Fenton氧化法在造纸废水处理中的应用

Posted 2023-01-12 系统

篇首语：宿命论是那些缺乏意志力的弱者的借口。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Fenton氧化法在造纸废水处理中的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

介绍了某公司Fenton氧化法废水深度处理系统的工艺流程、运行情况、存在的问题及优化措施。生产实践表明，Fenton系统连续正常运行后，外排水各项指标均达到新的制浆造纸工业水污染物排放标准。该系统具有占地面积小、无特殊运行环境要求、操作简单、维护费用低等优点，是一种理想的造纸废水深度处理方法。
《国家“十二五"发展规划纲要》指出，坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点，这为我国造纸工业经济和环境协调快速发展指明了方向。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物排放标准，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。为了达到新的水污染物排放标准，河南银鸽实业投资股份有限公司(以下简称河南银鸽)引进了一套Fenton氧化法废水深度处理系统(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)进行化学氧化的废水处理方法。由Fe2+和H2O2组成的体系，也称Fenton试剂，它能生成强氧化性的羟基自由基(.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，生成易被去除的小分子结构，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[1-3]。
1.Fenton系统设计参数
根据河南银鸽提供的中段水相关资料，对Fenton氧化系统进行设计，设计的Fenton系统进、出水参数如表1所示。

2.Fenton系统工艺流程
2.1中段水原废水处理系统工艺流程
图1所示是河南银鸽原废水处理系统工艺流程。由图1可知，制浆车间废水和造纸车间白水送至中段废水池处理后，通过格栅池拦截粗大悬浮物自流进入初沉池，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，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处理，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。

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，原系统三沉池改用为混凝反应池。图2所示是Fenton系统工艺流程。

二沉池出水泵送至Fenton氧化塔，将废水中难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，在该池投加絮凝剂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。
2.3Fenton系统设备
2.3.1Fenton氧化塔
采用Fenton系统对废水进行深度氧化处理，Fenton药剂在适当的pH值条件下反应产生.OH，降解氧化有机物，降低废水中的COD含量。Fenton氧化塔出水自流至中和池。
2.3.2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值在线监测设备，控制液碱自动加药，使废水的出水pH值达标。
2.3.3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。
2.3.4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。
2.3.5化学品投加系统
废水处理工艺流程中需要投加的化学品主要是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H2O2和废酸。质量分数27.5%的H2O2；设置H2O2加药系统一套，包括储罐1个、投加泵2个。废酸为钛白粉厂副产品，主要成分：H2SO45%～6%、FeSO48%～10%；设置FeSO4加药系统1套，包括储罐2个、投加泵2个。质量分数30%的液碱；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Fenton试剂依靠.OH降解氧化有机物，降低废水中的COD含量，因此Fenton系统主要参数有反应系统废水pH值、H2O2用量、反应时间、絮凝剂PAM用量[2-3]。
河南银鸽Fenton系统经过1个月的试运行，发现当pH值为3.5、H2O2用量为1500mg/L、反应时间40min、PAM用量为2mg/L时，Fenton系统运行最佳，出水COD浓度最低。
4.Fenton系统运行情况
河南银鸽Fenton系统调试成功后，连续正常运行，外排水各项指标均达到新的制浆造纸工业水污染物排放标准，且水质观感清澈。2013年5月25—31日河南银鸽外排水各项指标如表2所示。

5.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。河南银鸽Fenton系统调试成功后，经过1个月的试运行，根据各种消耗数据，按平均每天废水处理量1.2万m3计，吨水的运行成本如表3所示。

6.Fenton系统问题及优化措施
经过1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。经过与供应商沟通，调整废液原料工艺，降低废酸中H2SO4含量，提高FeSO4含量，从而减少废酸用量，降低了因废酸成分波动造成的影响。
(2)液碱投加成本高。为了满足车间实际生产节能降耗的需求，将废碱改为更易得、成本更低的石灰乳。生石灰用量8.05t/d、成本0.268元/m3废水，吨水处理费用可节约1.822元。
(3)混凝反应池翻泥问题。通过对Fenton系统运行情况的跟踪调查，发现废水量大、水流速度大时，反应池污泥被进水冲起。通过在氧化沟、二沉池增加液位监控设备，采用电脑控制进水量、稳定流速，以解决翻泥问题。
7.结语
从Fenton系统的实际运行情况来看，其具有占地面积小、无特殊运行环境要求、操作简单、维护费用低等优点，是一种理想的造纸废水深度处理方法。随着环保要求的进一步提高，相信Fenton系统会在造纸废水处理中得到广泛的应用。