CN102107975A - 一种混凝-辐照组合工艺提高造纸废水可生化性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于核技术应用与环境保护领域的一种混凝-辐照组合工艺提高造纸废水可生化性的方法。该方法采用混凝和电离辐射相结合的方法处理，首先利用混凝沉淀工艺去除造纸废水中绝大部分截留分子量3000kDa以上的有机物，然后通过电离辐射将废水中残留的木质素、纤维素以及芳香族化合物等有毒、难生物降解的物质转化为无毒或低毒、易于降解的物质，从而提高造纸废水的可生化性。混凝-辐照组合工艺不仅能去除难生物降解的有机物，而且能够最大程度的降低辐射剂量，提高造纸废水电离辐射处理的经济性。
Description
技术领域
本发明属于核技术应用与环境保护领域，具体涉及一种混凝-辐照组合工艺提高造纸废水可生化性的方法。
背景技术
废纸造纸以废板纸、废报纸、废书刊纸等为主要原料，废纸再生造纸工艺可分为制浆和抄纸两大部分。在制浆部分的除渣、洗浆、漂洗等过程中产生大量的洗涤废水，废水中主要含有木质素、纤维素、无机盐、细小纤维、无机填料以及油墨、染料等污染物。根据废纸来源和生产工艺的差别，洗涤废水的特性有所不同，其污染物含量大致为：COD 500～2000mg/L，BOD5 75～500mg/L。目前，造纸废水的处理方法有物化、生物处理等技术，但都存在许多不足之处，难以满足日益严格的废水排放标准，更不能实现造纸废水的回收利用。近年来，电离辐射在水和废水处理领域的应用引起了人们越来越多的关注，因为它不仅能去除难生物降解的有机物，而且不会产生二次污染，还可以起到杀菌作用，被国际原子能机构列为21世纪和平利用原子能的主要研究方向。
电离辐射技术是利用γ射线(主要是60Co或137Cs放射性核素衰变产生)或电子加速器产生的电子束对废水进行辐照，激发或电离水分子产生大量的羟基自由基(·OH)、水合电子(eaq-)、氢原子(·H)等活性物质。在pH约等于7时，介质水的辐射化学反应一般表述如下：
上式括号[]内是相应粒子的产额(G值)，表示每吸收100eV的沉积能产生或破坏的该种粒子的数目。其中，羟基自由基·OH(E0＝2.8V)、水合电子
和氢原子·H(E0＝-2.1V)分别是极具氧化、还原活性的自由基，这些活性物质可引发一系列的链式反应以去除废水中的有机或无机污染物。
但是，辐射技术应用于废水中有机污染物的降解，存在的主要问题是有机污染物彻底分解所需的辐射剂量大、能耗高。生物处理是一种在污水处理领域广泛应用的技术，具有处理效率高、运行稳定、成本低等优势。电离辐射可以作为生物处理一种预处理手段，将有毒有害、难降解的有机污染物转化为无毒或低毒、易于降解的中间产物，为采用常规的生物处理提供了良好的条件。对于特定废水，只要控制好合适的辐射剂量，即可实现与生物处理工艺的良好组合。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝-辐照组合工艺提高造纸废水可生化性的方法，解决单独辐射降解废水中有机污染物所需辐射剂量大、能耗高的缺点。
一种混凝-辐照组合工艺提高造纸废水可生化性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)混凝：向1升造纸废水中加入300mg聚合氯化铝，混凝沉淀，除去造纸废水中截留分子量大于3000kDa的有机物质；
(2)电离辐射：将经过混凝处理后的造纸废水进行电离辐射处理，辐射源采用60Co辐射装置或0.5MeV、40mA的Dynamitron型电子加速器；采用60Co辐射装置时，放射性活度为481TBq，实验中每次取20ml造纸废水放入50ml耐辐照管，置于辐照场内一定位置进行辐照，采用硫酸亚铁剂量计测定该位置的γ射线剂量率为9.4Gy/min，辐照时间53～266min；采用0.5MeV、40mA的Dynamitron型电子加速器时电子束的剂量率为21.2kGy/min，实验中每次取20ml造纸废水放入50ml耐辐照管，置于辐照场内一定位置进行辐照，辐照时间1.41～7S。
所述γ射线由放射性核素60Co或137Cs衰变产生，电子束有电子加速器提供。
本发明的有益效果：本发明提供一种混凝-辐照组合工艺提高造纸废水可生化性的方法，利用混凝沉淀工艺去除造纸废水中绝大部分截留分子量3000kDa以上的有机物，然后通过电离辐射将废水中残留的木质素、纤维素以及芳香族化合物等有毒、难生物降解的物质转化为无毒或低毒、易于降解的物质，从而提高造纸废水的可生化性。混凝-辐照组合工艺不仅能去除难生物降解的有机物，而且能够最大程度的降低辐射剂量，提高造纸废水电离辐射处理的经济性。混凝-辐照组合工艺作为生物处理一种预处理手段，将有毒、难降解的有机污染物转化为无毒或低毒、易于降解的中间产物，为采用常规的生物处理提供了良好的条件。
