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木薯酒精废水处理思考

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【摘要】

Fenton氧化法属于高级氧化技术(AdvancedOxidationTechnologies,AOTs),包括普通Fenton法、E-Fenton法(电Fenton法)等几种。简要介绍Fenton反应的机理和在木薯酒精有机废水领域的应用。

【关键词】

Fenton氧化法;机理;木薯酒精有机废水

1前言

随着国家经济的迅速发展,燃料乙醇、合成纤维、石油化工、焦化等行业随之发展迅猛,各化工行业产生含有大量难以生物降解的有机污染物的废水相应增多,易造成环境污染。环保工作者在探索高效、经济的该类废水的研究方面进行了各种探索,在诸多处理方法中,对有毒有害难降解废水的处理,芬顿氧化技术被认为是极具应用前景的[1]。木薯酒精废水主要来自生产工艺中蒸馏后排出的废水、车间洗涤废水以及生活污水等。属于“高浓度、高温度、高悬浮物”三高废水。本文将介绍芬顿强氧化技术在广西某木薯酒精厂废水处理中的应用,以及芬顿工艺在木薯酒精废水处理生产运行中的工艺流程、技术要点及运行费用等。

2芬顿技术概述

2.1芬顿技术发展简介1894年,H.HFenton首先提出了芬顿试剂,并发现采用Fe2+与H2O2体系能氧化多种有机物。1964年,加拿大学者H.R.Eisen-haner将芬顿试剂法成功地应用到处理苯酚废水和烷基废水中。近年来,芬顿技术成功地用于多种工业废水的处理,日益受到国内外的关注[2]。

2.2芬顿氧化原理Fenton反应即Fe2+和H2O2反应生成羟基自由基•OH,•OH具有高强氧化活性,可以降解大多数有机物,尤其是一般氧化剂难以降解的有机物,所以Fenton法在废水深度处理领域中得到广泛应用[3]。

3木薯酒精废水状况及排放标准

3.1废水状况本文介绍广西某污水处理厂Fenton处理工艺,该企业原废水处理设施采用“厌氧+好氧+气浮+砂滤”为主的工艺路线,不能满足废水排放标准要求,根据企业实际情况,确定芬顿处理能力为5000m3/d,废水进水指标设计详见表1。

3.2排放标准《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中对酒精行业的一级排放标准,详见表2。

4工艺设计

在保留原处理工艺基础上,增加芬顿深度处理,采用“絮凝沉淀系统+芬顿反应系统+污泥处理系统”为主的工艺路线。

4.1工艺流程芬顿深度处理段工艺流程详见图1。

4.2工艺简述芬顿深度处理系统由絮沉淀系统、芬顿反应系统、化学投药系统、污泥处理系统等部分组成。

4.2.1絮凝沉淀系统絮凝沉淀系统衔接原工艺系统与新增深度处理,在原二沉池出口引致混凝沉淀池,通过投加聚铁和PAM—去除部分有机污染物和悬浮物,先进性絮凝沉淀,以减轻芬顿氧化塔处理负荷,上清液通过溢流至出水池,供料泵将废水输送至芬顿反应系统。

4.2.2芬顿反应系统(1)芬顿氧化塔Fenton反应塔有效容积为380m3。Fenton试剂由硫酸亚铁和双氧水组成。其主要原理是外加的H2O2氧化剂与Fe2+催化剂,两者在适当的PH(3-5)下反应产生羟基自由基(OH.)。而羟基自由基的高氧化能力与废水中的有机物反应,可分解氧化有机物,进而降低废水中生物难降解的COD、色度、泡沫等,Fenton反应塔的pH值将连续监控。向Fenton反应塔加入双氧水和硫酸亚铁,使废水中所含的难生物降解的COD被氧化去除。由于Fenton试剂会降低废水的pH值,随后需加入NaOH调节pH到6~9。最后加入PAM--将氧化反应形成的细小絮体凝聚成更大的絮体。(2)中和脱气系统氧化塔出水自流进入中和脱气池。因为废水进行Fenton反应的pH保持在3-5,所以氧化塔出水偏酸性,需要投加碱调节其pH值,达到国家排放标准;Fenton反应会产生较多的气体,通过鼓风机鼓风搅拌将废水中的气泡去除;由于Fe3+本身是非常好的混凝剂,在该池中同时投加PAM--,可使废水中的铁泥发生混凝反应。在这个过程中除了发生混凝反应,同时对色度、SS及胶体也具有非常好的去除功能。(3)终沉池终沉池采用化学凝聚沉淀法,沉淀池采用辐流式沉淀器。辐流式沉淀池,废水自池中心进水管进入池,沿半径方向向池周缓缓流动。悬浮物在流动中沉降,并沿池底坡度进入污泥斗,澄清水从池周溢流出水渠。辐流式沉淀池采用回转式刮泥机收集污泥,刮泥机刮板将沉至池底的污泥刮至池中心的污泥斗,再利用污泥泵排走。运行经验表明经该设备处理后可以进一步降低COD浓度及较大降低污水色度。经过深度处理的污水,COD值达到100mg/l以下,满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中对酒精行业的一级排放标准。

