（环境工程专业论文）电离辐射提高造纸废水可生化降解性的机理和工艺研究.pdf

独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究性工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了谢意。 研究生签名：l j 垩年壹一 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以 公布论文的全部内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 研究生签名：自囱至 导师签名： ，1 ， 1 日期：丝! 三：! 一 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 近几年，我国的造纸业高速发展，我国纸及纸板消费的总量约5 0 0 0 万吨， 人均消费达3 8 公斤。但是，造纸过程中排放的“三废”尤其是废水治理不当将会 对环境造成严重污染。造纸工业的污染问题不解决，不但产业发展受到限制，而 且将对生态环境造成破坏。 目前造纸废水处理的技术主要有生物处理法，如活性污泥法、生物膜等；化 学氧化法，如f e n t o n 法、电化学法等；物化处理法，如混凝气浮、混凝沉淀、 吸附等。但是由于占地面积大、工艺复杂、处理成本较高、易产生二次污染等原 因而限制了其更好的发展。 电离辐射技术是近年来兴起的一种高级氧化处理技术，国际原子能机构将电 离辐射技术在环境保护中的应用列为2 1 世纪原子能和平利用的主要研究方向。 与传统的化学氧化相比，利用辐射技术处理污染物，不需或只需加入少量的化学 试剂，不会产生二次污染，具有反应速度快、降解效率高、污染物降解彻底等优 点。 造纸废水中含有木质素、纤维素、含共轭双键或苯环等有机物，这是造成造 纸废水难以有效处理的原因。本文分别以废纸造纸生化前和生化后废水为处理对 象，研究了混凝、电离辐射以及混凝电离辐射组合工艺对造纸废水的化学耗氧 量、生化耗氧量、溶解性有机碳、u v 2 5 4 等指标的影响，同时研究了混凝一辐照 好氧生物培养对二级生化出水d c s 的去除效果的影响，得到以下主要结论： ( 1 ) 造纸废水( 原水) 的c o d 主要由相对分子质量小于3 0 0 0 的有机物构 成，相对分子质量为1 0 0 0 3 0 0 0 的有机物对c o d 的贡献占4 4 5 ，相对分子质 量小于1 0 0 0 的有机物对c o d 的贡献占4 1 6 。从t o c 的分析出发，原水中分 子量大于3 0 0 0 的有机物占1 2 5 ，分子量在1 0 0 0 3 0 0 0 的有机物占5 6 9 ，分 子量小于1 0 0 0 的有机物约占3 0 6 。电离辐射对于相对分子质量大于3 0 0 0 有机 物分子聚合作用大于降解作用，对于相对分子质量在1 0 0 0 3 0 0 0 以及1 0 0 0 以下 的小分子有机物的降解作用更加明显。混凝可以有效造纸废水中相对分子质量大 于3 0 0 0 的有机物，对废水的吸光度、u v 2 5 4 和t o c 都具有较好的处理效果，而 且提高了相对分子质量1 0 0 0 ； 3 0 0 0 以及1 0 0 0 以下有机物的辐射降解效率。因此， 混凝电离辐射组合工艺完全可以发挥各自工艺的优势，具有很好的互补性。 武汉理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 造纸废水二级生化出水的c o d 主要是由相对分子质量为l o o o - 3 0 0 0 的有机物组成，对c o d 的贡献占6 9 5 ，相对分子质量大于3 0 0 0 的有机物对 c o d 的贡献仅占6 9 。从t o c 的分析出发，二级生化出水t o c 中相对分子质 量大于3 0 0 0 的有机物约占3 1 6 ，相对分子质量为1 0 0 0 3 0 0 0 的有机物约占 4 0 6 ，其余为相对分子质量小于1 0 0 0 的有机物。同样，混凝能够有效去除二级 生化出水中相对分子质量大于3 0 0 0 的有机物，对这部分有机物c o d 和t o c 的 去除率分别达到6 0 和9 0 8 。废水经过混凝辐照处理后，废水中相对分子质 量大于3 0 0 0 的有机物几乎全部被去除，并且1 0 0 0 m r 3 0 0 0 分子量 范围内的u v 2 5 4 去除效率分别达到5 7 和6 8 5 。混凝辐照具有协同效应，达到 相同的去除效果，可以减小辐射剂量。与造纸废水的预处理相比，混凝辐照组 合工艺充分发挥了各自工艺的优势，而且需要的辐射剂量较小，更加适合于造纸 废水二级生化出水的深度处理。 ( 3 ) 混凝对d c s 的去除的影响较小，去除率仅为9 3 5 。混凝辐照对d c s 的去除率为4 2 9 。混凝辐照好氧生物实验去除d c s 效果明显好于原水样。经 过辐照后的水样c o d 都随着时间的增加呈现下降的趋势，d c s 也得到有效的去 除，同时u v 2 s o 去除率达到7 3 6 。 