_Fenton-混凝法处理造纸废水的试验研究

Fenton-混凝法处理造纸废水的试验研究周丹,呼世斌,张涛(西北农林科技大学生命学院环境工程研究室,杨凌712100)摘要:将Fenton氧化与混凝联用处理造纸废水,确定了氧化的最佳条件:pH范围、H2O2的最佳用量以及与催化剂FeSO4的最佳投加比。探讨了氧化对混凝的促进作用,并将联用工艺与单独絮凝工艺的絮凝剂的用量、处理效果加以比较,得到了较好的结论。关键词:Fenton氧化;最佳pH范围;最佳药剂投加量;混凝;造纸废水中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1003-6504(2004)增-0007-03在我国中小造纸厂数量众多,其投资小,技术力量较差,而且生产废水往往直接排放,因而造成了严重的污染。一些技术含量高、基建投资大的造纸废水处理工艺如生物法,很难在中小造纸厂应用。Fenton氧化可以使废水中的有机物发生部分氧化,从而改变它们的降解性、溶解性和絮凝沉降性。但该方法单独使用药剂成本高,应用受到限制。混凝法适应性强、基建投资低、管理简单,是水处理常用的方法,新型絮凝剂的不断开发,提高了它的处理效果。将这两种工艺联用,用氧化来促进混凝,可以减少药剂的用量,降低成本,提高处理的效果。本研究探讨了Fenton氧化的最佳条件、药剂用量以及对混凝的促进作用。为实际运用提供实验数据上参考。1实验1.1实验用水水样来自咸阳某造纸厂终端废水,COD2500～3000mg/L,pH值为7.8～8.2,浊度大于250度,SS210～240mg/L.1.2实验主要试剂及仪器H2O2(30%)、FeSO4(AR)、AlCl3·6H2O(AR)、FeCl3·6H2O(AR)、NaOH(AR)JJ-5型定时变速搅拌器、754型紫外-可见光分光光度计、pHS-3C型酸度计、手持进样器(德国、0.5～5mL、100～1000uL)、541-1型化学需氧量测定仪。1.3Fenton氧化实验取100mL废水放入烧杯中调节pH,用进样器取一定量的H2O2,并按一定的H2O2与FeSO-4的比例加入FeSO4,搅拌氧化10min,FeSO4的浓度为0.1mol/L。1.4絮凝试验作者简介:周丹(1978-),女,在读硕士,主要从事水处理方面的研究。絮凝剂PAFC自制:用0.5mol/L的AlCl3、6H2O和FeCl3、6H2O储备液,加碱聚合法制备[1]碱化度B=2、Al/Fe为10∶3、熟化时间24h、Al和Fe总浓度为0.1mol/L的PAFC将氧化后的废水加入一定量的絮凝剂PAFC,置于搅拌器下先快搅0.5min(240r/min),再慢搅3min(60r/min),静置15min。上清液测定COD、色度的去除率。1.5测定方法浊度:用硅藻土配制浊度标准液,1mg一定粘度的硅藻土在1000mL水中所产生的浊度为1度[2]。色度:在紫外-可见光分光光度计上测定废水的吸光度作吸收曲线,确定最大吸收波长λmax。在λmax处测定原水(A0)和上清液的吸光度计算色度去除率[3]:去除率=(1-A/A0)×100%COD:用COD测定仪测出原水和上清液的值,计算去除率。2结果与讨论2.1Fenton氧化的机理反应的pH值对氧化的效果有很大的影响,一般在pH为3.5时自由基生成速率最大[4],但废水性质不同其最佳的pH范围应具体确定,见图1。图1Fenton氧化的最佳pH值图1为造纸废水氧化的最佳pH,由图可以看出造纸废水的最佳pH并不是在3.5,而是在pH为5时效果最好。不同的废水所含的物质的性质有很大的差别,这些物质对氧化作用也有一定的影响,有的起协同·7·Fenton-混凝法处理造纸废水的试验研究周丹,等作用,有的起抑制作用[5]。在调节pH时,用H2SO4调节会明显地降低氧化的效果,这是由于SO2-4降低了羟基自由基的反应活性,从而抑制了氧化作用。2.2Fenton氧化中H2O2与FeSO4用量比例图2为在H2O2加入量1mL时,不同的FeSO4的用量,所对应的色度和COD去除率,从而确定最佳的投加比。由图2可知在H2O2与FeSO4投加比为2∶1左右时效果最好。当投加比过低Fe2+催化作用不够,影响H2O2的分解降低了氧化效率。投加比过高,Fe2+浓度过高会消耗部分H2O2,从而影响其利用率,同时Fe2+浓度过高会增加出水的色度,影响色度的去除效果。图2FeSO4的最佳投加量2.3Fenton氧化中H2O2的用量处理的效果图3为100mL废水中,加入不同的量的H2O2,色度和COD去除率的变化趋势。随着投加量的增加,去除率也增大,当超过某一值时除去率不增反减。过量的药剂抑制了羟基自由基的分解速率。由图3可以看出H2O2的最佳用量为每升废水加入15～20mL。图3H2O2的最佳用量2.4先氧化再絮凝与直接絮凝处理的效果比较在100mL废水中加入