赵欢　刘良军

（浙江海元环境科技有限公司浙江杭州310051）

Fenton-双膜工艺在造纸废水资源化处理中的应用研究

赵欢刘良军

（浙江海元环境科技有限公司浙江杭州310051）

采用Fenton-双膜工艺深度处理造纸废水，探索了耦合工艺在该类废水回用处理中的技术可行性。对Fenton氧化处理液的全盐量、电导率、SO42-和总硬度进行测定，结果表明Fenton反应出水离子特性基本满足双膜工艺进水要求。对Fenton-双膜工艺处理造纸废水的中试研究表明，系统出水稳定达到工艺与产品用水水质标准，膜法处理段运行稳定；耦合工艺具有明显的技术推广价值。

Fenton；双膜法；造纸废水；深度处理

造纸废水作为我国工业废水的重要组成部分，其环境破坏性与资源再生价值共存[1]。为降低造纸废水中有机污染物排放浓度，实现该类废水的资源化利用，高级氧化技术与膜法水处理技术已成为造纸行业废水处理工作者的研究热点，相关研究也取得明显进展[2～3]。吴迪等人[3]采用O3/UV组合高级氧化技术深度处理造纸废水，最终出水COD＜50mg/L，去除率达79.1%，达到城市污水再生利用工业用水水质标准。膜法水处理以其技术优势，在造纸废水的资源化利用中占有十分重要的地位；其中尤以双膜工艺的应用最为普遍。叶丰等人[4]采用微滤（CMF）和反渗透（RO）工艺深度处理生化出水，结果表明RO产水COD平均浓度3.2mg/L，浊度0.07NTU，脱盐率高达99%，满足了造纸工艺回用水的要求。

同时，应用经验也表明高级氧化技术存在运行条件严苛，出水不稳定问题；而双膜工艺则易受到有机物污染，反冲洗频繁问题[5～6]。本应用研究正是基于上述技术难题而展开，通过将Fenton氧化技术与膜分离技术耦合，探究了Fenton氧化出水水质情况及其对双膜工艺运行稳定性的影响；研究结果也对该耦合工艺在造纸废水资源化利用的技术可行性进行了中试应用验证。

1实验部分

1.1实验材料

1.1.1实验药剂

FeSO4·7H2O（分析纯），双氧水（27.5%），其他试验与分析药剂均达分析纯级。

实验废水取自某造纸企业污水站二沉出水。

1.1.2实验装置

将自制Fenton氧化装置与浸没式PVDF膜、海德能RO膜等搭建而成。

1.2实验过程

在二沉出水中投加1:1硫酸调节pH；投加一定量硫酸亚铁，搅拌停留5min；按比例投加27.5%双氧水，进行反应约60min；反应出水调节pH至6.5～7.0；投加1‰的阴离子PAM约5mg/L。对上述悬浊液沉淀分离，上清液经砂滤后作为超滤（UF）-反渗透（RO）进水。采用浸没式超滤膜对来水进行处理，处理液泵入RO系统，实现双膜深度处理。

2结果与讨论

2.1 Fenton处理效果分析

参考实际运行经验，对Fenton深度处理造纸废水的降解效果进行优化，结果如图1。曲线记录了不同氧化程度下出水盐类与COD变化情况。依图可知，在较低H2O2浓度下出水COD降解程度随氧化剂增加迅速提高；H2O2浓度为40mg/L时处理液COD为101.4mg/L（Fenton原水COD为113.5mg/L），浓度提高为50、60、70、80mg/L时处理出水COD分别降低为70.8 mg/L、58.4 mg/L、50.8mg/L、45.1mg/L。分析其原因，一方面氧化剂的增加使得反应底物浓度提高，增加了自由基与有机污染物的碰撞几率；另一方面亚铁盐类的增加有利于Fenton反应所需酸性环境。出水硬度测试表明，Fenton反应对出水硬度影响较小，不同氧化程度下出水总硬度均在450mg/L左右。出水硫酸根离子浓度变化曲线表明在Fenton反应与混凝沉淀过程中SO42-受化学反应与物化吸附的影响较小。全盐量浓度曲线表明，在Fenton反应过程中所投加盐类随氧化度增强而明显增加，实验中全盐量在1200 mg/L～3500mg/L。上述结果表明，Fenton出水基本满足UF-RO工艺进水要求；高盐量将对RO脱盐造成一定影响。