关键词：造纸废水；混凝；电离辐射；预处理；深度处理；d c s 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，t h ep a p e ri n d u s t r yd e v e l o p e dr a p i d l yi nc h i n a t h ea m o u n to f p a p e ra n dp a p e r b o a r dc o n s u m p t i o n i sa b o u t5 0m i l l i o nt o n sa n dp e r c a p i t a c o n s u m p t i o n r e a c h e d3 8 k g h o w e v e r , t h ee m i s s i o n so f ”t h et h r e ew a s t e s ”i n p a p e r m a k i n gp r o c e s se s p e c i a l l yi m p r o p e rw a s t ew a t e rt r e a t m e n tw i l lc a u s es e r i o u s p o l l u t i o nt ot h ee n v i r o n m e n t i fp o l l u t i o np r o b l e m sf r o mp a p e ri n d u s t r ya r en o t r e s o l v e d ，i tw i l ln o to n l yl i m i tt h ed e v e l o p m e n to fp a p e ri n d u s t r y ，b u tw i l la l s o d a m a g et h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t t h ec u r r e n ts t a t u st r e a t m e n tt e c h n o l o g i e so f p u l pm i l le f f l u e n ta r ea sf o l l o w s ： 1 ) b i o l o g i c a lt r e a t m e n t ：a c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s s ，b i o f i i mp r o c e s s ，e t c 2 ) c h e m i c a lo x i d a t i o n ：f e n t o no x i d a t i o n ，e l e c t r o c h e m i s t r yp r o c e s s ，e t c 3 ) t h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lt r e a t m e n tm e t h o d s ：f l o t a t i o n ，s e d i m e n t a t i o n ， a d s o r p t i o n ，e t c b u ti tw i l ln o tr e w a r dab e t t e rd e v e l o p m e n tb e c a u s ei tn e e da l a r g ea r e a , c o m p l e x p r o c e s s ，h i 【g hi n v e s t m e n ti ni n f r a s t r u c t u r ea n ds e c o n d a r yp o l l u t i o n i o n i z i n gr a d i a t i o nt e c h n o l o g yi sa na d v a n c e do x i d a t i o nt e c h n o l o g yg r o w i n gu pi n r e c e n ty e a r s t h ea p p l i c a t i o no fi o n i z i n gr a d i a t i o n t e c h n o l o g yi ne n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o ni sb ee n r o l e da st h em a i nr e s e a r c hd i r e c t i o n so fa t o m i ce n e r g yi nt h e2 1 s t c e n t u r yb yt h ei a e a c o m p a r e dw i t ht h ec o n v e n t i o n a lc h e m i c a lo x i d a t i o n ，t h eu s eo f r a d i a t i o nt e c h n o l o g yi np o l l u t a n t st r e a t m e n th a v et h ea d v a n t a g e so fn os e c o n d a r y p o l l u t i o nw i t hn oo ro n l yas m a l la m o u n to fc h e m i c a lr e a g e n t sa d d i t i o n ，q u i c kr e a c t i o n ， d e g r a d a t i o ne f f i c i e n c y ，c o m p l e t ed e g r a d a t i o no fp o l l u t a n t s ，e t c p a p e rm i l le f f l u e n tc o n t a i n sl i g n i n ，c e l l u l o s e ，c 0 n j u g a t e dd o u b l eb o n d so r b e n z e n ea n do t h e ro r g a n i cm a t t e r ，w h i c ha x ec a u s e dt h ew a s t ew a t e rt o od i f f i c u l tt o t r e a te f f e c t i v e l y t h es