Fenton氧化技術深度處理造紙廢水工程應用

蘇鳳全 陳守鎮 劉明華

(1.福州大學,福建福州 350108；2.福建省晉江優蘭發紙業有限公司,福建晉江 362200)

Fenton氧化技術深度處理造紙廢水工程應用

蘇鳳全1,2陳守鎮2劉明華1

(1.福州大學,福建福州 350108；2.福建省晉江優蘭發紙業有限公司,福建晉江 362200)

介紹了福建省晉江優蘭發紙業有限公司深度處理系統工程的設計和運行參數。深度處理采用采用Fenton氧化—斜板沉淀—砂濾處理為主體的處理工藝，去除1mg/lCOD需投加0.8～0.9mg/lH2O2，同時Fe2+投加量是H2O2投加量的1.2倍（質量比），氧化池的pH控制在3.2～3.8，PAM投加量控制在2mg/l。系統出水澄清，無微小絮體，水質已達到制漿造紙工業水污染物排放標（GB3544-2008），并連續穩定排放。

Fenton 深度處理 斜板沉淀 砂濾

造紙廢水是水體環境的重要污染源之一，其水質的COD含量高，色度大。隨著與“十二五”規劃相關的環保標準在全國范圍內推廣執行，制漿造紙廢水排放標準進一步提高，傳統的生物處理工藝沒有辦法降解和去除不可生物降解的木質素所代表的COD，廢水無法保證穩定達標排放。針對這種形勢，越來越多的造紙廠在廢水的生化處理單元之后，新增廢水深度處理單元，進一步降解廢水的COD，其中，以Fenton氧化技術為核心的高級氧化工藝得到了廣泛的應用。

Fenton氧化技術是指H2O2在Fe2+離子的催化作用下,產生活性極強的羥基自由基（HO-），能有效降解水中污染物，并使其氧化為CO2，H2O等無機物質[1]。另一方面，反應中生成的Fe(OH)3膠體具有絮凝、吸附功能，也可去除水中部分有機物[2]。人們把H2O2和Fe2+合稱為Fenton試劑。

1 廢水來源及水質水量

福建省晉江優蘭發紙業有限公司以廢紙及漿板為原料，深度處理設計日均處理廢水2000m3/d,2013年4月,公司設計并建設的廢水深度處理系統建成并投入使用。經調試，目前系統出水的水質已達到制漿造紙工業水污染物排放標準（GB3544-2008），并連續穩定排放。設計進出水水質見表1。

表1 廢水水質及排放標準

表2 主要設備

圖1 工藝流程

2 工藝設計

2.1 工藝流程

廢水經原有的SBR好氧生化系統處理后，進入新建的深度處理系統，深度處理系統采用Fenton氧化—斜板沉淀—砂濾處理為主體的處理工藝，流程見圖1。

廢水自SBR出水池泵送至Fenton氧化池，氧化池內的有在線pH計，并通過投加H2SO4來調節其pH值，從而保證維持氧化池內為酸性環境。在酸性條件下投加H2O2和FeSO4溶液，發生Fenton反應。Fenton氧化池出水進入回調池內，由于氧化池出水的pH值一般為酸性，需要加堿回調至中性范圍才能排放。后續在脫氣池中通入空氣進行攪拌，把反應過程中產生的微小氣泡脫除。脫氣池的廢水流入絮凝池內，PAM投藥系統將向池內添加絮凝劑，從而可以形成大的絮凝體。

絮凝池出水自流進入斜板沉淀器。在斜板沉淀器內，絮凝體沉淀，上清液自流進入后續的活性砂濾系統，沉淀的化學污泥經過污泥泵泵送污泥處理系統。砂濾系統是將懸浮顆粒和絮狀物體在液體中過濾去除的裝置，經過過濾后，廢水外排，濾砂的清洗水則回到前端SBR出水池內。

2.2 設備

主要設備參數見表2。

2.3 構筑物

主要構筑物均為鋼砼結構，詳細設計參數見表3。其中Fenton氧化池，回調池，脫氣池，絮凝池池內壁防腐按《工業建筑防腐設計規范》GB50046-2008的強腐蝕性等級設計，均作玻璃鋼防腐。

3 調試及運行

3.1 運行參數

調試運行時深度處理系統進水量保持在60m3·h-1，經過約15d的摸索，確定去除1mg/lCOD需要0.8～0.9mg/lH2O2，同時Fe2+投加量是H2O2投加量的1.2倍（質量比），氧化池的pH控制在3.2～3.8，PAM投加量控制在2mg/l。根據需要的投加量調整加藥泵的沖程，砂濾出水COD穩定在80mg/l以下，出水澄清，無微小絮體。

表3 主要構筑物

3.2 處理效果

深度處理系統自2013年5月8日起進行了為期10d的性能測試，進出水水質見表4。

表4 深度處理系統運行效果

3.3 運行成本分析

根據當地化學藥品的價格，深度處理系統每日運行成本約1.7元/m3水，成本低廉，成本分析詳見表5。

只要前端SBR出水的COD能穩定在350mg·l-1以下，加藥泵的流量不需要頻繁調整，可保證最終出水的達標排放，非常適合污水站的長期運行維護。

4 結語

針對難降解COD的處理，許多研究者進行了各種深度處理凈化技術的研究，包括了活性炭吸附法，膜分離技術，混凝法等[3]。而對Fenton氧化技術本身也有傳統Fenton，UV/Fenton[4]，微電解法[5]等嘗試。實踐證明，以傳統Fenton為基礎的深度處理方法因其設備要求簡單，運行效果穩定可靠，易于操作，已在越來越多的污水廠得到了使用。福建省晉江優蘭發紙業有限公司深度處理系統的調試成功，也為傳統Fenton深度處理工藝增加了一個典型案例。面對日益嚴格的環保標準，Fenton氧化技術有望在深度處理領域得到更廣泛的應用。

表5 運行成本一覽表

[1]李金蓮,金永峰,錢慧娟,等.Fenton試劑在水處理中的應用研究[J].化工科技市場,2006,29(6):28-33.

[2]包木太,王娜,陳慶國,郭省學,李希明.Fenton法的氧化機理及在廢水處理中的應用進展[J].化工進展,2008,27(5):660-665.

[3]章志萍.高級氧化法深度處理造紙廢水生化處理水的研究[D].廣西:廣西大學,2008.

[4]張順喜,王文清,張劍,楊潔.厭氧-混凝-UV/Fenton法處理中藥浸膏藥渣滲濾液研究[J].水處理技術,2010,36(7):111-114.

[5]劉汝鵬,于水利,曲瑩.雙氧水強化微電解法深度處理造紙紅緞廢水的研究[J].給水排水,2006,32(3):48-51.