彩印印刷污水處理設備紙箱廠

 針對這種情況，筆者將原有壓濾后加褪色劑的工藝改造為化學氧化處理，改造目標是使處理后污水 COD＜300 mg/L、色度＜50 倍，符合油墨工業(yè)污染物間接排放標準。比較了Fenton 氧化和次氯酸鈉氧化法的優(yōu)劣，并通過實驗優(yōu)化了試劑用量與配比。

1 材料與方法
 
1.1 實驗材料
 
試劑：H2O2 溶液（體積分數(shù)為30%）、七水合*、草酸、氫氧化鈉、98%濃硫酸、工業(yè)廢鹽酸（質(zhì)量分數(shù)10%）、PAM（非離子態(tài)、陰離子態(tài)、陽離子態(tài)）、次氯酸鈉。

儀器：pHS-2c 數(shù)字酸度計，上海盛磁儀器有限公司；HACH 2100P 濁度儀，上海昕瑞儀表有限公司；7200 型可見光分光光度計，上海尤尼柯儀器有限公司；JJ-4A 型六聯(lián)同步自動升降攪拌機，國華電器有限公司； CTL-12 型化學需氧量速測儀，上海隆拓儀器有限公司。

1.2 實驗方法
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為使處理后的污水達標排放，且處理費用較為合理，從4 個方面對污水處理工藝條件進行優(yōu)化：（1）單因素控制實驗確定絮凝Z佳條件，如PAM的種類及投加量、pH 等。（2）單因素控制實驗確定 Fenton 反應的Z佳條件，包括n（H2O2）∶n（Fe2+）、反應時間、混凝pH、Fe2+用量、酸種類、光照。（3）單因素控制實驗確定次氯酸鈉氧化反應的Z佳條件，包括次氯酸鈉用量、PAM 種類、反應時間。（4）在Z佳操作條件下，對比兩種油墨污水處理工藝的成本、效益。

2 結(jié)果與討論
 
2.1 油墨污水前處理工藝比選
 
油墨污水前處理主要包括酸析、絮凝，即在Z佳 pH 下酸化破乳，然后加入助凝劑PAM 絮凝沉降。

2.1.1 Z佳pH 及可見光波長的確定
 
改變酸的投加量，其他條件不變，進行混凝操作，結(jié)果見表 1。由表 1 可知，隨著pH 降低絮凝效果迅速提高，但pH＜4 后濁度降低不明顯。同時，當pH 增大，油墨染料水溶性增加，因此混凝絮凝脫色效果降低。可見pH 直接影響混凝劑的脫色效果。綜合上述因素，工藝試驗選用pH 為3。

表1 pH 對濁度的影響
pH    2    2.5    3    3.5    4    4.5    5    5.5    6
濁度/NTU    1.49    1.51    1.46    1.43    1.52    1.51    2.5    8    16
廢水經(jīng)絮凝沉降后取上清液過濾，測其在可見光區(qū)的吸收光譜。結(jié)果顯示濾液在555 nm 處有Z大吸收，因此選用555 nm 為測定吸光度的波長。

2.1.2 助凝劑比選
 
選用助凝劑是為了使破乳廢水中的顆粒物更好地沉降，目前可選用的PAM 主要有陰離子、陽離子和非離子三種類型。改變PAM 的種類，選取PAM質(zhì)量濃度為1 mg/L，其他條件不變進行混凝操作，測定上清液的濁度；此后改變PAM 的投加量，其他條件不變，進行混凝操作，測定上清液的濁度。由實驗結(jié)果可知，各種離子態(tài)助凝劑在pH=3 時對絮凝效果的影響幾乎相同，濁度均在1 NTU 左右，因此選擇助凝劑時可以選擇相對比較便宜的非離子PAM。當 PAM 為0 時濁度為14.76 NTU，當PAM 質(zhì)量濃度為 1 mg/L 時濁度降低到1.055 NTU，說明非離子PAM 有良好的助凝作用。助凝劑投加量適當時絮凝*，但用量過多時反而表現(xiàn)出分散作用。綜合考慮選擇助凝劑的Z佳投加量為1 mg/L。

2.2 油墨污水氧化工藝比選
 
氧化工藝是油墨污水褪色及COD 降解的Z終環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)效果的好壞直接關(guān)系到整個污水處理工藝的成功與否。油墨廢水氧化劑可選取Fenton 試劑、次氯酸鈉及二氧化氯等。

2.2.1 Fenton 工藝Z佳條件
 
考察了酸種類、溶液pH、雙氧水用量、Fe2+濃度、反應時間及照射光波長對Fenton 法氧化脫色效果的影響，相關(guān)結(jié)果見圖 2。

 （1）鹽酸為酸化物質(zhì)時，F(xiàn)enton 反應不起作用，原因是Cl-會優(yōu)先被H2O2 氧化，無法去除油墨污水中的色度。硫酸和草酸對色度的去除效果差不多。硫酸相對便宜，但屬于控制使用化學品，草酸更加安全，且草酸鐵在回調(diào)pH 時不會產(chǎn)生Fe（OH）3 沉淀，另外草酸還能催化Fenton 反應。綜合考慮，F(xiàn)enton 工藝宜選用草酸調(diào)節(jié)pH。

（2）pH 為3 左右時Fenton 氧化反應效果，對色度的去除率較高。原因為Fenton 試劑通過催化分解產(chǎn)生·OH 完成對污染物的氧化降解，當 pH 升高時將抑制·OH 的產(chǎn)生。pH 過高（＞7）時會產(chǎn)生Fe（OH）3 沉淀或鐵的復雜絡合物，不能產(chǎn)生足夠的·OH，導致Fenton 試劑氧化能力降低；pH 過低時（＜2），F(xiàn)e3+ 較難被還原為Fe2+，破壞了Fenton 體系鏈式反應，進而影響Fenton 氧化反應的效果。

（3）H2O2 用量并非越多越好，到達某一極限后隨著用量的增加脫色率漸低，主要是因為H2O2 本身能夠與·OH 發(fā)生反應，生成的·O2H 對有機物的反應活性遠不如·OH。當H2O2 為75 mg/L 時色度去除率就達到90%以上。同時試驗可知，H2O2 為300 mg/L 時，處理后的污水可進入市政污水管網(wǎng)。

（4）Fe2+為100 mg/L 時去除效果Z佳。隨著Fe2+ 投加量繼續(xù)增加去除率降低，這是由于Fe2+ 過高，催化作用太強，有一部分·OH 沒來得及與有機物反應就用于氧化Fe2+和自身氧化了。Z終選擇Fe2+為100 mg/L，即100 mL 上清液投加0.05 g FeSO4·7H2O。

（5）15 min 內(nèi)Fenton 反應就能基本完成，通常選擇反應時間為30 min。

（6）光照對于Fenton 反應十分重要。無光照時 Fenton 氧化反應效率低，只有2.31%；遠紫外光照射時效果也沒有近紫外光照射效果好。因此草酸鐵絡合物的Fenton 氧化反應可在近紫外光下進行。

綜上所述，草酸鐵絡合物的Fenton 氧化反應可在適合條件下處理印刷油墨污水。