Fenton氧化法在造紙工業(yè)的應(yīng)用

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單獨(dú)使用fenton氧化法處理造紙廢水由于成本過(guò)高，有機(jī)物礦化程度不高，應(yīng)用較少。將Fenton氧化法與其他技術(shù)聯(lián)合使用處理廢水可以有效提高Fenton氧化法處理造紙廢水的效率和經(jīng)濟(jì)性，近年來(lái)得到了很大的發(fā)展，成為此領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)[9]：

混凝-Fenton法。田春華[10]等人通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定絮凝-Fenton氧化法處理E段漂白廢水的最佳造作條件，結(jié)果表明在絮凝劑Al2(SO4)3用量0.6g/L，氧化反應(yīng)的pH為5，H2O2用量1.0g/L，F(xiàn)eSO4用量0.8g/L時(shí)，廢水COD的去除率可達(dá)90.64%。周丹等[11]利用Fenton試劑對(duì)造紙廢水進(jìn)行處理，通過(guò)試驗(yàn)研究確定了Fenton氧化處理造紙廢水的重要參數(shù)：最佳pH為5、FeSO4與H2O2投加比1∶2以及H2O2最佳用量15~20mL/L。將Fenton氧化和混凝聯(lián)用考察其處理效果時(shí)，色度去除率達(dá)到90%，COD去除率達(dá)到80%，同時(shí)還可減少絮凝劑的用量。

吸附-Fenton法。采用Fenton氧化和粉煤灰吸附兩級(jí)工藝處理造紙廠廢水[7]，結(jié)果表明，在pH為3，H2O2投加量為3mL/L，F(xiàn)eSO4投加量為150mL/L時(shí)，F(xiàn)enton氧化對(duì)廢水COD的去除率達(dá)86%，色度去除率達(dá)90%，粉煤灰的投加量為300g/L，吸附時(shí)間為3h，COD的去除率為68%。

超聲-Fenton法。在頻率高于20kHz的超聲波作用下，溶液產(chǎn)生空化泡并迅速崩潰，在極短的時(shí)間內(nèi)在空化泡內(nèi)產(chǎn)生異常的高溫(高于5000K)和高壓(高于50MPa)，可對(duì)水中污染物直接進(jìn)行熱解作用，另外，在這種高溫高壓環(huán)境下產(chǎn)生氧化電位很高的羥基自由基，它可以對(duì)許多有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)，達(dá)到降解污染物和去除COD的作用[12]。在超聲/H2O2體系中加入催化劑，可以使其超聲降解效果更佳，且COD去除率更高。

微波-Fenton法。目前微波輻射消除污染物的研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段，國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道較少，國(guó)內(nèi)趙景聯(lián)等[13]對(duì)微波輻射與Fenton試劑催化氧化法相結(jié)合降解水中三氯乙烯進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在Fenton試劑摩爾比為60，F(xiàn)enton試劑用量10%、反應(yīng)時(shí)間12min、微波功率750W的最佳條件下，三氯乙烯脫氯率可以達(dá)到87.08%。

光-Fenton法。對(duì)于傳統(tǒng)的Fenton氧化，光Fenton體系可降低Fe用量，提高H2O的利用率[14]。徐向榮[15]通過(guò)比較染料還原藍(lán)RSN溶液的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)光Fenton試劑體系中的反應(yīng)程度大于標(biāo)準(zhǔn)Fenton試劑及H2O2/UV兩種體系中的反應(yīng)程度的加和，認(rèn)為紫外光與Fe2＋對(duì)H2O2的催化作用存在協(xié)同效應(yīng)。徐美娟等[16]進(jìn)行了Fenton和光-Fenton反應(yīng)處理二次纖維制漿廢水的研究，發(fā)現(xiàn)Fenton和光-Fenton法處理二次纖維制漿廢水非常有效，在適宜的條件下，F(xiàn)enton和光-Fenton法可分別降低廢水中約92%和99%的A290及去除87%和95%的CODCr；在較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)光照可以顯著提高較高pH體系的降解速率和改善廢水處理效果，但對(duì)于低pH體系卻不利；光照對(duì)反應(yīng)初期有機(jī)物的降解速率影響很小，但可以提高最終有機(jī)物的降解程度。

生物處理-Fenton法。隨著《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB2544-2008)的執(zhí)行，制漿造紙廢水排放標(biāo)準(zhǔn)大幅提高。許多造紙制漿企業(yè)的廢水經(jīng)原有的生化處理后出水難以達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)要求，需進(jìn)一步進(jìn)行處理才能達(dá)標(biāo)排放，F(xiàn)enton反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基氧化能力很強(qiáng)，具有反應(yīng)迅速、易于控制、處理效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于廢紙漿造紙企業(yè)原有廢水處理系統(tǒng)的升級(jí)改造。周志明等[17]在實(shí)驗(yàn)條件下采用Fenton法對(duì)葦漿造紙廠二級(jí)生化出水進(jìn)行深度處理，結(jié)果表明經(jīng)Fenton法深度處理的葦漿造紙廢水出水可滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。某大型制漿造紙廠在水解酸化-好氧生物處理基礎(chǔ)上聯(lián)合Fenton氧化法處理造紙和制漿中段廢水，在實(shí)際工程應(yīng)用中取得了良好效果，出水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，廢水處理成本為2.01元/m3，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[18]。陸賢等[19]采用Fenton試劑深度氧化處理無(wú)錫某造紙廠二級(jí)生化出水，考察了含H2O2和FeSO4投加量在內(nèi)的一些條件對(duì)COD和色度去除率的影響。表明在一定條件下H2O2投加量為2.646mol/L，F(xiàn)eSO4投加量為2mol/L時(shí)，CODCr和色度的去除率可分別達(dá)到67.9%和70%。丁紹蘭等[20]研究了Fenton處理造紙廢水過(guò)程中各影響因素對(duì)COD去除率的影響，即在一定條件下，H2O2/Fe2+濃度比為3時(shí)，造紙廢水COD去除率近85%。

總之，F(xiàn)enton試劑能礦化絕大部分有機(jī)物，自動(dòng)產(chǎn)生H2O2的機(jī)制較完善，用于去除毒性大、一般氧化劑難氧化或生物難降解的制漿造紙廢水中的有機(jī)污染物具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是一種具有實(shí)用潛力的廢水處理技術(shù)。隨著研究的深入，通過(guò)提高有機(jī)物的礦化程度以及降低運(yùn)行成本，相信在不久的將來(lái)Fenton法將在制漿造紙廢水處理領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用。（本文作者：姚偉卿、譚海劍 單位：廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院、廣州市環(huán)境技術(shù)中心）