微电解_Fenton试剂_絮凝处理造纸中段水研究

文章编号:1009 6825(2007)36 0165 02微电解 Fenton 试剂 絮凝处理造纸中段水研究收稿日期:2007 07 20作者简介:刘志勤(1974 ),女,工程师,太原市自来水公司,山西太原 030009刘志勤摘 要:对微电解 Fenton 试剂 絮凝联合处理造纸中段水进行了研究,简要介绍了试验原料及实验方法、工艺流程及反应器,得出了微电解 F enton 试剂法深度处理中段废水经济可行、占地面积小、投资费用低的结论,以推广该方法。

关键词:微电解,造纸中段水,F enton 试剂,处理中图分类号:T U 992.3文献标识码:A微电解 Fenton 试剂法处理工业废水是基于电化学中的电池反应,即腐蚀反应,金属电极被腐蚀而消耗。

铁屑是铁和炭的合金,即由纯铁和炭化铁及一些杂质组成。

当处在电解质溶液中时就形成了无数个腐蚀微电池,在它的表面就有电流在成千上万个细小的电池内流动,铁作为阳极被腐蚀消耗。

电极反应生成的新生态F e 2+与投加的H 2O 2又组成Fenton 试剂;综合微电解和Fen ton 试剂法独有的优点能够有效降解高浓度废水。

目前,不少学者把F enton 试剂与微电解法结合起来处理工业废水,即利用微电解后废水中大量的Fe 2+,投加H 2O 2,就形成了F enton 试剂法,这不仅使处理效果大大的提高,而且无需另外投加含有Fe 2+的药剂,充分利用了废水中的Fe 2+,达到以废治废的环保要求。

Fenton 试剂在水处理中的作用主要包括对有机物的氧化和混凝两种作用。

Fenton 试剂能不同程度地去除水体中的有机污染物,Sheng 等[1]对两种阴离子表面活性剂ABS 和LAS 的去除试验表明,该体系的最佳运行条件为90mg /L 的F eSO 4,60mg /L 的H 2O 2,pH=3左右,运行50min 后对ABS 和LA S 的去除率均达95%以上。

另外,Fenton 试剂可以用于分解很多有机物,如五氯酚、酚、三氯乙烯、偶氮类染料、硝基酚、氯苯、芳香胺、三卤甲烷、表面活性剂等。

影响Fenton 试剂反应的主要参数包括溶液的pH 值、停留时间、温度、过氧化氢及F e 2+的浓度,操作时pH 值不能过高(大约2~4)[2]。

在造纸废水方面的应用报道较少。

本研究将微电解技术应用于NaOH AQ 浆中段废水处理上,探讨其对废水色度和COD 处理效果及作用机理。

1 原料及实验方法1.1 废水来源及性质实验用水取自山东省某造纸厂,是麦草浆造纸生产车间中段水经过二级生化处理后的出水。

该车间漂白工艺为CEH 三段漂,水质见表1。

1.2 实验试剂和仪器试剂:硫酸铝Al 2(SO 4)3(工业品,配成10g/L 溶液),重铬酸钾标准溶液,试亚铁灵指示剂,硫酸 硫酸银溶液,硫酸汞。

表1 废水来源及水质参数废水来源COD C r /mg L -1pH 值色度/倍外观二沉池出水4206.8500红褐色仪器:COD45600快速测定仪(美国哈希公司),DR/800光度计(美国哈希公司),W GZ 200型光学浊度仪(上海第三光学仪器厂)。

2 工艺流程及反应器2.1 连续实验工艺流程图(见图1)2.2 连续实验的反应器图(见图2)连续实验的反应器主要为:微电解反应器(上流式的柱状反应器)、F enton 反应槽、絮凝沉淀池。

微电解反应柱是用有机玻璃加工而成的,直径为40mm,长为1000mm,壁厚2mm,有效容积为1L ;有三个出水口,便于控制反应时间,反应器底部有两个孔,一个为进水口,一个为排泥口。

Fenton 反应器和沉淀池有效容积[1]龙有新.空调冷水泵变频调速浅析[J].山西建筑,2004,30(6):78 79.[2]樊金花.关于空调水系统循环水泵夏冬季合用的探讨[J].山西建筑,2004,30(12):99 100.Analysis on the operation trou bles of water chilling u nit of one air condition ing worksZHA NG C hun guangAbstract:N ecessity of reconstruction of the air conditioning system in one teaching building,design scheme for reconstr uction and troubles encounter ed in w ater chilling unit operation are analyzed.In addition,questions deserv ing attent ion in system desig n,debug ging,oper at ion and ot her aspects are proposed,in order to r ealize economic reasonabilit y in operation and energ y saving to meet requirements on reliability.Key words:air conditio ning,system reconstructio n,trouble of w ater chilling unit ,evaporator165第33卷第36期2007年12月 山西建筑SHANXI ARCH ITECTUREVol.33No.36Dec. 2007都为2L 。

