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发布时间:2021-09-30 19:25:00 阅读: 来源:石油蜡厂家

预氧化混凝法处理废纸造纸废水研究

摘要:采用预氧化混凝法处理废纸造纸废水。研究表明,以KMnO4为氧化剂在最佳处理条件下,废水的CODCr去除率达89%~94%, BOD5去除率达90%。

关键词:预氧化 KMnO4 废纸造纸废水

前言

随着造纸资源的日趋紧张和人们环境意识的不断提高,废纸再生利用越来越受到人们的重视,废纸已成为纸生产的主要原料之一。尽管废纸造纸过程不产生"黑液",但仍有大量含细小纤维、油墨、树脂、颜料、化学药品和机械杂质等污染物的废水生成。这种废水如不加处理而直接排放,将对环境带来污染和危害。

废纸造纸废水主要来源于制浆部分的洗涤废水。根据废纸来源和生产工艺的差别,洗涤废水的特征有所不同,本文研究的某废纸造纸厂废水污染物含量大致为:CODCr 500~1000mg/L, BOD5 200~450mg/L,SS 500~800mg/L,色度 250~600倍,pH值6.5~7.3,外观呈黑灰色。洗涤废水量在150~200m3/t。

我国目前采用的废纸造纸废水处理技术为混凝沉淀(或气浮)法。随着新型有机和无机高分子絮凝剂的应用,采用混凝沉淀法不仅可有效地去除废水中的SS和色度,也能除去大部分COD物质。

笔者曾用絮凝沉淀法对前述废水进行过研究,得到了最佳处理条件。废水经处理后基本不含悬浮物,色度去除率在98%以上,CODCr去除率在70%~75%之间,BOD5去除率在60 %~70%之间。由于经处理后的水质已清澈透明,于是提出了将处理后的清水回用于洗浆的设想,以达到减少废水排放总量、节约生产用水的目的[1]。为了避免因回用水COD 含量较高和COD的积累可能导致对洗浆工艺的影响,同时为了提高排放水的质量,有必要探寻更有效的废纸造纸废水处理技术。

在废水处理领域,化学氧化法越来越受到人们的重视[2~4]。笔者利用 KMnO4预氧化法对废纸造纸废水处理工艺进行了研究。

1 试验

1.1 水样

试验水样取自某造纸厂。该厂主要以进口废纸(画报、书、报纸等)为原料,生产卫生纸、箱板纸和牛皮纸等。其抄纸废水(即"白水")采用气浮法处理并回收利用,其它废水汇总后流入排放沟。本试验水样取自排放沟。

1.2 主要药剂和仪器

仪器:无级调速搅拌器,pH-25型pH计,722型分光光度计,HH-5型化学耗氧量测定仪等。

药剂:高锰酸钾,次氯酸钠,过氧化氢,硫酸亚铁,聚丙烯酰胺,JA复合混凝剂等。

1.3 废水处理工艺

采用化学预氧化混凝法。取废水样500mL于烧杯中,在搅拌下加入化学氧化剂,反应至规定的时间后,再按混凝沉淀法的最佳工艺条件进行处理,随后将其缓慢倒入1000 mL量筒中,静置10min后取澄清废水分析有关项目。

2 结果与讨论

在此前完成的混凝沉淀法研究中,对废水悬浮物和色度的去除已取得令人满意的结果,因此本次试验主要以提高COD去除率为目的。曾采用KMnO4、NaClO、Feton试剂(H2O2+Fe2+)进行条件试验,以KMnO4 预氧化法的处理效果最好,因此对KMnO4预氧化工艺条件进行了优化研究。

为了消除其它因素的影响,在各组试验中,均进行KMnO4空白(其它处理条件相同)试验,并以CODCr去除率(Ⅱ) 作为各次试验的评判依据。CODCr去除率(Ⅱ)的表达式如下:

CODCr去除率(Ⅱ)=(CODCr最大实验力:10kN20kN(Ⅰ)-CODCr(Ⅱ)) / CODCr(Ⅰ)

式中CODCr(Ⅰ)--KMnO4空白试验时,处理后废水中残留的CODCr值;