t u d yo b j e c t so ft h i sp a p e ra r et h ee f f l u e n tb e f o r eb i o c h e m i c a l a n dw a s t ew a t e ra f t e rb i o c h e m i c a l t h et w ok i n d sw a s t e w a t e rw e r et r e a t e db yt h e c o a g u l a t i o n ，i o n i z i n gr a d i a t i o na n dc o a g u l a t i o n - i o n i z i n gr a d i a t i o nc o m b i n e dp r o c e s s r e s p e c t i v e l y w ea n a l y s e dt h ei n f l u e n c eo fc h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ，b i o c h e m i c a l o x y g e nd e m a n d ，t o t a lo r g a n i cc a r b o n , u v z s 4a n do t h e ri n d i c a t o r so fp a p e rm i l l h i 武汉理工大学硕士学位论文 e f f l u e n t a n dt h ee f f e c to fd c sr e m o v a l b yc o a g u l a t i o n - i r r a d i a t i o n a e r o b i c m i c r o b i o l o g yp r o c e s si ss t u d i e d t h ec o n c l u s i o n s a sf o l l o w s ： o ) t h ec o d o ft h er a ww a t e ri s m a i n l yc o m p o s e do fo r g a n i cc o m p o s i t i o no f m o l e c u l a rw e i g h tl e s st h a n3 0 0 0 ，t h ec o n t r i b u t i o no fo r g a n i cc o m p o u n d sm o l e c u l a r w e i g h t1 0 0 0t o3 0 0 0 t oc o di s4 4 5 ，t h ec o n t r i b u t i o no fm o l e c u l a rw e i g h tl e s st h a n 1 0 0 0i s4 1 6 a n a l y s i sf r o mt h et o c ，1 2 5 o ft h e mi s o r g a n i cc o m p o u n d s m o l e c u l a rw e i g h tg r e a t e rt h a n3 0 0 0i nr a ww a t e r , 5 6 9 o fo r g a n i cc o m p o u n d si s m o l e c u l a rw e i g h t1 0 0 0t o3 0 0 0 ，l e s st h a n1 0 0 0i sa b o u t3 0 6 i o n i z i n gr a d i a t i o ni s g r e a t e rt h a nt h em o l e c u l a rp o l y m e r i z a t i o nd e g r a d a t i o no no r g a n i cm o l e c u l a rw e i g h t g r e a t e rt h a n3 0 0 0 ，h o w e v e rt h ed e g r a d a t i o nb e c o m em o r ep r o n o u n c e dw h e nt h e m o l e c u l a r w e i g h ti s l 0 0 0 t o3 0 0 0o rs m a l l o r g a n i cm o l e c u l e s l e s st h a n l 0 0 0 c o a g u l a t i o nc a nb ee f f e c t i v ei nt r e a t m e n to fo r g a n i cc o m p o u n d sm o l e c u l a rw e i g h t g r e a t e rt h a n3 0 0 0i nr a ww a t e r , t h ea b s o r b a n c eo fw a s t ew a t e r , u v 2 5 4a n dt o c h a da g o o dt r e a t m e n te f f e c t ，a n da l s oi n c r e a s e de f f i c i e n c yo fr a d i a t i o nd e g r a d a t i o ni nt h e m o l e c u l a rw e i g h to fo r g a n i cc o m p o u n d sf r o m1 0 0 0t o3 0 0 0a n db e l o w1 0 0 0 t h e r e f o r e ，t h ec o a g u l a t i o n - i o n i z i n gr a d i a