来自工厂废料的铁屑以稀酸浸泡处理,清洗其表面油膜和氧化膜。

废水从集水箱中进入反应柱进行反应,进水速度300mL/h,出水加入Al 2(SO 4)3絮凝沉淀,最后经过活性炭柱出水。

3 结果与讨论3.1 实验现象1)在微电解过程中,废水液面有许多小气泡冒出,废水的表面有一层很薄的白色泡沫,此系微电解反应产生的小气泡所致。

上清液静置2h 后,废水开始返色变混浊,主要由废水中Fe 2+被还原为Fe 3+所引起。

2)微电解反应器上端的出水停留时间过长,会变混浊,中部主要为浅绿色。

微电解出水后,未进行Fenton 反应,30min 后,也会变浑浊,由浅绿变混。

3)加入双氧水后,废水变为红褐色,反应过程中,有红色沉淀析出。

4)出水pH 值接近7,絮凝沉淀时,废水中的矾花颗粒较小,可投加一定量的PAM 助凝,提高其沉淀速度。

5)絮凝沉淀反应后在静置过程中会不断有小气泡冒出。

3.2 连续动态结果分析3.2.1 微电解出水分析利用反应器进行连续实验,随着时间的增加,处理效果会逐渐降低。

实验数据见表2。

表2 实验数据反应时间/h 01224364860728496108出水COD/mg L -192105100105113147160176244286COD 去除率/%78757675736562584232从微电解实验结果可以看出:实验初期,刚开始出水无色透明,出水CO D Cr 由原水的420mg /L 降低到93mg/L ,COD Cr 的去除率达到78%,随着连续实验时间的延长,COD Cr 的去除率逐渐降低。

连续运行72h,出水的CO D Cr 去除率为60%,pH=8.8,H+的消耗主要为未混合均匀的铁屑的置换反应。

84h 后,CO D Cr 的去除率降低到56%;而在144h 后,COD Cr 的去除率降低到6%,污染物的去除不明显,主要是由于Fe 的表面钝化,使得原电池数目减少。

因此,必须及时进行反洗填料,增加原电池数目,保证处理效果。

3.2.2 Fenton 反应出水分析当微电解后,如果没有加其他的氧化剂,在pH=6~9时,沉淀一段时间后,会出现混浊现象,较长时间静沉后,会出现少量颜色较深的沉淀,这样就会影响出水色度。

加入H 2O 2虽然CO D,色度有所上升,但是对于后续的处理有明显的加强效果。

随着运行时间的延长,废水中产生的微电场数目减少,生成的F e 2+的量也减小,影响Fento n 试剂的形成,导致生成的羟基自由基 OH 减少,影响对难降解有机物的处理效果。

无法保证废水中有足够的OH 对难降解的有机物氧化分解。

3.2.3 絮凝沉淀出水分析随着絮凝剂加入量的增大,出水水质变好,硫酸铝加入量在500mg /L 时,出水CO D Cr 为80mg/L,色度为15倍,水质澄清。

继续加大投加量,去除COD Cr 效果提高不明显。

硫酸铝投加量在大于600mg/L 时,出水色度在10倍以下。

经过微电解反应后的废水,其絮凝剂投加量比单独投加絮凝剂进行处理减少近1/2,可以大大减少污泥的量。

3.2.4 各段出水比较由连续实验各段出水水质可知,微电解法效果明显,COD Cr ,色度的去除率分别为69.5%和86%,Fenton 反应后去除率变小,COD,色度升高,可能是由于废水中的有机物质被H 2O 2氧化,重新产生对CO D,色度有贡献的有机物从而使去除率从数据上看变小,但是废水的可生化性提高了,有利于后续的反应。

硫酸铝絮凝后出水澄清,CO D,色度去除率分别达到85.7%和98%,水质良好。

4 结语由前面的静态实验和动态实验结果可以看出,利用铜屑取代活性炭,以微电解 Fenton 试剂法处理中段废水二级出水时,可以得到如下结论:1)进行连续动态实验时,启动的最佳参数如下:pH =7;Fe/Cu=300;微电解反应时间为90min;H 2O 2投加量为2.5mL/L ;F enton 反应时间为120min 。

2)该方法经济可行,处理效果较好,处理后的废水无色透明,连续动态实验,COD 的去除率随着同一周期处理时间的延长而递减,处理初期前48h,COD 的去除率达70%以上,84h 内在56%以上。

3)该方法在处理过程中,由于填料相对Fe/C 消耗慢,更换填料周期长,省去很多麻烦。

4)微电解与Fenton 试剂法有效结合处理这类难降解的工业废水过程可以利用微电解产生的Fe 2+,Fe 3+与投加的H 2O 2形成F enton 试剂反应,产生氧化性极强的羟基自由基 OH,不仅能有效地处理这类难降解的工业废水,而且节约了药剂,降低了运行费用。

5)微电解 Fenton 试剂法深度处理中段废水经济可行,占地面积小,投资和运行费用低,用废铜屑取代活性炭,不仅能有效处理防止板结,而且用量较少,不会增加成本。

参考文献:[1]Sheng H.L.,Chi M.L.,Hong G L eu.Operating character i sticsand kinetic studies of sur factant w astew ater treatment by Fenton ox idation[J].Water Res,1999,33(7):1735 1741.[2]赵德明,史惠祥.Fe C 微电解法+H 2O 2组合工艺处理对氯硝基苯废水[J].城市环境与城市生态,2002,15(1):32 34.Study on treatment of intermediate water of papermakingcombined with micro electrolysis and Fenton agent and flocculation methodsLIU Zhi qinAbstract:Ex perimental study is made on the met hod combined with micro electrolysis,Fento n agent and flocculat ion methods in intermediatew ater t reatment of paper making.R aw ex perimental materials and methods are br iefly intr oduced as well as pro cess flow and reactor.Results show the applicat ion of micro electrolysis and F enton agent technolog y is pr acticable in intermediate w ater treatment of papermaking w ith low investment and area of factory,which is worthy of being popularized.Key words:micro electr olysis,intermediate water of papermaking,Fenton agent,treatment166 第33卷第36期2007年12月山西建筑。