Fenton氧化法在造紙工業(yè)的應用

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單獨使用fenton氧化法處理造紙廢水由于成本過高，有機物礦化程度不高，應用較少。將Fenton氧化法與其他技術聯(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)濟性，近年來得到了很大的發(fā)展，成為此領域研究的熱點[9]：

混凝-Fenton法。田春華[10]等人通過正交實驗確定絮凝-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，氧化反應的pH為5，H2O2用量1.0g/L，F(xiàn)eSO4用量0.8g/L時，廢水COD的去除率可達90.64%。周丹等[11]利用Fenton試劑對造紙廢水進行處理，通過試驗研究確定了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，色度去除率達到90%，COD去除率達到80%，同時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，F(xiàn)enton氧化對廢水COD的去除率達86%，色度去除率達90%，粉煤灰的投加量為300g/L，吸附時間為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)，可對水中污染物直接進行熱解作用，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，它可以對許多有機物進行氧化反應，達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驗室階段，國外文獻報道較少，國內(nèi)趙景聯(lián)等[13]對微波輻射與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%、反應時間12min、微波功率750W的最佳條件下，三氯乙烯脫氯率可以達到87.08%。

光-Fenton法。對于傳統(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]通過比較染料還原藍RSN溶液的反應，發(fā)現(xiàn)光Fenton試劑體系中的反應程度大于標準Fenton試劑及H2O2/UV兩種體系中的反應程度的加和，認為紫外光與Fe2＋對H2O2的催化作用存在協(xié)同效應。徐美娟等[16]進行了Fenton和光-Fenton反應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；在較長反應時間內(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，但對于低pH體系卻不利；光照對反應初期有機物的降解速率影響很小，但可以提高最終有機物的降解程度。

生物處理-Fenton法。隨著《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》(GB2544-2008)的執(zhí)行，制漿造紙廢水排放標準大幅提高。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到新標準要求，需進一步進行處理才能達標排放，F(xiàn)enton反應產(chǎn)生的羥基自由基氧化能力很強，具有反應迅速、易于控制、處理效率高、無二次污染等優(yōu)點，特別適用于廢紙漿造紙企業(yè)原有廢水處理系統(tǒng)的升級改造。周志明等[17]在實驗條件下采用Fenton法對葦漿造紙廠二級生化出水進行深度處理，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準要求。某大型制漿造紙廠在水解酸化-好氧生物處理基礎上聯(lián)合Fenton氧化法處理造紙和制漿中段廢水，在實際工程應用中取得了良好效果，出水可穩(wěn)定達標排放，廢水處理成本為2.01元/m3，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益[18]。陸賢等[19]采用Fenton試劑深度氧化處理無錫某造紙廠二級生化出水，考察了含H2O2和FeSO4投加量在內(nèi)的一些條件對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，CODCr和色度的去除率可分別達到67.9%和70%。丁紹蘭等[20]研究了Fenton處理造紙廢水過程中各影響因素對COD去除率的影響，即在一定條件下，H2O2/Fe2+濃度比為3時，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物，自動產(chǎn)生H2O2的機制較完善，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污染物具有明顯的優(yōu)勢，是一種具有實用潛力的廢水處理技術。隨著研究的深入，通過提高有機物的礦化程度以及降低運行成本，相信在不久的將來Fenton法將在制漿造紙廢水處理領域中得到更廣泛的應用。（本文作者：姚偉卿、譚海劍 單位：廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院、廣州市環(huán)境技術中心）