CN101092262A - 草浆造纸中段废水处理的制备方法 - Google Patents

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刘汝鹏
曲莹
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Abstract

一种草浆造纸中段废水处理的制备方法。本发明涉及一种废水深度处理制备方法，将混合均匀的废铁屑(Fe0)与活性炭或焦炭填料按比例填充到Fe0－H2O2反应器内，按混凝－沉淀－过滤常规工艺处理，在曝气的同时投加工业用双氧水，形成微电解与芬顿反应的协同效应。本发明充分利用工业废料—废铁屑或活性炭(焦炭)产生微电解效应，处理废水脱色效果极佳，利用微电解(Fe0)法产生的Fe2+作为芬顿(Fenton)反应的催化剂，不额外投加铁盐，只投加双氧水，节省药耗，扩展芬顿(Fenton)试剂在水处理的应用范围，对化学需氧量(COD)、可吸附有机氯化物(AOX)去除效果好，投资费用低，操作方便。

Description

草浆造纸中段废水处理的制备方法
技术领域
本发明涉及一种水的处理方法，具体涉及一种草浆造纸中段废水处理的制备方法。
背景技术
目前，草制浆造纸中段废水深度处理方法主要有常规方法(混凝-沉淀-过滤)、活性炭吸附、膜分离、生化处理、高级氧化等。常规深度处理方法(混凝-沉淀-过滤)对化学需氧量(COD)、色度及可吸附有机氯化物(AOX)去除效果较差，切须投加大量混凝、助凝剂，导致运行成本偏高；对于经过二级生化处理后的草制浆造纸中段废水，残余污染物质可生化性较差，再通过生化法进行深度处理已无能为力；而采用过滤、活性炭吸附深度处理效果也不明显；膜分离技术由于处理草浆中段水而带来的严重膜污染和昂贵投资在推广应用上还存在实施难度；高级氧化工艺如臭氧氧化法、超临界水氧化法、光催化氧化法、超声空化法、芬顿(Fenton)试剂法等，涉及到发生和利用游离羟基(OH)氧化废水中很难生物降解的复杂有机物组份，可以使一些特殊化合物降低毒性或达到完全矿化，但高级氧化法必须投加氧化剂，需要消耗光能、电能等能源，一般投资运行成本较高，工艺复杂，难以工业化使用。
国内存在大量以草料为原料、传统元素氯漂白(C-E-H三段漂白)的造纸企业，由于缺乏相应的碱回收设施，生产过程中产生大量的中段废水，不仅具有高浓度的生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、色度问题，而且含有大量有毒、难生物降解的、能够在环境中生物积累的可吸附有机氯化物(AOX)，传统的化学预处理及活性污泥法难以满足日益严格的排放要求。对于中段水中的可吸附有机氯化物(AOX)，常规的生物和物化方法很难处理，传统的活性污泥法只能去除14％～55％的可吸附有机氯化物(AOX)，要去除40％以上的可吸附有机氯化物(AOX)，污泥停留时间(SRT)需要20d以上，在工厂规模下，要达到45％可吸附有机氯化物(AOX)去除率，污泥停留时间(SRT)需大于50d，采用普通活性污泥法不能使中段废水中的有机氯化物全部去除，而一些未氯化的低毒物质(一些脂肪酸类物质)经过活性污泥法处理后，可除去一部分；对于色度，生物处理为主，物化处理为辅的中段水处理方法最多可去除废水中60％的色度，也有一些生物处理法实际上还会增大废水的色度，经过二级生化后的出水仍常常显茶褐色。
发明内容
本发明目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种投资费用低，操作简易，深度处理效果好的草浆造纸中段废水处理的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：将混合均匀的废铁屑(Fe0)与活性炭或焦炭填料按比例填充到Fe0-H2O2反应器内，按混凝-沉淀-过滤常规工艺处理，在曝气的同时投加工业用双氧水，形成微电解与芬顿反应的协同效应。
草浆造纸中段废水二级生化的出水用工业硫酸调至pH＝3～5，反应器内填料为废铁屑(Fe0)与活性炭(或焦炭)，体积比Fe0/C＝1～4，用砾石层将混合均匀的填料分层，投加工业用双氧水(30～50mg/L)，铁屑溶出的Fe2+作为Fenton反应的催化剂，产生强氧化性的游离羟基(·OH)，Fe0-H2O2反应器的水力停留时间HRT＝25～40min。
Fe0-H2O2反应器曝气量按气水比6∶1～12∶1计算。
本发明的优点是：
1、本发明充分利用工业废料-废铁屑或活性炭(焦炭)产生微电解效应，处理废水脱色效果极佳；
2、利用微电解(Fe0)法产生的Fe2+作为芬顿(Fenton)反应的催化剂，不额外投加铁盐，只投加双氧水，节省药耗，扩展芬顿(Fenton)试剂在水处理的应用范围，对化学需氧量(COD)、可吸附有机氯化物(AOX)去除效果好，投资费用低，操作方便；
3、微电解产生的新生态Fe2+、Fe3+具有优于常规铁盐絮凝剂的吸附混凝特性，在不投加其它絮凝剂的条件下，只投加成本低廉的碱石灰即可取得良好的絮凝沉淀效果；