t i o nc o m b i n e dp r o c e s st e c h n o l o g yc a np l a y t h e i rr e s p e c t i v ea d v a n t a g e sw i t hg o o dc o m p l e m e n t a r y ( 2 ) t h ec o d o fs e c o n d a r yb i o c h e m i c a lp a p e rm i l le f f l u e n tm a i n l yc o m p o s i t e db y t h eo r g a n i cc o m p o u n d sm o l e c u l a rw e i g h tf r o m1 0 0 0t o3 0 0 0 ，t h ec o n t r i b u t i o nt oc o d i s6 9 5 ，t h ec o n t r i b u t i o no fo r g a n i cc o m p o u n d st h er e l a t i v em o l e c u l a rm a s sg r e a t e r t h a n3 0 0 0i so n l y6 9 a n a l y s i sf r o mt h et o c ，i ns e c o n d a r yb i o c h e m i c a lp a p e rm i l l e f f l u e n t3 1 6 o ft h e mi so r g a n i cc o m p o u n d sm o l e c u l a rw e i g h tg r e a t e rt h a n3 0 0 0 ， 4 0 6 o fo r g a n i cc o m p o u n d si sm o l e c u l a rw e i g h t1 0 0 0t o3 0 0 0 ，t h eo t h e ri sl e s st h a n 1 0 0 0 s i m i l a r l y ，i ns e c o n d a r yb i o c h e m i c a le f f l u e n t ，c o a g u l a t i o n c a ne f f e c t i v e l y r e m o v e dt h eo r g a n i cc o m p o u n d sm o l e c u l a rw e i g h tg r e a t e rt h a n3 0 0 0w i t ht h er e m o v a l r a t e so fc o da n dt o c6 0 a n d9 0 8 r e s p e c t i v e l y a f t e rc o a g u l a t i o n - r a d i a t i o n ， o r g a n i cc o m p o u n d so fm o l e c u l a rw e i g h tg r e a t e rt h a n3 0 0 0w a sa l m o s tr e m o v e di n w a s t e w a t e r , a n dt h em o l e c u l a rw e i g h to f1 0 0 0t o3 0 0 0a n dg r e a t e rt h a n3 0 0 0 ，r e m o v a l e f f i c i e n c yo fu v 2 s 4 a r e5 7 a n d6 8 5 r e s p e c t i v e l y c o a g u l a t i o n i r r a d i a t i o nh a st h e c o o p e r a t i v ee f f e c tt oa c h i e v et h es a m er e m o v a le f f i c i e n c ys oa st or e d u c et h er a d i a t i o n d o s e c o m p a r e dw i t ht h ep r e t r e a t m e n to fp a p e rm i l le f f l u e n t ，c o a g u l a t i o n - i r r a d i a t i o n c o m b i n e dp r o c e s st e c h n o l o g yc a np l a yt h e i rr e s p e c t i v ea d v a n t a g e sa d e q u a t e l y i tn e e d i v 武汉理工大学硕士学位论文 s m a l l e rd o s e sa n dm o r es u i t a b l ef o ra d v a n c e dt r e a t m e n to fs e c o n d a r y b i o l o g i c a lp a p e r m i l le f n u e n t i ( 3 ) d c si sr e m o v e db yc o a g u l a t i o nw i t ht h ee f f i c i e n c yo f9 3 5 b u tt h e c o a g u l a t i o n i r r a d i a t i o nt ot h ed c sr e m o v a lr a t ei s4 2 9 t h ee f f e c to fd c sr e m o v a l b yc o a g u l a t i o n i r r a d