高寶田

（齊河縣人力資源和社會保障局 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pH區(qū)間具有強氧化性，可以將絕大多數(shù)的有機物徹底氧化為H2O、CO2等無機物，這些有機物包括苯系物、醇類、有機酸類、酯類等。

芬頓氧化核心反應(yīng)式為：

近年來，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標(biāo)，噸水費用較高，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價格較高。

本文以河北邢臺某亞麻制漿廠污水處理工程為例，通過對芬頓氧化單元運行方式（工藝位置和投藥量）改變前后的效果對比，重點闡述通過改變芬頓氧化處理單元運行方式，同樣使處理水達標(biāo)的實踐過程以及相應(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。廢水進入處理設(shè)施前，已經(jīng)進行黑液提取，提取率為85%左右。進入污水處理設(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 芬頓單元運行方式改變前的基本運行狀況

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用表

表1 芬頓氧化單元噸水藥劑投加量及費用表

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 芬頓氧化單元運行方式改變后效費狀況

4.1 處理原水量

550 t/d

4.2 工藝流程的改變

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

圖2 芬頓氧化單元運行流程圖

4.3 芬頓氧化單元噸水藥劑投加量的改變及費用表

表3 芬頓氧化單元噸水藥劑投加量的改變及費用表

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)說明及理論分析

5.1 數(shù)據(jù)說明

5.1.1 芬頓氧化單元運行方式改變前后，該單元及整個系統(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)處理水仍然能夠達到當(dāng)?shù)卣块T要求進行排放。

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），好氧生化池進水的B/C為47%～49%。

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

5.1.5 表1和表3對比顯示，芬頓氧化單元的運行方式改變后，在達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行費用由原來的4.74元降至2.26元，同時未增加污水處理設(shè)施其它運行費用，經(jīng)濟效益非常顯著。

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)過芬頓氧化單元處理后再進入好氧生化池。這是在保證廢水達到當(dāng)?shù)嘏欧乓蟮那疤嵯?，使投藥量降低，?jié)省運行費用的關(guān)鍵工藝措施。

其根本機理是：UASB反應(yīng)器出水經(jīng)過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、水力停留時間等運行因素不變的情況下，挖潛了微生物對有機物的降解潛能。

廢水B/C代表指廢水生化處理的難易程度，此值越高，說明廢水越容易進行生化處理。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，微生物難以將其開環(huán)，并且在檢測中能夠表現(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，使之成為直鏈分子，木質(zhì)素就會變?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，好氧生化處理單元會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，使廢水達標(biāo)。

目前，以芬頓氧化為代表的高級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好氧生化后的處理水直接處理，并至達標(biāo)排放，而不考慮通過提升進入好氧生化單元廢水的B/C，以及和好氧生化協(xié)同聯(lián)合的方式實現(xiàn)達標(biāo)排放，從而致使噸水運行費用很高。

但本工程的改進恰恰旨在通過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，以提高進入好氧生化處理廢水的B/C，進而在協(xié)同好氧生化處理，使廢水達到排放要求。

對于僅僅提升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氫等原子全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等，藥劑消耗量很大。但是如果僅將其開環(huán)提升B/C，則只需少量藥劑即可。

6 結(jié)語

該廠污水處理工程改變芬頓氧化單元運行方式的實際運行結(jié)果表明：該單元在投藥量較低的情況下，能夠使進入好氧生化單元廢水的B/C得到大幅度提高，同時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。

[1]萬金泉，馬邕文.造紙工業(yè)廢水處理技術(shù)及工程實例.[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2008.04.

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