芬頓氧化法在亞麻制漿污水處理工藝新應(yīng)用的實(shí)踐與分析

高寶田

（齊河縣人力資源和社會(huì)保障局 山東齊河 251100）

1 前言

1893年，化學(xué)家芬頓發(fā)現(xiàn)，將Fe2+和H2O2按照一定摩爾比例混合后，新產(chǎn)生的混合物在某個(gè)pH區(qū)間具有強(qiáng)氧化性，可以將絕大多數(shù)的有機(jī)物徹底氧化為H2O、CO2等無(wú)機(jī)物，這些有機(jī)物包括苯系物、醇類、有機(jī)酸類、酯類等。

芬頓氧化核心反應(yīng)式為：

近年來(lái)，芬頓氧化法在禾草制漿廢水深度處理方面也有較多應(yīng)用。但大量的工程表明，如果使用該氧化法將生化工藝出水直接處理至達(dá)標(biāo)，噸水費(fèi)用較高，其原因是，其一，禾草制漿廢水生化處理后出水CODcr仍然較高，一般在450至650mg/L，所以構(gòu)成芬頓氧化反應(yīng)所需的H2O2、FeSO4以及輔助化學(xué)藥劑H2SO4和NaOH的投加量較大；其二，H2O2和NaOH價(jià)格較高。

本文以河北邢臺(tái)某亞麻制漿廠污水處理工程為例，通過(guò)對(duì)芬頓氧化單元運(yùn)行方式（工藝位置和投藥量）改變前后的效果對(duì)比，重點(diǎn)闡述通過(guò)改變芬頓氧化處理單元運(yùn)行方式，同樣使處理水達(dá)標(biāo)的實(shí)踐過(guò)程以及相應(yīng)理論分析。

2 工程背景

該制漿廠以亞麻為原料，采用堿法制漿，生產(chǎn)漂白漿板。廢水進(jìn)入處理設(shè)施前，已經(jīng)進(jìn)行黑液提取，提取率為85%左右。進(jìn)入污水處理設(shè)施的水量為550t/d。當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求該企業(yè)將廢水CODcr和BOD5處理至200mg/L和50mg/L以下，以及將色度處理至30倍以下后排入市政污水處理系統(tǒng)。原有污水處理設(shè)施的主要工藝流程為：

圖1 污水處理設(shè)施的主要工藝流程

3 芬頓單元運(yùn)行方式改變前的基本運(yùn)行狀況

3.1 處理原水量 550 t/d

3.2 芬頓氧化單元噸水藥劑投加量及費(fèi)用表

表1 芬頓氧化單元噸水藥劑投加量及費(fèi)用表

3.3 各污染指標(biāo)去除率表

表2 各污染指標(biāo)去除率表

4 芬頓氧化單元運(yùn)行方式改變后效費(fèi)狀況

4.1 處理原水量

550 t/d

4.2 工藝流程的改變

通過(guò)管路的調(diào)整，將芬頓氧化單元的工藝順序由原來(lái)的工藝末端改變?yōu)樵赨ASB反應(yīng)器之后，UASB反應(yīng)器出水經(jīng)過(guò)芬頓氧化單元處理后再進(jìn)入好氧生化池，而不是圖1所示UASB出水直接進(jìn)入好氧生化池。同時(shí)芬頓氧化單元的投藥種類不變，但投藥量大幅度降低。

圖2 芬頓氧化單元運(yùn)行流程圖

4.3 芬頓氧化單元噸水藥劑投加量的改變及費(fèi)用表

表3 芬頓氧化單元噸水藥劑投加量的改變及費(fèi)用表

4.4 各污染指標(biāo)去除率

表4 各污染指標(biāo)去除率

5 數(shù)據(jù)說(shuō)明及理論分析

5.1 數(shù)據(jù)說(shuō)明

5.1.1 芬頓氧化單元運(yùn)行方式改變前后，該單元及整個(gè)系統(tǒng)處理水量均為550t/d。

5.1.2 表4顯示，芬頓氧化單元的運(yùn)行方式，即工藝位置和投藥量改變后，好氧生化系統(tǒng)處理水仍然能夠達(dá)到當(dāng)?shù)卣块T要求進(jìn)行排放。

5.1.3 表2顯示，芬頓氧化單元工藝位置改變前，好氧生化池進(jìn)水的B/C，即BOD5與CODcr的比值為20%～26%；而表4顯示，芬頓氧化單元工藝位置改變后（變?yōu)榉胖迷赨ASB與好氧生化池之間，直接處理UASB出水），好氧生化池進(jìn)水的B/C為47%～49%。