4、Fe0-H2O2法深度处理草浆造纸中废水能够结合常规深度处理工艺(混凝、沉淀、过滤)有效去除化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、悬浮物(SS)，色度、可吸附有机氯化物(AOX)使处理后的出水满足水质指标。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作进一步详细描述。
实施例1、
将混合均匀的废铁屑(Fe0)与活性炭或焦炭填料按比例填充到Fe0-H2O2反应器内，按混凝-沉淀-过滤常规工艺处理，在曝气的同时投加工业用双氧水，形成微电解与芬顿反应的协同效应。
草浆造纸中段废水二级生化的出水用工业硫酸调至pH＝3，Fe0-H2O2反应器内填充废铁屑(Fe0)与活性炭(或焦炭)，体积比Fe0/C＝1∶1，用砾石层将混合均匀的填料分层，投加工业用双氧水30mg/L，溶出的Fe2+可以作为Fenton反应的催化剂，产生强氧化性的游离羟基(·OH)，Fe0-H2O2反应器的水力停留时间HRT＝40min，曝气量按气水比6∶1计算。
实施例2、
将混合均匀的废铁屑(Fe0)与活性炭或焦炭填料按比例填充到Fe0-H2O2反应器内，按混凝-沉淀-过滤常规工艺处理，在曝气的同时投加工业用双氧水，形成微电解与芬顿反应的协同效应。
草浆造纸中段废水二级生化的出水用工业硫酸调至pH＝4，Fe0-H2O2反应器内填充废铁屑(Fe0)与活性炭(或焦炭)，体积比Fe0/C＝2∶1，用砾石层将混合均匀的填料分层，投加工业用双氧水40mg/L，溶出的Fe2+可以作为Fenton反应的催化剂，产生强氧化性的游离羟基(·OH)，Fe0-H2O2反应器的水力停留时间HRT＝30min，曝气量按气水比8∶1计算。
实施例3、
将混合均匀的废铁屑(Fe0)与活性炭或焦炭填料按比例填充到Fe0-H2O2反应器内，按混凝-沉淀-过滤常规工艺处理，在曝气的同时投加工业用双氧水，形成微电解与芬顿反应的协同效应。
草浆造纸中段废水二级生化的出水用工业硫酸调至pH＝5，Fe0-H2O2反应器内填充废铁屑(Fe0)与活性炭(或焦炭)，体积比Fe0/C＝4∶1，用砾石层将混合均匀的填料分层，投加工业用双氧水50mg/L，溶出的Fe2+可以作为Fenton反应的催化剂，产生强氧化性的游离羟基(·OH)，Fe0-H2O2反应器的水力停留时间HRT＝35min，曝气量按气水比12∶1计算。
本发明是以铁屑和炭构成原电池，铁屑在酸性条件下溶出的Fe2+作为芬顿(Fenton)反应的催化剂，产生强氧化性的游离羟基(·OH)，污染物在原电池正负极上发生化学反应，加上原电池自身的电附集、物理吸附、絮凝等作用达到去除污染物的目的，另外，废铁屑具有良好的还原脱氯作用，对可吸附有机氯化物的具有良好的去除作用(去除率≥75％)，同时芬顿(Fenton)反应生成的·OH置换有机分子上的-H、-NH2和-NO2，形成易于生物降解的羟基取代衍生物，改变有机分子的水溶性，提高传统物理化学处理法的效率。曝气条件下内电解产生的Fe2+、Fe3+具有优于常规铁盐混凝剂的絮凝性，在后续的常规深度处理(混凝-沉淀-过滤)只需用碱石灰调节pH＝8～9，即能产生良好的絮凝沉淀效果，不需要另外投加其它种类混凝剂，节省大量药剂费用。以Fe0-H2O2法为核心的深度处理中段废水的方法具有作用机制多、协同效应强、适用范围广、去除效果好、投资费用低、脱色及可吸附有机氯化物(AOX)去除效率高等特点。Fe0-H2O2法不消耗能源，处理费用低，原料来自机械工业切削加工的垃圾-废铁屑，具有“以废治废”的意义，成本低康，操作简便。
与现有技术相比，本发明采用Fe0-H2O2法的中段废水深度处理技术，利用微电解、芬顿(Fenton)反应对中段废水进行深度处理，使污染物质在后续的混凝、沉淀、过滤工艺中得到全面有效的去除。该技术能够有效的氧化还原、物理分离中段废水中的有机污染物质，从而处理后水质指标的合格，处理后的水质满足化学需氧量(COD)≤120mg/L，生化需氧量(BOD)≤20mg/L，SS≤30mg/L，AOX≤2mg/L，色度≤5倍，具有现有工艺无法比拟的优越性。采用Fe0-H2O2法的中段废水深度处理技术不仅比现行处理工艺能够进一步有效地去除可吸附有机氯化物(AOX)，而且在助凝、除污染方面也具有较好的效果，另外使用该技术，操作安全方便，在经济性方面由于现有工艺持平，具有极高的可行性。

Claims (3)

1.一种草浆造纸中段废水处理的制备方法，其特征在于：将混合均匀的废铁屑(Fe0)与活性炭或焦炭填料按比例填充到Fe0-H2O2反应器内，按混凝-沉淀-过滤常规工艺处理，在曝气的同时投加工业用双氧水，形成微电解与芬顿反应的协同效应。
2.根据权利要求1所述的草浆造纸中段废水处理的制备方法，其特征在于：草浆造纸中段废水二级生化的出水用工业硫酸调至pH＝3～5，反应器内填料为废铁屑(Fe0)与活性炭(或焦炭)，体积比Fe0/C＝1～4，用砾石层将混合均匀的填料分层，投加工业用双氧水(30～50mg/L)，铁屑溶出的Fe2+作为Fenton反应的催化剂，产生强氧化性的游离羟基(·OH)，Fe0-H2O2反应器的水力停留时间HRT＝25～40min。
3.根据权利要求1所述的草浆造纸中段废水处理的制备方法，其特征在于：Fe0-H2O2反应器曝气量按气水比6∶1～12∶1计算。
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