WAO法处理中进水浓度对废水浊度去除的影响

吴少燕, 李 红, 林丽文, 张永利

（1. 潮州市饶平县环境监测站，广东 潮州 521000; 2. 韩山师范学院化学系, 广东 潮州 521041； 3. 华南理工大学环境科学与工程学院, 广东 广州510006）

工业水处理

WAO法处理中进水浓度对废水浊度去除的影响

吴少燕1, 李 红2, 林丽文2, 张永利3

（1. 潮州市饶平县环境监测站，广东 潮州 521000; 2. 韩山师范学院化学系, 广东 潮州 521041； 3. 华南理工大学环境科学与工程学院, 广东 广州510006）

采用湿式空气氧化法，对高浓度难生化有机废水进行处理。试验研究在湿式空气氧化法处理有机废水中不同进水浓度对浊度去除率的影响，通过测定水样浊度、浊度去除率的变化，发现，WAO法对不同进水浓度废水的处理效果都是随着反应时间增加而增加，而进水浓度越小，WAO法处理有机废水的效果越好。结果表明，当进水浓度COD=1000 mg/L、反应时间为60 min时，废水浊度去除率可高达86.3 %。当进水浓度太大，大于4 000 mg/L时，反应时间也要相应增加，但浊度去除率不高，处理效果也不明显。

WAO；有机废水；浊度去除率；进水浓度；COD；反应时间

近年来，随着造纸工业的迅速发展，与之相应的污染问题也日益严重。纸浆造纸行业成了水污染的大户，其中采用草浆造纸的中小型企业占了总数的95%，据统计，我国县级以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%%，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。造纸过程中产生的黑液含有大量的木质素、悬浮性固体、有机污染物和有毒物质，直接排放到水体中会造成水体变黑，并有特殊的恶臭味，高浓度有机污染物会大量消耗水中的溶解氧，影响水质，存在大量的碱性物质会使水体的pH值急剧升高，破坏水体环境的平衡。由于中小型企业资金不足，难以引进投资大的碱回收工艺，大量黑液未经或稍经处理便排入水体，造成严重的水污染。因此解决印染废水污染已势在必行。

印染废水是现阶段的一种难处理高浓度工业废水，目前对印染废水的处理和综合利用方法已有许多研究, 但至今尚无可以大范围推广应用的经济实用处理技术及装置，针对其废水量大、色度及碱度高、污染物浓度高且成分复杂( 其中的有机氯化物还有致癌作用)的特点，采用当前的生物法净化技术一般难以将其快速处理达标。因此，本研究采用湿式氧化法（wet air oxidation，WAO）对其进行处理。WAO技术是近几年发展起来的在高温（125～320℃）高压(0.5～20 MPa)条件下处理高浓度、有毒有害且难生物降解污染物的一种高级氧化技术，具有设备简单、效率高、节能的优点。WAO技术用于高浓度难生化有机废水处理已经在日本、美国及欧共体国家有了一定量的研究工作，并且已经出现了工业化规模的应用。研究中对不同进水浓度的印染废水经过WAO技术处理后的浊度和浊度去除率进行比较，得到了一定的实验数据和结论。

1 实验部分

1.1 实验水样

实验用的印染废水取自广东省潮州市某造纸厂，原水样的COD=7 028 mg/L，浊度为1 356.8 NTU，原水色度为50万倍。

1.2 实验装置和实验操作

本实验使用的主要装置是带有搅拌和控温装置的0.5LGS型高压反应釜（材质316L，Cr18Ni12Mo2-3），在实验操作中将250mL的印染废水注入反应釜，密封后开始加热，加热到设定温度时通入氧气达到设定压力，此时作为零点。同时开启搅拌装置。在不同反应时间间隔由取样管取出水样，分析水样的浊度。在取样期间，开启供氧阀以维持反应系统的总压恒定。

