三維電極法深度處理制漿造紙廢水的研究.pdf

1、制漿造紙企業(yè)是我國工業(yè)廢水污染排放的大戶，給水體環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染問題。經(jīng)過二級生化處理后的制漿造紙廢水，有機(jī)污染物濃度依然很高，并含有一定量的生物難降解物質(zhì)(如木素及其衍生物等)，傳統(tǒng)的物化及生物處理方法很難滿足新標(biāo)準(zhǔn)(GB3544-2008)給造紙廠終端廢水中各種污染物提出的更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，開發(fā)研究經(jīng)濟(jì)高效的制漿造紙終端廢水深度處理技術(shù)，為國內(nèi)制漿造紙廢水的達(dá)標(biāo)排放或部分回用提供理論和技術(shù)支持，具有十分重要的意義。本文提出

2、了在三維電極反應(yīng)體系中，以改性膨潤土作為粒子電極降解廢水中的有機(jī)污染物的方法，并通過與二維電極反應(yīng)系統(tǒng)的對比研究，確定了三維電極法深度處理制漿造紙廢水是一種可行有效的方法。
　　本文首先利用低成本的粘土類礦物膨潤土制備了六種改性膨潤土顆粒，并對改性前后膨潤土的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了XRD、SEM、FTIR等表征，通過對比篩選出兩種優(yōu)良的粒子電極(OH-Al-CTAB-bent和CTAB-bent)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改性后的膨潤土層間距明顯增大，物理

3、性能良好，導(dǎo)電性能優(yōu)良，適合作三維電極反應(yīng)體系中的粒子電極，且運(yùn)行成本相對較低。其次利用二維電極法深度處理了制漿造紙廢水，并研究了電流密度、電解時(shí)間、極板距離、電解質(zhì)添加量等因素對造紙廢水COD、色度、木素濃度以及 UV254去除率的影響，通過單因素實(shí)驗(yàn)確定了電絮凝法處理造紙廢水的最優(yōu)條件：電解電壓25V，電流密度40mA/cm2，極板距離4cm，電解時(shí)間40min，電解質(zhì)NaCl的添加量為1.6g/L。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，廢水中有機(jī)污染物的降解

4、效率隨著電解時(shí)間和電流密度的增加呈逐漸增加的趨勢；添加電解質(zhì)NaCl可提高廢水的降解效率，廢水COD去除率達(dá)到75.8％。廢水中木素濃度和UV254的去除率隨著電解時(shí)間的增加逐漸增大，去除率分別為73.1%和60.8%。通過單因素實(shí)驗(yàn)可知，使用Al電極對廢水中污染物的去除要優(yōu)于Fe電極。另外本課題還利用以改性膨潤土做粒子電極的三維電極反應(yīng)系統(tǒng)深度處理了制漿造紙廢水，通過單因素實(shí)驗(yàn)確定了三維電極法深度處理制漿造紙廢水的最優(yōu)條件(電解電壓2

5、5V，電流密度40mA/cm2，極板距離4cm，電解時(shí)間40min，曝氣速率1.0L/min，粒子電極 OH-Al-CTAB-bent用量16g/L)，并對電能消耗、粒子電極的穩(wěn)定性以及三維電極降解造紙廢水的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究和探討。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，三維電極電化學(xué)降解過程中，廢水COD和色度的去除率最高可達(dá)83.2%和92.3%，即出水COD可降至43mg/L；完全可達(dá)標(biāo)排放。廢水中木素濃度和UV254去除率分別達(dá)81.9%和85.5%；電解

6、后廢水的可生化性也明顯提高。另外，通過與二維電極法和單純的吸附作用對比發(fā)現(xiàn)，三維電極法深度處理制漿造紙廢水是一項(xiàng)簡單有效、且無二次污染的高效新型處理方法。最后，利用XAD-8樹脂與XAD-4樹脂聯(lián)用方法把制漿造紙廢水中的有機(jī)污染物分為親水物質(zhì)、弱疏水物質(zhì)、非酸疏水物以及疏水酸四類，并研究了三維電極處理前后制漿造紙二級生化出水中各類有機(jī)污染物的變化情況。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，疏水酸在制漿造紙廢水中占主要比重，廢水的色度也主要由疏水酸類所致；三維電極法