5.1.4 表3與表4對(duì)比顯示，芬頓氧化單元工藝位置改變前后，好氧生化池進(jìn)水的CODcr濃度變化不大，但芬頓氧化單元工藝位置改變后，好氧生化池進(jìn)水的B/C大幅度提升。

5.1.5 表1和表3對(duì)比顯示，芬頓氧化單元的運(yùn)行方式改變后，在達(dá)到同樣處理效果的前提下，其投藥量大幅度降低，使該單元本身噸水運(yùn)行費(fèi)用由原來(lái)的4.74元降至2.26元，同時(shí)未增加污水處理設(shè)施其它運(yùn)行費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

5.2 理論分析

芬頓氧化單元由直接處理好氧生化系統(tǒng)出水至達(dá)標(biāo)排放，改變?yōu)椋涸搯卧胖迷赨ASB反應(yīng)器之后，UASB反應(yīng)器出水經(jīng)過(guò)芬頓氧化單元處理后再進(jìn)入好氧生化池。這是在保證廢水達(dá)到當(dāng)?shù)嘏欧乓蟮那疤嵯拢雇端幜拷档?，?jié)省運(yùn)行費(fèi)用的關(guān)鍵工藝措施。

其根本機(jī)理是：UASB反應(yīng)器出水經(jīng)過(guò)芬頓氧化單元低藥量處理后，B/C大幅上升，為好氧生化池生化反應(yīng)提供了必要條件，在其它諸如曝氣、水力停留時(shí)間等運(yùn)行因素不變的情況下，挖潛了微生物對(duì)有機(jī)物的降解潛能。

廢水B/C代表指廢水生化處理的難易程度，此值越高，說(shuō)明廢水越容易進(jìn)行生化處理。一般認(rèn)為，B/C大于0.3的廢水為易生化廢水。

制漿廢水含有較多難以生化的物質(zhì)，其中木質(zhì)素占絕對(duì)比重。木質(zhì)素為芳香性高聚物，含有大量苯環(huán)。苯環(huán)非常穩(wěn)定，生化處理時(shí)，微生物難以將其開(kāi)環(huán)，并且在檢測(cè)中能夠表現(xiàn)為較高的CODcr。如果能將木質(zhì)素所含有的苯環(huán)的C=C鍵和C—C鍵打開(kāi)，使之成為直鏈分子，木質(zhì)素就會(huì)變?yōu)橐子谏到獾男挛镔|(zhì)，表現(xiàn)為廢水B/C大幅度上升。此時(shí)，好氧生化處理單元會(huì)很容易使其分解為水和二氧化碳等物質(zhì)，從而去除其體現(xiàn)的CODcr，使廢水達(dá)標(biāo)。

目前，以芬頓氧化為代表的高級(jí)氧化法是去除芳香性高聚物的有效途徑之一。一般的做法是，使用芬頓氧化單元對(duì)好氧生化后的處理水直接處理，并至達(dá)標(biāo)排放，而不考慮通過(guò)提升進(jìn)入好氧生化單元廢水的B/C，以及和好氧生化協(xié)同聯(lián)合的方式實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，從而致使噸水運(yùn)行費(fèi)用很高。

但本工程的改進(jìn)恰恰旨在通過(guò)芬頓氧化單元僅將木質(zhì)素等難降解物質(zhì)分子所含苯環(huán)打開(kāi)，以提高進(jìn)入好氧生化處理廢水的B/C，進(jìn)而在協(xié)同好氧生化處理，使廢水達(dá)到排放要求。

對(duì)于僅僅提升B/C而言，芬頓氧化單元并不像直接處理好氧生化池出水那樣，需要太多的藥劑。以木質(zhì)素為例，如果將其全部去除，需用芬頓氧化單元藥劑將其所含的所有碳?xì)涞仍尤哭D(zhuǎn)化為二氧化碳和水等，藥劑消耗量很大。但是如果僅將其開(kāi)環(huán)提升B/C，則只需少量藥劑即可。

6 結(jié)語(yǔ)

該廠污水處理工程改變芬頓氧化單元運(yùn)行方式的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明：該單元在投藥量較低的情況下，能夠使進(jìn)入好氧生化單元廢水的B/C得到大幅度提高，同時(shí)在好氧生化單元的協(xié)同作用下，能夠使廢水按照要求排放。本文認(rèn)為此種方案是可行的，有一定的示范意義。

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