Fenton氧化法在造纸废水处理中的应用

王 耀 郭 徽 马晓东 齐云洹

(河南银鸽实业投资股份有限公司技术中心，河南漯河，462000)

·Fenton氧化·

Fenton氧化法在造纸废水处理中的应用

王 耀 郭 徽 马晓东 齐云洹

(河南银鸽实业投资股份有限公司技术中心，河南漯河，462000)

介绍了某公司Fenton氧化法废水深度处理系统的工艺流程、运行情况、存在的问题及优化措施。生产实践表明，Fenton系统连续正常运行后，外排水各项指标均达到新的制浆造纸工业水污染物排放标准。该系统具有占地面积小、无特殊运行环境要求、操作简单、维护费用低等优点，是一种理想的造纸废水深度处理方法。

Fenton氧化法；深度处理；造纸废水；环保

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Fenton氧化法是以亚铁离子(Fe2+)为催化剂，用过氧化氢(H2O2)进行化学氧化的废水处理方法。由Fe2+和H2O2组成的体系，也称Fenton试剂，它能生成强氧化性的羟基自由基(·OH)，在水溶液中破坏难降解有机物的分子链结构、改变发色的官能团，生成易被去除的小分子结构，部分有机物甚至氧化为CO2和H2O，从而达到去除有机物和降低色度的目的[1-3]。

1 Fenton系统设计参数

根据河南银鸽提供的中段水相关资料，对Fenton氧化系统进行设计，设计的Fenton系统进、出水参数如表1所示。

表1 Fenton系统进、出水参数

2 Fenton系统工艺流程

2.1 中段水原废水处理系统工艺流程

图1 原废水处理系统工艺流程

图1所示是河南银鸽原废水处理系统工艺流程。由图1可知，制浆车间废水和造纸车间白水送至中段废水池处理后，通过格栅池拦截粗大悬浮物自流进入初沉池，再通过沉降作用去除大部分悬浮物；初沉池出水自流进入第一厌氧塔，出水自流进入第二厌氧塔，进行厌氧处理；出水由泵送入氧化沟，进行好氧厌氧循环处理，出水自流至二沉池、三沉池继续沉淀，三沉池出水经气浮装置处理，出水达标排放。各阶段产生的污泥由泵送至污泥池，压滤成泥饼送至堆肥车间。

2.2 新增Fenton系统工艺流程

本项目设计在二沉池出水处增加一套Fenton系统，原系统三沉池改用为混凝反应池。图2所示是Fenton系统工艺流程。

图2 Fenton系统工艺流程

二沉池出水泵送至Fenton氧化塔，将废水中难降解的污染物氧化降解，Fenton氧化塔出水自流至中和池，在中和池投加液碱，将废水中和至中性；中和池废水自流至脱气池中，通过鼓风搅拌，将废水中的少量气泡脱除；脱气池出水自流至混凝反应池，在该池投加絮凝剂PAM并进行充分反应，使废水中铁泥絮凝；混凝反应后的废水自流至终沉池，将其中的铁泥沉淀，上清液达标排放。终沉池铁泥由污泥泵送至原污泥处理系统进行处理。

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2.3 Fenton系统设备

2.3.1 Fenton氧化塔

采用Fenton系统对废水进行深度氧化处理，Fenton药剂在适当的pH值条件下反应产生·OH，降解氧化有机物，降低废水中的COD含量。Fenton氧化塔出水自流至中和池。

2.3.2 中和池

在该池中投加液碱将废水中和至中性，该段设有废水pH值在线监测设备，控制液碱自动加药，使废水的出水pH值达标。

2.3.3 脱气池

中和池中废水自流入脱气池，该池通过鼓风机进行鼓风搅拌，废水在脱气池中脱除废水中的少量气体，废水经脱气后自流至混凝反应池中。

2.3.4 混凝反应池

在该池中投加絮凝剂PAM，使铁泥在终沉池中取得良好的沉淀效果。终沉池中上清液自流外排，沉降污泥经泵抽送至污泥压滤车间。

2.3.5 化学品投加系统

废水处理工艺流程中需要投加的化学品主要是Fenton试剂、用于调节pH值的液碱和用于混凝反应的絮凝剂PAM。

Fenton试剂为H2O2和废酸。质量分数27.5%的H2O2；设置H2O2加药系统一套，包括储罐1个、投加泵2个。废酸为钛白粉厂副产品，主要成分：H2SO45%～6%、FeSO48%～10%；设置FeSO4加药系统1套，包括储罐2个、投加泵2个。质量分数30%的液碱；设置液碱加药系统1套，包括储罐1个、投加泵2个。