1.3 实验仪器与测定方法

本实验使用的仪器主要是QZ201散色式浊度仪，其装置内带微处理器、双光束浊度测量仪器、光电转换器、双A/D转换器，其精度高可靠性强，符合ISO7027国际标准。在仪器校正和调零后，取充分摇匀的水样冲洗试样瓶3次，擦拭干净再将水样倒入试样瓶内至刻度线，然后擦净瓶体的水迹和指印后放置于试样座内，旋转试样瓶的位置，使试样瓶的记号线对准试样座上的定位线，然后盖上遮光盖，待仪器显示稳定后，直接在浊度仪上读数，记录数据。

1.4 实验方案

影响WAO的处理效果因素有很多，其中影响WAO处理效果是黑液中的不同进水浓度，本实验主要考察同一个进水浓度在不同反应时间的浊度去除率。将250 mL的废水装入反应釜，密封加热到180℃，然后充氧气使反应釜气压达到3.0 MPa,待到反应釜达到零点时，每隔10,20,40,60,90 min由取样管取出30 mL的水样置于锥形瓶中，静置一段时间，待水样冷却，取20 mL的水样至试管中，然后充分摇匀，取一定量水样到试样瓶，放置QZ201散色式浊度仪进行浊度测定，直接在浊度仪读数记录数据。

2 结果与讨论

2.1 进水浓度COD=1 000 mg/L

水样的进水浓度不同影响WAO的处理效果，当水样的COD的进水浓度为1 000 mg/L时，其对浊度以及浊度去除率的处理效果的影响如图1所示。

图1 COD=1 000 mg/L对浊度及浊度去除率的影响Fig. 1 Turbidity and turbidity removal rate of wastewater ( COD= 1 000 mg/L)

由图1可以看出，当水样的进水浓度COD=1 000 mg/L经过WAO处理时，随着反应时间的增加，印染废水的处理效果越来越好。当反应时间从10 min升到60 min时，水样的浊度去除率曲线呈上升趋势，水样的浊度曲线呈下降趋势；当反应时间等于60 min时，印染废水的浊度去除率、浊度分别达到了86.3 %和26.5；当反应时间大于60 min时，浊度去除率开始呈平缓下降趋势。故当进水浓度等于1 000 mg/L时，反应的最佳时间是60 min。

2.2 进水浓度COD=2 500 mg/L

当水样的COD的进水浓度为2 500 mg/L时，其对浊度以及浊度去除率的处理效果的影响如图2所示。

图2 COD=2 500 mg/L对浊度及浊度去除率的影响Fig. 2 Turbidity and turbidity removal rate of wastewater ( COD= 2500 mg/L)

由图2可以看出，当水样的进水浓度COD=2 500 mg/L经过WAO处理时，随着反应时间的增加，浊度去除率曲线趋于上升趋势，印染废水的处理效果也越来越好。当反应时间为60 min时，印染废水的浊度去除率、浊度可达到82.7%和84.1；当反应时间大于60 min时，浊度去除率呈平缓上升趋势，增加并不明显，考虑到缩短反应时间，简化操作步骤，故认为当反应时间为60 min时，对浊度去除率和浊度的影响最佳。

2.3 进水浓度COD=4 000 mg/L

当水样的COD的进水浓度为4 000 mg/L时，其对浊度以及浊度去除率的处理效果的影响如图3所示。

图3 COD=4 000 mg/L对浊度及浊度去除率的影响Fig. 3 Turbidity and turbidity removal rate of wastewater ( COD= 4000 mg/L)

由图3可以看出，当水样的COD的进水浓度=4 000 mg/L时，随着反应釜的反应时间的增加，WAO对印染废水的处理效果越来越好，当反应时间从0增加到20 min时，浊度急剧下降，浊度去除率急剧上升，当反应时间大于20 min时，浊度曲线基本呈线性下降趋势，浊度去除率曲线也基本呈线性上升趋势，但升高、下降变化不大。故认为处理效果随着反应时间的增加而提高，反应时间在90 min时，印染废水的浊度去除率可达到65.2 %。

2.4 进水浓度COD=5 500 mg/L

当水样的COD的进水浓度为5 500 mg/L时，其对浊度以及浊度去除率的处理效果的影响如图4所示。

图4 COD=5 500mg/L对浊度及浊度去除率的影响Fig. 4 Turbidity and turbidity removal rate of wastewater ( COD= 5500 mg/L)

