CN110818036A - 一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法 - Google Patents

一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法 Download PDF

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Abstract

一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法，包括以下步骤：步骤一：检测造纸厂污水处理站二沉池出水主要水质指标；步骤二：取400mL废水于500mL烧杯中，调节pH为2～9，依次投加铁粉、活性炭和K2S2O8，并进行曝气；步骤三：常温下反应2～3h，取适量溶液调至pH＝9～9.5，然后在3500r/min下离心30min，取上清液用于检测其COD、色度。本发明在铁炭微电解联合过硫酸盐的基础上加入曝气，不仅能够提高原体系对造纸废水的处理效果，而且能够缓解反应后期铁炭板结的问题。

Description

一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法
技术领域
本发明涉及造纸废水深度处理领域，具体涉及一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法。
背景技术
制浆造纸过程产生的废水污染物成分复杂，色度深，处理困难，而且排放量大，是造成环境污染的主要污染源之一。目前制浆造纸废水一般都经一级物化和二级生化处理，但是出水水质依然存在COD含量较高、色度深等问题，难以达到GB3544-2008制浆造纸工业水污染物排放标准的要求，因此对制浆造纸废水二级出水进行深度处理研究，进一步降低出水COD含量，提高出水质量，对环境保护和造纸行业的发展具有重要意义和广阔的应用前景。常见的深度处理的方法包括物化法、生化法以及高级氧化法。其中物化法包括混凝法、吸附法和膜分离法；生化法包括好氧生化法和厌氧生化法；高级氧化法相关方法有基于硫酸根自由基(SO4 －·)的高级氧化法、Fenton氧化法﹑臭氧氧化法﹑光催化氧化法﹑电化学氧化法等[3]。传统的深度处理方法虽然有一定的处理效果，但也会存在效率不高、有二次污染、成本高等问题。与传统的水处理方法相比，高级氧化技术具有氧化能力强、氧化过程无选择性、反应彻底、可连续操作及占地面积小等优点，特别是对成分复杂、深度处理要求高的制浆造纸废水的处理具有极大的应用价值。
基于硫酸根自由基的新型高级氧化技术是近几年来迅速发展起来的处理难降解有机污染物的水处理技术。过硫酸盐(PS)溶解于水中电离出过硫酸根离子S2O8 2-。S2O8 2-具有较强的氧化性，在室温下相对稳定，其氧化还原电位为E0＝2.01V，但是它对有机物的氧化速率较慢，去除效果甚微。然而，在UV、超声、热以及过渡金属等活化条件下，过硫酸根离子能产生SO4 －·，SO4 －·具有极强的氧化能力。在过硫酸盐的活化方式中，过渡金属活化操作简单，污染物去除效果好，其中，Fe2+活化过硫酸盐产生硫酸根自由基最受研究者青睐。但在金属离子活化过硫酸盐产生SO4 －·过程中速度较快，这反而降低了SO4 －·的利用率。
铁炭微电解联合过硫酸盐高级氧化技术是近几年提出的一种新方法。由铁炭微电解反应生成了高化学活性的Fe2+与[H]，这些物质不仅可以直接破坏有机污染物碳链，Fe2+还可以活化过硫酸盐产生强氧化性的SO4 －·。同时体系中原有的Fe0还可持续地还原Fe3+生成Fe2+，生成的Fe2+又可继续活化过硫酸盐。但是在实际应用中仍存在处理效果不佳、铁炭材料板结从而降低污染物去除效果等问题。因此如何提高铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的效果是重要的研究方向。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法，在铁炭微电解联合过硫酸盐的基础上加入曝气，不仅能够提高原体系对造纸废水的处理效果，而且能够缓解反应后期铁炭板结的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法，包括以下步骤：
步骤一：检测造纸厂污水处理站二沉池出水主要水质指标；
步骤二：取400mL废水于500mL烧杯中，调节pH为2～9，依次投加铁粉、活性炭和K2S2O8，并进行曝气；
步骤三：常温下反应2～3h，取适量溶液调至pH＝9～9.5，然后在3500r/min下离心30min，取上清液用于检测其COD、色度。