附图说明
图1混凝-辐照组合工艺对造纸废水原水COD和BOD5的影响
图2混凝-辐照组合工艺对造纸废水二级生化出水COD和BOD5的影响
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
造纸废水来源于武汉某造纸公司污水处理厂的生化处理前废水，该废水的水质如下：COD 722mg/L，BOD5 427mg/L，DOC 173.6mg/L，pH 6.9。首先在1升该废水中投加300mg聚合氯化铝，混凝沉淀后上清液进入电离辐射处理，辐射源采用清华大学核能与新能源技术研究院的60Co辐射装置，放射性活度为481TBq，实验中每次取20ml造纸废水放入50ml耐辐照管，置于辐照场内一定位置进行辐照，辐照时间为53～266min，采用硫酸亚铁(Fricke)剂量计测定该位置的γ剂量率为9.4Gy/min。混凝-辐照组合工艺对该造纸废水COD和BOD5的影响见附图1。
实施例2
造纸废水来源于武汉某造纸公司污水处理厂的二级生化出水，该废水的水质如下：COD 105mg/L，BOD5 3.05mg/L，DOC 33.4mg/L，pH 7.3。首先在1升该废水中投加300mg聚合氯化铝，混凝沉淀后上清液进入电离辐射处理，辐射源采用清华大学核能与新能源技术研究院的60Co辐射装置，放射性活度为481TBq，实验中每次取20ml造纸废水放入50ml耐辐照管，置于辐照场内一定位置进行辐照，辐照时间为53～266min，采用硫酸亚铁(Fricke)剂量计测定该位置的γ剂量率为9.4Gy/min。混凝-辐照组合工艺对造纸废水二级生化出水COD和BOD5的影响见附图2。
实施例3
造纸废水来源于武汉某造纸公司污水处理厂的生化处理前废水，该废水的水质如下：COD 722mg/L，BOD5 427mg/L，DOC 173.6mg/L，pH 6.9。首先在1升该废水中投加300mg聚合氯化铝，混凝沉淀后上清液进入电离辐射处理，辐射源采用0.5MeV，40mA的Dynamitron型电子加速器，电子束的剂量率为21.2kGy/min，实验中每次取20ml造纸废水放入50ml耐辐照管，置于辐照场内一定位置进行辐照，辐照时间为1.41～7S。混凝-辐照组合工艺对造纸废水COD和BOD5的影响与实施例1变化不大。
实施例4
造纸废水来源于武汉某造纸公司污水处理厂的二级生化出水，该废水的水质如下：COD 105mg/L，BOD5 3.05mg/L，DOC 33.4mg/L，pH 7.3。首先在1升该废水中投加300mg聚合氯化铝，混凝沉淀后上清液进入电离辐射处理，辐射源采用0.5MeV，40mA的Dynamitron型电子加速器，电子束的剂量率为21.2kGy/min，实验中每次取20ml造纸废水放入50ml耐辐照管，置于辐照场内一定位置进行辐照，辐照时间为1.41～7S。混凝-辐照组合工艺对造纸废水COD和BOD5的影响与实施例2变化不大。
Claims (2)
1.一种混凝-辐照组合工艺提高造纸废水可生化性的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)混凝：向1升造纸废水中加入300mg聚合氯化铝，混凝沉淀，除去造纸废水中截留分子量大于3000kDa的有机物质；
(2)电离辐射：将经过混凝处理后的造纸废水进行电离辐射处理，辐射源采用60Co辐射装置或0.5MeV、40mA的Dynamitron型电子加速器；采用60Co辐射装置时，放射性活度为481TBq，实验中每次取20ml造纸废水放入50ml耐辐照管，置于辐照场内一定位置进行辐照，采用硫酸亚铁剂量计测定该位置的γ射线剂量率为9.4Gy/min，辐照时间53～266min；采用0.5MeV、40mA的Dynamitron型电子加速器时电子束的剂量率为21.2kGy/min，实验中每次取20ml造纸废水放入50ml耐辐照管，置于辐照场内一定位置进行辐照，辐照时间1.41～7S。
2.根据权利要求1所述一种混凝-辐照组合工艺提高造纸废水可生化性的方法，其特征在于，所述γ射线由放射性核素60Co或137Cs衰变产生，电子束由电子加速器提供。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110629 |