由上图4可以发现，当水样的COD进水浓度为5 500 mg/L时，随着反应时间的增加，WAO对印染废水的处理效果也是越来越好，反应时间从0上升到20 min过程中，两条曲线都是趋于平缓的趋势，当反应时间大于20 min时，曲线才有明显的变化。故反应时间越长，处理效果才会越好，但浊度去除率增加并不明显，当反应时间为90 min时，浊度去除率仅为38.3%。

2.5 进水浓度COD=7 000 mg/L

当水样的COD的进水浓度为7 000 mg/L时，其对浊度以及浊度去除率的处理效果的影响如图5 所示。

图5 COD=7 000 mg/L对浊度及浊度去除率的影响Fig.5 Turbidity and turbidity removal rate of wastewater ( COD= 7000 mg/L)

由上图表可以发现，随着时间的增加，WAO对印染废水的处理效果呈现越来越好，但总体处理效果不太理想，浊度去除率也不高，在反应时间为90 min时，浊度去除率才达到27.1 %，废水仍处于明显浑浊状态。用浊度仪测定此水样有一定的难度，需要稀释一定的倍数才能测定。由于水样的COD的浓度太高接近原水样的COD，且印染废水中有大量的木质素和悬浮性固体，是一种呈黑褐色浑浊液体。故用WAO技术处理此水样没以上几个进水浓度不同的水样效果好。

3 结 论

（1）湿式空气氧化法处理印染废水具有一定的效果，从图表可以看出，随着反应时间的增加，印染废水的处理效果也会越来越好。

（2）比较以上几个图表，可以发现，水样COD的进水浓度不同其处理效果会有明显的差别，当COD的浓度越低，WAO法的处理效果越好，反之越差，当COD=1 000 mg/L时，反应时间等于60 min时，最佳浊度去除率可达86.3 %；当COD=7 000 mg/L，接近原水样的印染废水的COD浓度时，取最长反应时间90 min，其最高浊度去除率仅为27.2 %。

（3）当水样的COD的进水浓度在1 000～4 000 mg/L时，湿式空气氧化法处理印染废水具有很好的效果，且在反应时间为60 min和反应时间为90 min的浊度去除率相差不大，可选择最佳反应时间为60 min。当水样的COD的进水浓度大于5 500 mg/L时，湿式空气氧化法处理印染废水效果不明显，且需要反应时间长，处理后的废水仍然浑浊，故此类企业可选择其他处理法处理废水。

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Influence of Wastewater Concentration on Turbidity Removal With WAO Method

WU Shao-yan1,LI Hong2,LIN Li-wen2,ZHANG Yong-li3
(1. Chaozhou Raoping County Environmental Monitoring Station，Chaozhou 521000, China; 2. Department of Chemistry，Hanshan Normal University，Chaozhou 521041, China; 3. College of Environmental Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510006, China)

Refractory organic wastewater with high concentration was treated by the WAO Technology. Influence of wastewater concentration on the turbidity removal rate with the WAO Technology was studied. The results show that the longer the reaction time, the better the treatment effect of WAO Technology for different concentration waste water. And the lower the wastewater concentration, the better the treatment effect of WAO technology for treating organic waste water. When the COD concentration is 1000 mg/L, and the reaction time is 60 min, turbidity removal rate can reach 86.3%. And when COD concentration is more than 4 000 mg/L, the reaction time will increase, and the turbidity removal rate is not high, and the treatment effect is not obvious.

Catalytic wet air oxidation (WAO); Organic wastewater; Turbidity removal rate; Water concentration; COD; Reaction time

X 703

A

1671-0460（2011）12-1271-04

2009年广东省自然科学基金项目(9452104101003815); 2010年广东省自然科学基金项目(10152104101000010).

2011-06-10

吴少燕（1972-），女，广东人，助理工程师，研究方向：污水处理和水资源保护。E-mail：luo3576@yahoo.com.cn，电话：0768-7500577。