造纸废水处理工艺的研究

高级氧化技术

Fenton氧化法

Fenton氧化法的原理是利用羟基自由基˙OH与造纸废水中的有机物进行反应，由于˙OH本身具有很强的氧化性，因此在与有机物的反应过程中可以将有机物氧化成无机物，利用Fenton试剂进行氧化有机物在废水处理及剩余活性污泥的预处理中有较为广泛的应用。由于Fenton试剂与有机物的反应属于单纯化学反应，因此反应迅速，能够在短时间内提高有机物的去除率。紫外光、可见光的照射也可以大大加速Fenton反应，促进Fe3+/Fe2+的催化循环，能够产生更多的˙OH，因此在Fenton氧化法中，暴露在太阳光照下可以有效的提高Fenton氧化处理的效果。WolfgangGernjak等采用太阳光-Fenton试剂工艺处理造纸漂白废水中常见的有机物，如香草醛、原儿茶酸、丁香酸、对香豆酸、食子酸和酪氨酸等，经过太阳光-Fenton氧化工艺处理后，这些有机物浓度大大的降低。利用Fenton氧化法在对造纸废水进行处理的过程中，在强氧化性下可以促进大分子有机物向小分子有机物的转化，同样可以为后一步的生化处理提供良好的前处理效果。

臭氧氧化法

传统臭氧法常用于针对造纸废水进行一级处理，臭氧具有很高的氧化电位，在利用臭氧对造纸废水进行处理时，对造纸废水中的有机物部分能够起到很好的氧化作用，臭氧受到氢氧根离子的催化作用，经过一定的连锁反应最终生成˙OH自由基、过氧化物自由基等具有强氧化性的自由基，可以分解在造纸废水中存在和常见的一般氧化剂难以破坏和降解的有机物，而且具有反应完全，反应迅速的优点，同时能够有效的降低造纸废水中的COD和TOC，臭氧同样可以与多种催化剂联合使用，进一步提高其COD和TOC的去除率，同时能够保证有机物的完全矿化。催化剂加上臭氧进行氧化处理造纸废水的方法可以作为造纸废水处理工艺中的三级处理方法，在这一处理过程中，由于COD与TOC呈一定的线性相关，因此其处理效果可以不受废水性质的影响。JNDestube等在研究臭氧氧化法对于木素处理效果的过程中发现磨木木素在UV/O3作用下，能够形成羰基自由基ROO˙，同时该自由基可以发生还原反应，最终导致磨木木素分子量分布曲线朝分子量降低的方向移动。

MBR处理工艺

MBR作为一种组合工艺，其工作原理分为两个部分，一部分是利用生物处理技术的原理，以生物膜作为造纸废水中有机部分的处理方式，另一部分则是通过膜过滤作用来实现造纸废水的深度处理，最终的得到能够满足较高标准的出水水质。MBR工艺最根本的特征就是利用膜分离装置替代了传统活性污泥法的二沉池部分，解决传统活性污泥法处理造纸废水过程中存在的固液分离效果差的问题。MBR一般可以分为分置式和浸没式，简单的说就是分体式和一体式，前者主要是将膜组件与生化反应区分开，该方式的好处是可以有效避免膜组件的微生物污染问题，同时能够充分发挥生化反应器对有机物的去除作用，在工艺参数上可以进行单独的调节。浸没式的反应器则是将膜组件放入到了生化反应器中，该工艺形式在实际的运行过程中操作较为简单，同时安装方便，最大的弊端则是膜污染问题，微生物在分解有机物的同时会产生许多的胞外聚合物，水中的蛋白质与糖的比值可以反映出这种胞外聚合物的释放量，由于蛋白的分子量大，形成的这种胞外聚合物容易附着在膜上面，导致膜的水通量下降，因此MBR反应器需要进行定期的反冲洗，以避免膜的堵塞和污染。MBR的膜组件多采用毛细管式、螺旋式、中控纤维式、管式、平板式等。分置式MBR膜组件主要采用平板式与管式，浸没式MBR膜组件则多采用中空纤维式与平板式。

张敏针对造纸废水的污染物特征，设计了MBR的中试反应器，主要进行了MBR处理二沉池出水实验、MBR处理混合生化废水及表征实验，发现MBR处理二沉池出水时，系统MLSS能维持在5～6g/L，DO维持在3mg/L，其COD的去除率能够达到90%，钙离子的去除率能够达到45%，DCS的去除率为35%，系统表现出了良好的生化处理效果。DufresneR等分别采用MBR与传统的活性污泥法处理制浆废液，结果表明:MBR法比活性污泥法更能有效地去除浆料中的COD及固体悬浮物，二者去除率分别为99%和88.6%～90.0%。

造纸废水在我国有产生量巨大，成分复杂，处理困难的特点，造纸废水主要被分为蒸煮废液、制浆中段废水和抄纸废水三大类，根据三类废水不同的性质，应当分别选择合适的工艺进行处理。现有的造纸废水处理工艺，单纯通过物化处理或生物处理很难对废水的整体性质得到良好的改善，因此以生物与物化进行结合的组合处理工艺在造纸废水的处理中有着良好的应用前景，其中，MBR依据其结合了生物处理技术与膜技术的特点，更适合于造纸废水这种有机物含量高，悬浮物含量大的废水处理。

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造纸废水中有机污染物的分析