Fenton氧化-絮凝工艺深度处理制浆中段废水的研究

作者简介:蓝惠霞，女，博士，副教授，主要从事水污染控制方面的研究。*基金项目:国家自然科学基金项目(20676045，20977033)。Fenton氧化－絮凝工艺深度处理制浆中段废水的研究*蓝惠霞1刘晓凤1王绚1陈元彩2(1．青岛科技大学环境与安全工程学院，山东青岛266042;2．华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州510640)摘要:采用Fenton氧化－絮凝工艺处理生化后的制浆中段废水。通过正交实验确定了Fenton氧化的最佳条件:pH为4，FeSO4．7H2O加入量和质量浓度为30%的H2O2加入量分别为2．0g/L和4mL/L。该条件下反应15nin，CODCr去除率达57%以上，生成的Fe3+浓度为654mg/L。利用Fenton氧化后产生的Fe3+进行后续絮凝工艺，结果表明在pH为7时CODCr去除率达最大值，为32．2%。关键词:Fenton氧化;絮凝;制浆中段废水;深度处理中图分类号:X793文献标识码:A文章编号:1671－4571(2011)05-0075-04制浆中段废水是浆料经蒸煮、黑液提取后在筛选、洗涤和漂白过程中排出的废水，其排放量大，溶出的木质素及其衍生物使废水具有色度深，成分复杂、毒性高、可生化性差的特点，对生态系统及人类健康都具有潜在的危害性。对制浆中段废水的处理多采用物化法和生化法［1，2］。由于废水中含较高硫酸盐及难生化有机物，普通生化法难以取得理想的效果，往往需要与物化法连用。在物化法中，高级氧化深度处理废水应用较为广泛，其中Fenton氧化法由于其良好稳定的处理效果而备受关注［3，4］。Fenton氧化后会产生大量Fe3+，具有良好的絮凝作用，可进一步去除废水中的有机污染物。但目前的研究大多集中于Fenton试剂的氧化性能，对其后续的絮凝极少关注。本文同时考察Fenton氧化和后续絮凝对制浆中段废水的处理效果，以期为实际应用提供有用资料。1实验部分1．1废水来源取自某造纸厂中的制浆中段废水经生化处理后的废水，其CODCr为203mg/L。1．2分析方法pH采用Sension6型pH仪测定;CODCr采用便携式水质分析仪(DR2700，美国HACH公司生产)测定。2实验结果与讨论2．1Fenton氧化正交实验结果根据以往研究者的经验，对影响Fenton氧化效果的主要因素pH、FeSO4．7H2O加入量以及H2O2(质量浓度为30%)加入量这三个因素水平安排如表1所示。表1因素———水平表因素水平pHFeSO4·7H2O加入量/g·L－1H2O2加入量/ml·L120．52231．03341．54452．05562．56正交实验采用的是3因素5水平，可以直接用L25(56)来安排试验。采用静态烧杯实验，反应时间为20min，实验方案及实验结果如表2所示。由正交实验结果可以看出，在15号实验条件下，CODCr去除率最高，为57．1%，其次是14号，为53．6%。9、10和12号的实验中，CODCr均有较高的57《造纸科学与技术》2011年第30卷第5期去除率，达51%以上。在15号实验中对应的实验条件为pH为4，FeSO4．7H2O加入量和H2O2加入量分别为2．5g/L和4mL/L。14号的实验条件为pH为4，FeSO4．7H2O加入量和H2O2加入量分别为2．0g/L和3mL/L。9、10和12号的实验条件分别为pH=3，FeSO4．7H2O加入量=2．0g/L，H2O2加入量=4mL/L;pH=3，FeSO4．7H2O加入量=2．5g/L，H2O2加入量=5mL/L;pH=4，FeSO4．7H2O加入量=1．0g/L，H2O2加入量=6mL/L。9号和10号在同一pH条件下进行，但10号比9号的药剂用量明显多，而CODCr去除率却只提高了0．5%。但在相似的14号和15号的实验中，实验效果提高较为明显。而15号与10号相比，pH从3提高为4，CODCr去除率提高了5．2%。因此综合考虑实验条件和实验效果两个方面，15号的实验条件，即pH为4，FeSO4．7H2O加入量和H2O2加入量分别为2．5g/L和4mL/L是较优的实验条件。但是可能还有更经济或效果更好的条件组合并没有安排在正交实验中。因此还要对实验结果进行极差分析，以免漏掉更优的实验条件组合。极差分析结果也列于表2中。从表2中极差R值可以看出，pH这一列的极差最大，其次是FeSO4．7H2O加入量，最后是H2O2加入量。极差的大小反映了因素变化时实验指标的变化幅度，因素的极差越大，该因素对指标的影响越大，它就越重要。由此可知，pH对COD去除率的影响最大，是主要因素。Fenton氧化的机理为［5］:Fe2++H2O2→Fe3++OH－+·OH(1)R－H+·OH→R·+H2O(2)R·+Fe3+→Fe2++产物(