CODCr(Ⅱ)--添加KMnO4时,处理后废水中残留的CODCr值。

2.1 KMnO4投加量对CODCr去除率的影响

KMnO4投加量对CODCr去除率有较大的影响,这在图1所示的KMnO4投加量~CODCr去除率(Ⅱ) 关系曲线中得到明显反映。在氧化反应时间为30min的条件下,KMnO4投加量低于10mg/L时,CODCr去除率(Ⅱ)随KMnO4投加量的增加而逐渐增加;当KMnO4 投加量大于10mg/L时,CODCr去除率(Ⅱ)随KMnO4投加量的增加而迅速提高,并在投加量为13mg/L时达到峰值;当KMnO4投加量继续增加时,CODCr去除率(Ⅱ)缓慢下降。由此可知,KMnO4投加量存在最佳值,此时显现出的氧化、助凝效能最突出。本次试验得到的KMnO4最这对非自动控制专业的实验员来讲佳投加量为13mg/L,对应的CODCr总去除率为87.0%。

图1 KMnO4投加量~CODCr去除率(Ⅱ)的关系

(氧化反应时间:30min;pH:7.01;废水CODCr:644mg/L)

应该指出的是KMnO4空另外白试验得到的CODCr总去除率仍较絮凝沉降法CODCr去除率提高5%左右。这是由于空白试验与添加氧化剂时的试验一样,在絮凝沉降前有一定的搅拌时间,从而使废水中部分CODCr物质与空气接触氧化或被水中溶解氧氧化成可絮凝物所致。

2.2 氧化反应时间对CODCr去除率的影响

KMnO4反应时间也是影响CODCr去除率的主要因素。在KMnO4投加量为13mg/L时,改变反应时间,得到CODCr去除率(Ⅱ)与反应时间的关系曲线如图2所示。由图2可知,在氧化时间为25min时,CODCr去除率(Ⅱ)出现峰值,高达22.5%(CODCr总去除率达91.1%);此后,随氧化时间的增长,CODCr去除率(Ⅱ)反而急剧下降。这说明KMnO4与废水中的耗氧物存在最佳作用时间,此时体系对应的状态最有利于CODCr的絮凝。

图2 KMnO4反应时间~CODCr去除率(Ⅱ)的关系

(KMnO4投加量:13mg/L;pH:6.66;废水CODCr:617mg/L)

图3 pH~CODCr去除率(Ⅱ)的关系

(KMnO4投加量:13mg/L;反应时间:25min;废水CODCr:979mg/L)

pH值影响KMnO4在体系中的氧化能力和氧化还原历程,也影响絮凝剂的絮凝效果,因此pH值将对CODCr去除率(Ⅱ)产生较大影响。试验表明(如图3所示),pH值为4~7时CODCr去除率(Ⅱ)保持较高的水平,并在pH值=6时达到最大:CODCr去除率(Ⅱ)达到 29.2%,CODCr总去除率达到94.0%;在pH<3和pH>8时,CODCr去除率(Ⅱ)为负值。在试验中发现,当pH<4时,随pH下降,絮凝效果明显变差。由此推断,在pH<4时, CODCr去除率(Ⅱ)下降的主要原因应是絮凝效果变差所致;而在pH>8时,体系的絮凝过程正常。

通过上述试验得到的KMnO4预氧化过程的最佳工艺条件为:KMnO4投加量13mg/L,氧化反应时间25min,pH值=6。对比试验表明(结果详见表1),采用KMnO4预氧化混凝法明显优于絮凝沉降法:CODCr去除率从72.2%提高到89.3%,提高了17.1%;BOD5去除率从71.1%提高到89.7%,提高了18.6%;处理后废水的各项指标均优于国家规定的一级排放标准,CODCr含量已大幅度降低,能满足回用水的要求。表1 最佳条件下废水处理结果对比

项目悬浮物

(mg/L)浊度

(度)色度

(倍)pH值CODCr

(mg/l)BOD5

(mg/l)CODCr

去除(%)BOD5

去除(%)原废水.79609.0252.0--絮凝沉降法3.5226.35169.272.972.271.1预氧化-混凝法6.00无6.0065.325.989.389.7

3 结论

以KMnO4为237幕墙工程氧化剂的预氧化混凝法能有效提高废纸造纸废水中COD的去除率。在最佳工艺条件下,CODCr的总去除率达89%~94%,各项指标均达到一级排放标准。

由于预氧化混凝法工艺过程简单,在混凝沉淀法的基础上仅需增加氧化反应设备(也可利用调节池作为氧化池),所以易于在工厂实施。特别对已有混凝沉淀处理装置的工厂,仅需增加少量的投资就可实现对废水的有效治理。同时,由于预氧化混凝法减少了有害物质的积累,使澄清废水的循环利用成为可能。(end)

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