图1不同氧化程度下Fenton处理液水质情况

2.2 Fenton-双膜处理效果分析

对膜段处理效果进行测试分析，如图2所示。结果表明UF和RO均对Fenton出水COD有较明显的去除效果；UF出水COD在25mg/L～45mg/L；RO出水COD在3mg/L～7mg/L，去除率在80%～90%。从双膜出水稳定性看，UF出水有机污染物浓度波动相对较大，而RO出水则较为稳定。

图2 UF-RO深度处理造纸废水COD降解运行效果

图3记录了膜段出水的浊度和电导率。依图可知，UF能明显降低水质浊度，其出水浊度在0.6～1.0NTU，达到RO进水运行要求（≤1NTU）。经RO处理，出水浊度进一步降低至0.04～0.1NTU。而脱盐结果表明，尽管UF进水电导率较高，但RO表现出良好的脱盐效果；膜处理系统进水电导率为3500μs/cm左右，RO出水电导率在20μs/cm左右，平均脱盐率达99.42%。上述结果表明通过Fenton-双膜工艺处理，出水水质完全达到造纸工艺用水水质要求。

图3 UF-RO深度处理造纸废水浊度与电导率运行效果

图4 UF-RO深度处理造纸废水运行稳定性分析

对双膜段运行压力与膜通量进行测试，结果如图4。UF跨膜压差变化表明，浸没式超滤处理运行压力在15kPa～25kPa，其受进水水质影响较为明显，波动相对较大；但整体而言，其压差较抽吸最大压力-80 kPa仍较为理想。UF运行通量基本维持在39.95LMH，其波动较小，稳定性较好。RO段运行监测记录表明，运行压力在1125kPa～1356 kPa变化，其膜通量维持在37.46LMH左右，且波动较小。对UF-RO运行结果分析表明，在较好清洗制度下，Fenton出水在预处理过滤后双膜处理，膜法处理段运行稳定，适合用于造纸废水的深度处理。

3结语

采用Fenton-双膜工艺对造纸废水生化出水进行深度处理，在优化条件下运行，UF-RO出水电导率≤30μs/cm、浊度≤0.1NTU、COD≤10mg/L，耦合工艺处理液水质指标均已达到《工业用水水质标准》中工艺与产品用水水质标准。对Fenton-双膜工艺稳定性进行分析，表明UF和RO运行稳定；耦合工艺为造纸废水的深度处理与资源化利用提出了新的解决途径。

[1]时孝磊，李锋民，胡洪营.水解酸化—好氧—Fenton氧化工艺处理制浆造纸废水工实例[J].给水排水,2012,38(7)：47-51.

[2]孙丽娜,阎玉荣,陈锡剑,等.废纸造纸废水处理“零排放”工程实例[J].中国给水排水,2009,25(10)：56-58.

[3]吴迪,张璇,孙星凡,等.O3/UV+BAC深度处理废纸制浆造纸废水[J].工业水处理,2009,29(1)：39-42.

[4]叶丰,戴晶,马春明,等.连续微滤和反渗透集成工艺深度处理造纸废水[J].天津工业大学学报，2008，27(2)：45-47.

[5]李花,沈耀良.废水高级氧化技术现状与研究进展[J].水处理技术,2011,37(6)：6-9.

[6]李花,沈耀良.废水高级氧化技术现状与研究进展[J].水处理技术,2011,37(6)：6-9.

赵欢（1981—），硕士研究生，毕业于东南大学，注册环保工程师，主要从事高浓有机废水高级氧化与厌氧生化处理技术应用研究。