所述步骤二中，K2S2O8投加量较佳为2.5～15mM，最佳为7.5mM；铁炭比为1:1、2:3、1:2，最佳为2:3；铁炭总投加量较佳为0.3～0.7g，最佳为0.6g；曝气量较佳为0.2～0.6L/min，最佳为0.4L/min；
所述步骤二中，铁选用100目零价铁；活性炭为颗粒活性炭，粒径在0.9～3mm。
本发明具有以下有益的技术效果：
1.本发明在铁炭微电解联合过硫酸盐的基础上增加曝气，不仅可以减少铁炭的板结，且在充氧条件下会增强微电解的腐蚀效果提高整体的处理能力。
2.本发明采用K2S2O8作为氧化剂，较常用的H2O2来说，K2S2O8更稳定，在实际应用中运输储存更加方便；且价格便宜易于推广使用。
3.本发明采用的过硫酸盐高级氧化技术较传统芬顿技术来说，前者pH的适应范围更广，铁泥产量较少，处理高浓度有机废水效果好。
附图说明
图1是本发明反应装置简单示意图。
图2是曝气与未曝气条件下处理效果示意图。
图3是不同曝气量对处理效果的影响示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步详细描述：
如图1所示，一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法，包括以下步骤：
步骤一：检测造纸厂污水处理站二沉池出水主要水质指标。
步骤二：取400mL废水于500mL烧杯中，调节pH为2～9，依次投加铁粉、活性炭和K2S2O8，K2S2O8投加量为2.5～15mM，铁炭比为1:1、2:3、1:2，铁炭总投加量为0.3～0.7g；并进行曝气，曝气量设置为0.2～0.6L/min；
表1主要水质指标
Figure BDA0002330677600000041
步骤三：常温下反应2～3h，取适量溶液调至pH＝9～9.5，然后在3500r/min下离心30min，取上清液用于检测其COD、色度。
实施例1
步骤一：分别取400mL废水于A、B两个烧杯(500mL)中，pH调至5，并依次加入铁(0.24g)、活性炭(0.36g)和K2S2O8(0.812g)。
步骤二：A为曝气组：曝气量设置为0.4L/min；B为未曝气组：置于六联搅拌器下搅拌，转速设置在240r/min。
步骤三：反应2.5h后取适量溶液调至pH＝9～9.5，然后在3500r/min下离心30min，取上清液用于检测。结果如图2所示，曝气组COD去除率为73％，色度去除率为98％；未曝气组COD去除率为62.5％，色度去除率为91％。相同条件下，曝气组的COD、色度去除率均高于未曝气组。
实施例2
步骤一：取400mL废水于500mL烧杯中，pH调至5，并依次加入铁(0.24g)、活性炭(0.36g)和K2S2O8(0.812g)。
步骤二：曝气量设置为0.2L/min、0.4L/min、0.6L/min。
步骤三：反应2.5h后取适量溶液调至pH＝9～9.5，然后在3500r/min下离心30min，取上清液用于检测。结果如图3所示，COD去除率分别为65％、72.6％、64.2％。曝气量为0.4L/min最佳。
实施例3
步骤一：取400mL废水于500mL烧杯中，pH调至2、3、5、7、9。
步骤二：依次加入铁(0.24g)、活性炭(0.36g)和K2S2O8(0.812g)，曝气量设置为0.4L/min。
步骤三：反应2.5h后取适量溶液调至pH＝9～9.5，然后在3500r/min下离心30min，取上清液用于检测，COD去除率分别为61％、67％、73.6％、50％、36％。初始pH在5左右处理效果最好。

Claims (3)

1.一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：检测造纸厂污水处理站二沉池出水主要水质指标；
步骤二：取400mL废水于500mL烧杯中，调节pH为2～9，依次投加铁粉、活性炭和K2S2O8，并进行曝气；
步骤三：常温下反应2～3h，取适量溶液调至pH＝9～9.5，然后在3500r/min下离心30min，取上清液用于检测其COD、色度。
2.根据权利要求1所述的一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法，其特征在于，所述步骤二中，K2S2O8投加量较佳为2.5～15mM；铁炭比为1:1、2:3、1:2；铁炭总投加量较佳为0.3～0.7g；曝气量较佳为0.2～0.6L/min。
3.根据权利要求1所述的一种强化铁炭微电解联合过硫酸盐深度处理造纸废水的方法，其特征在于，所述步骤二中，铁选用100目零价铁；活性炭为颗粒活性炭，粒径在0.9～3mm。
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