3 Fenton系统工艺参数

由于Fenton试剂依靠·OH降解氧化有机物，降低废水中的COD含量，因此Fenton系统主要参数有反应系统废水pH值、H2O2用量、反应时间、絮凝剂PAM用量[2-3]。

河南银鸽Fenton系统经过1个月的试运行，发现当pH值为3.5、H2O2用量为1500 mg/L、反应时间40 min、PAM用量为2 mg/L时，Fenton系统运行最佳，出水COD浓度最低。

4 Fenton系统运行情况

河南银鸽Fenton系统调试成功后，连续正常运行，外排水各项指标均达到新的制浆造纸工业水污染物排放标准，且水质观感清澈。2013年5月25—31日河南银鸽外排水各项指标如表2所示。

表2 总排水水质历史记录

5 Fenton系统运行成本

Fenton系统的日常运行成本主要由电力消耗、化学品消耗构成。河南银鸽Fenton系统调试成功后，经过1个月的试运行，根据各种消耗数据，按平均每天废水处理量1.2万m3计，吨水的运行成本如表3所示。

表3 Fenton系统运行成本分析

注 *单位为kWh/d，**单位为元/kWh。

6 Fenton系统问题及优化措施

经过1个月的运行，Fenton系统基本正常；但也存在一些问题，如液碱投加成本高、废酸成分波动等，改进优化措施如下。

(1)废酸成分波动问题。经过与供应商沟通，调整废液原料工艺，降低废酸中H2SO4含量，提高FeSO4含量，从而减少废酸用量，降低了因废酸成分波动造成的影响。

(2)液碱投加成本高。为了满足车间实际生产节能降耗的需求，将废碱改为更易得、成本更低的石灰乳。生石灰用量8.05 t/d、成本0.268元/m3废水，

吨水处理费用可节约1.822元。

(3)混凝反应池翻泥问题。通过对Fenton系统运行情况的跟踪调查，发现废水量大、水流速度大时，反应池污泥被进水冲起。通过在氧化沟、二沉池增加液位监控设备，采用电脑控制进水量、稳定流速，以解决翻泥问题。

7 结 语

从Fenton系统的实际运行情况来看，其具有占地面积小、无特殊运行环境要求、操作简单、维护费用低等优点，是一种理想的造纸废水深度处理方法。随着环保要求的进一步提高，相信Fenton系统会在造纸废水处理中得到广泛的应用。

[1] SU Rong-jun. Study on Oxidation of Life Wastewater Using Fenton Reagent and Influence of Inorganic Ions[J].Journal of Harbin University of Commerce, 2008, 24(2)： 210. 苏荣军. 芬顿试剂氧化污水及无机离子影响的研究[J]. 哈尔滨商业大学学报, 2008, 24(2)： 210.

[2] YANG Li-yun, LI Yi-fan, SUN Jian-hui. Study on the Advanced Treatment of Pulp and Papermaking Wastwater by Fenton Oxidation[J]. Industrial Water Treatment, 2010, 30(11)： 59. 杨丽云, 李怡帆，孙剑辉. Fenton氧化法深度处理草浆造纸废水的研究[J].工业水处理, 2010, 30(11)： 59.

(责任编辑：刘振华)

Utilization of Fenton Oxidation Process in Papermaking Wastewater Treatment

WANG Yao*GUO Hui MA Xiao-dong QI Yun-huan

(TechnologyCenterofHe’nanIndustrialInvestmentCo.,Ltd.,Luohe,He’nanProvince, 462000)

A Fenton sewage treatment system was introduced to He’nan Yinge Group. It was showed that the Fenton system had advantages of less area occupied, simplified operation and low maintenance cost. It was a good process for papermaking wastewater treatment.

Fenton reagent; advanced treatment; papermaking wastewater; environmental protection

王 耀先生，助理工程师；主要研究方向：造纸化学品的应用及工艺改进。

2013- 10- 15(修改稿)

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0254- 508X(2014)02- 0079- 03