彩印印刷污水處理設(shè)備紙箱廠
為使處理后的污水達(dá)標(biāo)排放，且處理費(fèi)用較為合理，從4 個(gè)方面對(duì)污水處理工藝條件進(jìn)行優(yōu)化：（1）單因素控制實(shí)驗(yàn)確定絮凝Z佳條件，如PAM的種類(lèi)及投加量、pH 等。（2）單因素控制實(shí)驗(yàn)確定 Fenton 反應(yīng)的Z佳條件，包括n（H2O2）∶n（Fe2+）、反應(yīng)時(shí)間、混凝pH、Fe2+用量、酸種類(lèi)、光照。（3）單因素控制實(shí)驗(yàn)確定次氯酸鈉氧化反應(yīng)的Z佳條件
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針對(duì)這種情況，筆者將原有壓濾后加褪色劑的工藝改造為化學(xué)氧化處理，改造目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)。比較了Fenton 氧化和次氯酸鈉氧化法的優(yōu)劣，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了試劑用量與配比。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
試劑：H2O2 溶液（體積分?jǐn)?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?jǐn)?shù)10%）、PAM（非離子態(tài)、陰離子態(tài)、陽(yáng)離子態(tài)）、次氯酸鈉。
儀器：pHS-2c 數(shù)字酸度計(jì)，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(jiàn)光分光光度計(jì)，上海尤尼柯儀器有限公司；JJ-4A 型六聯(lián)同步自動(dòng)升降攪拌機(jī)，國(guó)華電器有限公司； CTL-12 型化學(xué)需氧量速測(cè)儀，上海隆拓儀器有限公司。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
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為使處理后的污水達(dá)標(biāo)排放，且處理費(fèi)用較為合理，從4 個(gè)方面對(duì)污水處理工藝條件進(jìn)行優(yōu)化：（1）單因素控制實(shí)驗(yàn)確定絮凝Z佳條件，如PAM的種類(lèi)及投加量、pH 等。（2）單因素控制實(shí)驗(yàn)確定 Fenton 反應(yīng)的Z佳條件，包括n（H2O2）∶n（Fe2+）、反應(yīng)時(shí)間、混凝pH、Fe2+用量、酸種類(lèi)、光照。（3）單因素控制實(shí)驗(yàn)確定次氯酸鈉氧化反應(yīng)的Z佳條件，包括次氯酸鈉用量、PAM 種類(lèi)、反應(yīng)時(shí)間。（4）在Z佳操作條件下，對(duì)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(jiàn)光波長(zhǎng)的確定
改變酸的投加量，其他條件不變，進(jìn)行混凝操作，結(jié)果見(jiàn)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(shí)，當(dāng)pH 增大，油墨染料水溶性增加，因此混凝絮凝脫色效果降低?？梢?jiàn)pH 直接影響混凝劑的脫色效果。綜合上述因素，工藝試驗(yàn)選用pH 為3。
表1 pH 對(duì)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(guò)濾，測(cè)其在可見(jiàn)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(cè)定吸光度的波長(zhǎng)。
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(yáng)離子和非離子三種類(lèi)型。改變PAM 的種類(lèi)，選取PAM質(zhì)量濃度為1 mg/L，其他條件不變進(jìn)行混凝操作，測(cè)定上清液的濁度；此后改變PAM 的投加量，其他條件不變，進(jìn)行混凝操作，測(cè)定上清液的濁度。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，各種離子態(tài)助凝劑在pH=3 時(shí)對(duì)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(shí)可以選擇相對(duì)比較便宜的非離子PAM。當(dāng) PAM 為0 時(shí)濁度為14.76 NTU，當(dāng)PAM 質(zhì)量濃度為 1 mg/L 時(shí)濁度降低到1.055 NTU，說(shuō)明非離子PAM 有良好的助凝作用。助凝劑投加量適當(dāng)時(shí)絮凝*，但用量過(guò)多時(shí)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(gè)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(lèi)、溶液pH、雙氧水用量、Fe2+濃度、反應(yīng)時(shí)間及照射光波長(zhǎng)對(duì)Fenton 法氧化脫色效果的影響，相關(guān)結(jié)果見(jiàn)圖 2。
（1）鹽酸為酸化物質(zhì)時(shí)，F(xiàn)enton 反應(yīng)不起作用，原因是Cl-會(huì)優(yōu)先被H2O2 氧化，無(wú)法去除油墨污水中的色度。硫酸和草酸對(duì)色度的去除效果差不多。硫酸相對(duì)便宜，但屬于控制使用化學(xué)品，草酸更加安全，且草酸鐵在回調(diào)pH 時(shí)不會(huì)產(chǎn)生Fe（OH）3 沉淀，另外草酸還能催化Fenton 反應(yīng)。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(shí)Fenton 氧化反應(yīng)效果，對(duì)色度的去除率較高。原因?yàn)镕enton 試劑通過(guò)催化分解產(chǎn)生·OH 完成對(duì)污染物的氧化降解，當(dāng) pH 升高時(shí)將抑制·OH 的產(chǎn)生。pH 過(guò)高（＞7）時(shí)會(huì)產(chǎn)生Fe（OH）3 沉淀或鐵的復(fù)雜絡(luò)合物，不能產(chǎn)生足夠的·OH，導(dǎo)致Fenton 試劑氧化能力降低；pH 過(guò)低時(shí)（＜2），F(xiàn)e3+ 較難被還原為Fe2+，破壞了Fenton 體系鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，進(jìn)而影響Fenton 氧化反應(yīng)的效果。
（3）H2O2 用量并非越多越好，到達(dá)某一極限后隨著用量的增加脫色率漸低，主要是因?yàn)镠2O2 本身能夠與·OH 發(fā)生反應(yīng)，生成的·O2H 對(duì)有機(jī)物的反應(yīng)活性遠(yuǎn)不如·OH。當(dāng)H2O2 為75 mg/L 時(shí)色度去除率就達(dá)到90%以上。同時(shí)試驗(yàn)可知，H2O2 為300 mg/L 時(shí)，處理后的污水可進(jìn)入市政污水管網(wǎng)。
（4）Fe2+為100 mg/L 時(shí)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(guò)高，催化作用太強(qiáng)，有一部分·OH 沒(méi)來(lái)得及與有機(jī)物反應(yīng)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(yīng)就能基本完成，通常選擇反應(yīng)時(shí)間為30 min。
（6）光照對(duì)于Fenton 反應(yīng)十分重要。無(wú)光照時(shí) Fenton 氧化反應(yīng)效率低，只有2.31%；遠(yuǎn)紫外光照射時(shí)效果也沒(méi)有近紫外光照射效果好。因此草酸鐵絡(luò)合物的Fenton 氧化反應(yīng)可在近紫外光下進(jìn)行。
綜上所述，草酸鐵絡(luò)合物的Fenton 氧化反應(yīng)可在適合條件下處理印刷油墨污水。
