Fenton氧化技术深度处理造纸废水工程应用

苏凤全 陈守镇 刘明华

(1.福州大学,福建福州 350108；2.福建省晋江优兰发纸业有限公司,福建晋江 362200)

Fenton氧化技术深度处理造纸废水工程应用

苏凤全1,2陈守镇2刘明华1

(1.福州大学,福建福州 350108；2.福建省晋江优兰发纸业有限公司,福建晋江 362200)

介绍了福建省晋江优兰发纸业有限公司深度处理系统工程的设计和运行参数。深度处理采用采用Fenton氧化—斜板沉淀—砂滤处理为主体的处理工艺，去除1mg/lCOD需投加0.8～0.9mg/lH2O2，同时Fe2+投加量是H2O2投加量的1.2倍（质量比），氧化池的pH控制在3.2～3.8，PAM投加量控制在2mg/l。系统出水澄清，无微小絮体，水质已达到制浆造纸工业水污染物排放标（GB3544-2008），并连续稳定排放。

Fenton 深度处理 斜板沉淀 砂滤

造纸废水是水体环境的重要污染源之一，其水质的COD含量高，色度大。随着与“十二五”规划相关的环保标准在全国范围内推广执行，制浆造纸废水排放标准进一步提高，传统的生物处理工艺没有办法降解和去除不可生物降解的木质素所代表的COD，废水无法保证稳定达标排放。针对这种形势，越来越多的造纸厂在废水的生化处理单元之后，新增废水深度处理单元，进一步降解废水的COD，其中，以Fenton氧化技术为核心的高级氧化工艺得到了广泛的应用。

Fenton氧化技术是指H2O2在Fe2+离子的催化作用下,产生活性极强的羟基自由基（HO-），能有效降解水中污染物，并使其氧化为CO2，H2O等无机物质[1]。另一方面，反应中生成的Fe(OH)3胶体具有絮凝、吸附功能，也可去除水中部分有机物[2]。人们把H2O2和Fe2+合称为Fenton试剂。

1 废水来源及水质水量

福建省晋江优兰发纸业有限公司以废纸及浆板为原料，深度处理设计日均处理废水2000m3/d,2013年4月,公司设计并建设的废水深度处理系统建成并投入使用。经调试，目前系统出水的水质已达到制浆造纸工业水污染物排放标准（GB3544-2008），并连续稳定排放。设计进出水水质见表1。

表1 废水水质及排放标准

表2 主要设备

图1 工艺流程

2 工艺设计

2.1 工艺流程

废水经原有的SBR好氧生化系统处理后，进入新建的深度处理系统，深度处理系统采用Fenton氧化—斜板沉淀—砂滤处理为主体的处理工艺，流程见图1。

废水自SBR出水池泵送至Fenton氧化池，氧化池内的有在线pH计，并通过投加H2SO4来调节其pH值，从而保证维持氧化池内为酸性环境。在酸性条件下投加H2O2和FeSO4溶液，发生Fenton反应。Fenton氧化池出水进入回调池内，由于氧化池出水的pH值一般为酸性，需要加碱回调至中性范围才能排放。后续在脱气池中通入空气进行搅拌，把反应过程中产生的微小气泡脱除。脱气池的废水流入絮凝池内，PAM投药系统将向池内添加絮凝剂，从而可以形成大的絮凝体。

絮凝池出水自流进入斜板沉淀器。在斜板沉淀器内，絮凝体沉淀，上清液自流进入后续的活性砂滤系统，沉淀的化学污泥经过污泥泵泵送污泥处理系统。砂滤系统是将悬浮颗粒和絮状物体在液体中过滤去除的装置，经过过滤后，废水外排，滤砂的清洗水则回到前端SBR出水池内。

2.2 设备

主要设备参数见表2。

2.3 构筑物

主要构筑物均为钢砼结构，详细设计参数见表3。其中Fenton氧化池，回调池，脱气池，絮凝池池内壁防腐按《工业建筑防腐设计规范》GB50046-2008的强腐蚀性等级设计，均作玻璃钢防腐。

3 调试及运行

3.1 运行参数

调试运行时深度处理系统进水量保持在60m3·h-1，经过约15d的摸索，确定去除1mg/lCOD需要0.8～0.9mg/lH2O2，同时Fe2+投加量是H2O2投加量的1.2倍（质量比），氧化池的pH控制在3.2～3.8，PAM投加量控制在2mg/l。根据需要的投加量调整加药泵的冲程，砂滤出水COD稳定在80mg/l以下，出水澄清，无微小絮体。

表3 主要构筑物

3.2 处理效果

深度处理系统自2013年5月8日起进行了为期10d的性能测试，进出水水质见表4。

表4 深度处理系统运行效果

3.3 运行成本分析

根据当地化学药品的价格，深度处理系统每日运行成本约1.7元/m3水，成本低廉，成本分析详见表5。

只要前端SBR出水的COD能稳定在350mg·l-1以下，加药泵的流量不需要频繁调整，可保证最终出水的达标排放，非常适合污水站的长期运行维护。

4 结语

针对难降解COD的处理，许多研究者进行了各种深度处理净化技术的研究，包括了活性炭吸附法，膜分离技术，混凝法等[3]。而对Fenton氧化技术本身也有传统Fenton，UV/Fenton[4]，微电解法[5]等尝试。实践证明，以传统Fenton为基础的深度处理方法因其设备要求简单，运行效果稳定可靠，易于操作，已在越来越多的污水厂得到了使用。福建省晋江优兰发纸业有限公司深度处理系统的调试成功，也为传统Fenton深度处理工艺增加了一个典型案例。面对日益严格的环保标准，Fenton氧化技术有望在深度处理领域得到更广泛的应用。

表5 运行成本一览表

[1]李金莲,金永峰,钱慧娟,等.Fenton试剂在水处理中的应用研究[J].化工科技市场,2006,29(6):28-33.

[2]包木太,王娜,陈庆国,郭省学,李希明.Fenton法的氧化机理及在废水处理中的应用进展[J].化工进展,2008,27(5):660-665.

[3]章志萍.高级氧化法深度处理造纸废水生化处理水的研究[D].广西:广西大学,2008.

[4]张顺喜,王文清,张剑,杨洁.厌氧-混凝-UV/Fenton法处理中药浸膏药渣渗滤液研究[J].水处理技术,2010,36(7):111-114.

[5]刘汝鹏,于水利,曲莹.双氧水强化微电解法深度处理造纸红缎废水的研究[J].给水排水,2006,32(3):48-51.