臭氧氧化法深度处理造纸废水

作者简介:马黎明,女,硕士研究生,主要从事造纸与污染物控制方面的研究。基金项目:国家自然科学基金(20776055)资助项目。臭氧氧化法深度处理造纸废水的实验研究*马黎明李友明雷利荣(1.华南理工大学造纸与污染控制国家工程研究中心,广东广州510640;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:用臭氧氧化法处理生化后造纸废水,考察了不同温度、初始pH值、臭氧通入量、反应时间等条件下臭氧化过程对废水色度和COD去除率的影响。结果表明:臭氧化过程COD和色度的去除随着初始pH值、臭氧通入量和反应时间的增加而增强;随着温度的升高,COD和色度的去除率先增大后减小,25e时去除效果最佳。当初始pH值为8.12,臭氧通入量514mg(400mL废水),在25e时臭氧化反应10min,色度和COD平均去除率分别达到86.3%和38.9%,处理效果较好。关键词:造纸废水;臭氧氧化过程;COD;色度中图分类号:X793文献标识码:A文章编号:1671-4571(2010)04-0068-04众所周知,造纸工业已成为中国环境污染的主要行业之一,尤其是对水环境的污染,已成为工业污染防治的焦点、重点和难点。目前,国内大部分工厂处理造纸废水都采用一级沉淀、二级生化处理的工艺[1],尽管制浆造纸废水中大多数可生物降解的化合物在生物处理过程中可以脱除,但传统生物法如氧化塘法、活性污泥法并不能去除造纸废水中的木质素衍生物以及漂白过程中产生的氯酚类物质,废水中难生物降解有机物成为废水达标排放的重大障碍[2],因此,在淡水资源日益紧张的今天,对制浆造纸废水进行深度处理势在必行。臭氧具有很强的氧化性,其标准电极电位为2.07eV,它可将大多数有机物降解为小分子化合物或者完全矿化为CO2和H2O。臭氧已广泛应用于废水处理中,可用于生物处理前的预处理以提高废水的可生物降解性,改善生物处理效果;也可用于生物处理后的深度处理,去除废水中难生物降解有机物以及废水的脱色等[3,4]。臭氧氧化法作为快速、高效处理手段用于废水的深度处理,具有氧化能力强、反应快、使用方便等特点,对降低废水中的COD、色度等具有特殊的处理效果[5]。目前,臭氧以及臭氧的联合技术,被认为是处理制浆造纸废水具有前景的深度氧化技术[6]。本文利用臭氧氧化法对生化后造纸废水进行深度处理,进一步降低出水COD以满足新的造纸工业污染物排放标准(GB3544-2008),通过实验研究了不同条件下臭氧化过程对废水COD和色度去除效果的影响。1实验部分1.1实验装置及方法臭氧氧化实验在自制反应器中进行,实验装置如图1所示:以氧气为气源,经臭氧发生器产生臭氧,通过单向阀后以聚四氟乙烯管导入,经微孔曝气头分散气泡后进入水体与水中污染物接触后发生臭氧化反应,反应后尾气经10%KI溶液吸收后排出。图1臭氧氧化反应装置图实验方法:每次将400mL废水样注入到反应器68PaperScience&Technology2010Vo.l29No.4中,打开氧气阀,待气流量稳定后开启臭氧发生器,分别在温度、初始pH值、臭氧通入量和反应时间等不同条件下进行反应,臭氧化后废水经0.45Lm膜过滤后测COD及色度。1.2实验材料及装置(1)水样:造纸废水取自南方某制浆造纸厂生化后废水,其基本水质指标如表1。表1造纸废水生化前后的基本水质指标基本参数生化前废水生化后废水pH8.5?0.28.0?0.2COD/mg#L-1900?100500?50色度700?20600?20(2)臭氧发生器:臭氧由B1-5型臭氧发生器(广州威固环保设备有限公司)产生,进气压力为0.05MPa,臭氧产量为5g/h,浓度为60~80mg/L。(3)臭氧反应柱:改进的600mL孟式洗涤烧瓶,材质为有机玻璃,内用硅胶管连接微孔曝气头。1.3分析检测pH值、温度用SARTORIUSBasicpHMeterPB-10(德国赛多利斯股份公司)测定;臭氧浓度采用碘量法测定[8];COD测定采用重铬酸钾法,经COD消解器在150e震荡加热2h后用HACH公司生产的便携式光度计于620nm处测其吸收;色度用便携式光度计测定,经0.45Lm滤膜过滤后的水样pH调至7.6于465nm处测其吸收。2结果与讨论2.1温度对臭氧化处理效果的影响水样取回后保存于冰箱4e环境下,为探讨温度对臭氧化处理造纸废水效果的影响,调节氧气进气量为1L/min,经碘量法测得臭氧浓度为43mg/L,分别于5e、15e、25e、35e、45e条件下考察其处理COD和色度去除情况,每次进水400mL,反应10min后经0.45Lm膜过滤后测出水COD及色度,结果如图2所示。由图可知,从5e到25e,COD和色度的去除率均呈现上升趋势,继续升高温度,去除率反而下降,这可能是由于温度升