4.2.3化学投药系统深度处理使用的化学药剂包括硫酸亚铁、双氧水、氢氧化钠、絮凝剂以及聚合氯化铁。(1)芬顿试剂:采用实时配置的方式,通过进水流量计、加药流量计以及调节阀的连锁,实现精准地控制芬顿反应器中硫酸亚铁和双氧水的投加量;(2)氢氧化钠:通过PH计投加30%的氢氧化钠溶液,使中和脱气池PH维持在6.0-7.0范围内;(3)絮凝剂:浓度为0.1%-0.2%的PAM--溶液,将其投加至混凝池,便于形成较大的絮凝体;(4)聚合氯化铁:浓度为11%的药剂,配合PAM-共同使用,形成较大的絮凝体,降低出水SS,便于后续处理。

4.2.4污泥处理系统芬顿氧化技术属化学处理法,污染物去除的过程中会产生化学沉淀污泥,经理论计算,深度处理每天产生绝干污泥约15吨。

4.3出水水质目前,根据项目运行数据显示,总排放口各项监测指标排放浓度均稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中对酒精行业的一级排放标准。

4.4运行费用分析项目建成后,运行过程中产生的费用主要包括化学药剂费、电费。化学药剂主要包括,硫酸亚铁、双氧水、氢氧化钠、PAM-、聚合氯化铁。综上所述,原厂为达到达标排放污水处理费用为13.2元/吨水;改造后耗药量为6.96元/吨水,电耗为0.70元/m3,总费用为7.66元/m3,改造后污水处理费用减少4.60元/吨水。

5结语

芬顿氧化塔融合了流化床技术、异相氧化技术,过氧化氢分解速度快,因而氧化速率也较高,降解彻底【4】。芬顿氧化塔的主要优点表现在以下几个方面:(1)Fenton药剂不会给环境带来二次污染;(2)抗冲击负荷(COD浓度大幅度波动)的能力强;(3)启动快,操作控制简单,运行稳定;(4)系列化、标准化生产,产品质量可靠;(5)内部无运转部件,无需维修;(6)运行成本低;(7)出水水质可控。采用芬顿深度处理的工艺路线处理木薯酒精废水,处理后出水满足国家排水一级标准,装置运行后,降低药剂消耗,减少污染物排放,对提升企业的经济能力,提高产品竞争力有十分重要的作用。芬顿处理工艺是企业贯彻落实科学发展观、实现可持续发展、构建资源节约型和环境友好型社会的必然选择,对于维护环境利益具有重要意义[5]。

参考文献

[1]李剑,刘德钦.木薯酒精产业发展对策研究[J].山东农业科学,2010,(3):115-118.

[2]张金玲,于军亭,张帅.芬顿法深度处理废水[J].水资源与水工程学报,2011,2(3):154-156.

[3]黎华恒,张平,严丹燕.芬顿(Fenton)高级氧化技术在废水处理上的研究进展[J].能源与环境,2012,(3):73-74.

[4]潘涛,李安峰,杜兵.环境工程技术手册:废水污染控制技术手册[M].北京:化工工业出版社,2013.

[5]HyunheeLee,MakotoShoda.RemovalofCODandcolorfromlivestockwastewaterbytheFentonmethod[J].JounmalofHaz-ardousMaterials,2008,153(3):1314-1319.

作者:时强  王静 单位:国投广东生物能源有限公司

木薯酒精废水处理思考责任编辑:杨雪    阅读:人次