(dá)標(biāo)排放。

芬頓高級(jí)氧化處理系統(tǒng)分為中和反應(yīng)區(qū)、芬頓氧化反應(yīng)區(qū)、混凝沉淀區(qū)三個(gè)部分組成。中和反應(yīng)區(qū)調(diào)節(jié)pH值至3.0，芬頓氧化反應(yīng)區(qū)投加Fe2+和H2O2發(fā)生芬頓氧化反應(yīng)，混凝沉淀區(qū)回調(diào)pH值至6.0～8.0并生成沉淀去除廢水中的有機(jī)物。芬頓高級(jí)氧化處理系統(tǒng)采用了公司特有的動(dòng)力流體布水系統(tǒng)、空氣混合攪拌等設(shè)備，加強(qiáng)芬頓試劑與廢水的混合程度，增快芬頓試劑的反應(yīng)速率，以達(dá)到減少停留時(shí)間節(jié)約占地面積、減少藥劑使用量節(jié)省藥劑費(fèi)用的目的。

該工程廢水水量達(dá)到了691m3/h，廢水化學(xué)需氧量（CODcr）從生化處理系統(tǒng)出水的109.9mg/L成功降至45.6mg/L。芬頓高級(jí)氧化處理系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：

由上圖分析，由于系統(tǒng)運(yùn)行初期是調(diào)試運(yùn)行階段，出水水質(zhì)CODcr不穩(wěn)定；后期出水COD能穩(wěn)定在40～50mg/L。該工程芬頓高級(jí)氧化處理系統(tǒng)有效降解了生化處理系統(tǒng)難以降解的有機(jī)污染物，出水水質(zhì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求且優(yōu)于將執(zhí)行的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)制漿造紙廢工業(yè)水污染物特別排放限值，該工程是一次成功的芬頓高級(jí)氧化技術(shù)工程應(yīng)用。

4 芬頓（Fenton）高級(jí)氧化技術(shù)展望

到目前為止，芬頓高級(jí)氧化技術(shù)作為廢水的深度處理的主要方法之一，具有反應(yīng)迅速、氧化徹底、靈活性強(qiáng)、無(wú)二次污染等一般化學(xué)氧化法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，至今已成功運(yùn)用于多種工業(yè)廢水的處理。

工程應(yīng)用中可用少量芬頓試劑對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行預(yù)處理，使廢水中的難降解有機(jī)物發(fā)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(xù)處理。另外，工業(yè)廢水處理后水中殘留的少量難降解有機(jī)物，可采用Fenton在處理系統(tǒng)的末端進(jìn)行深度處理，使外排廢水的水質(zhì)滿(mǎn)足高標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。現(xiàn)階段芬頓高級(jí)氧化技術(shù)的下一步研究發(fā)展方向應(yīng)該是著眼于開(kāi)發(fā)高效的芬頓反應(yīng)裝置來(lái)提高反應(yīng)效率，降低處理過(guò)程的化學(xué)試劑的用量，研究改進(jìn)芬頓高級(jí)氧化技術(shù)，進(jìn)一步提高處理效果，為新的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)提供有效的實(shí)施途徑。

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