i a t i o n - a e r o b i cm i c r o b i o l o g yp r o c e s si sb e t t e rt h a nt h eo r i g i n a l w a t e rs a m p l e c o di sg r a d u a l l yl o w e r 、历也t h et i m ei n h e r e m e a n w h i l ed c s i sa l s o r e m o v e de f f e c t i v e l ya n dt h eu v 2 r e m o v mr a t ea c h i e v e st o7 3 6 k e yw o r d s ：p a p e rm i l le f f l u e n t ；c o a g u l a t i o n ；i o n i z i n gr a d i a t i o n ；p r e t r e a t m e n t ； a d v a n c e dt r e a t m e n t ；d c s v 武汉理工大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 废纸造纸废水的介绍1 1 1 1 废纸造纸废水的来源1 1 1 2 废纸造纸废水的特点2 1 1 3 废纸造纸废水的危害2 1 2 废纸造纸废水的处理技术研究与进展2 1 2 1 物理法2 1 2 2 物化法：3 1 2 3 化学法。4 1 2 4 生物法。5 1 2 5 造纸废水处理新技术7 1 3 电离辐射技术处理废水的研究与应用现状。8 1 3 1 电离辐射处理废水的基本原理8 1 3 2 活性粒子的基本特性9 1 3 3 电离辐射在废水处理中的应用1 0 1 4 课题的研究意义及内容。1 3 1 4 1 课题的研究意义1 3 1 4 2 课题的研究内容1 4 第2 章实验部分1 6 2 1 实验仪器、药品和材料1 6 2 1 1 实验仪器1 6 2 1 2 实验药品和材料1 6 2 2 实验方案1 7 2 2 1 溶解性有机物分子量大小的分离方法。1 7 2 2 2 辐照处理废水实验方法1 8 2 3 分析方法1 8 v l 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章废纸造纸废水的电离辐射预处理工艺研究2 2 3 1 实验用水2 2 3 2 造纸废水的有机物分子量分布测试和水质参数的分析。2 3 3 2 1 电离辐射对造纸废水不同分子量有机物c o d 、b o d 5 的影响2 5 3 2 2 混凝辐照组合工艺对造纸废水c o d 、b o d 5 的影响2 6 3 2 3 混凝、辐照及其组合工艺对造纸废水吸光度的影响3 1 3 2 4 混凝、辐照及其组合工艺对造纸废水u v 2 5 4 的影响3 3 3 2 5 混凝、辐照及其组合工艺对废水t o c 的影响3 5 3 3 小结3 6 第4 章造纸废水二级生化出水的电离辐射深度处理研究3 8 4 1 实验用水3 9 4 2 二级生化出水的有机物分子量分布测试和水质参数的分析3 9 4 2 1 电离辐射对二级生化出水c o d 的影响3 9 4 2 2 电离辐射对混凝后二级生化出水c o d 的影响：4 0 4 2 3 电离辐射对二级生化出水b o d 5 的影响4 1 4 2 4 辐照与混凝辐照组合工艺对吸光度的影响4 2 4 2 5 辐照与混凝辐照组合工艺对二级生化出水t o c 的影响。4 3 4 3 结论。z m 第5 章辐照生物处理对造纸废水二级生化出水d c s 的影响4 6 5 1 实验用水。4 6 5 2d c s 的生物可降解性实验方案。4 7 5 3 水质分析方法4 7 5 4d c s 的辐照降解水质参数分析4 7 5 4 1 辐照对d c s 水样中c o d 的影响4 7 5 4 2 辐照对d c s 的影响。4 8 5 4 3 辐照对d c s 水样中u v 瑚的影响。4 9 5 4 4 辐照对d c s 水样中电导率的影响4 9 5 5d c s 的辐照好氧生物降解水质参数分析5 0 5 5 1 好氧生物对d c s 水样中c o d 降解的影响5 0 5 5 2 好氧生物对d c s 降解的影响5 1 5 5 3 好氧生物对d c s 水样中u v 知降解的影响5 2 5 5 4 好氧生物对d c s 水样中电导率的影响5 3 v h 武汉理工大学硕士学位论文 5 6 结论5 3 第6 章结论与建议5 5 6 1 结论5 5 6 2 建议：5 6 参考文献。5 7 致谢。6 5 攻读硕士学位期间发表的论文。6 6 删 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 造纸术是我国古代科学技术的四大发明之1 也是中国人对世晁科学文化发 展作出的卓越的贡献。造纸工业是一个与生产和生活密切相关的行业，造纸业作 为我国重要的基础原材料工业，在国民经济中占据着非常重要的地位。然而造纸 行业由于耗水量大，产生污染物多，是我国水环境污染大户。造纸废水是一种水 量大、色度高、悬浮物含量大、有机物浓度高、组分复杂的难处理有机废水。其 中，制浆产生的废水，污染最为严重，含有大量纤维、无机盐和色素。洗涤漂白 过程中产生的中段水水量最多，污染物质有较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸 盐等较难生物降解的成分，且色度深。造纸废水危害很大，其中黑液是危害最大 的，它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的9 0 以上，由于黑液碱性 大、颜色深、臭味重、泡沫多，并大量消耗水中溶解氧，严重地污染水源，给环 境和人类健康带来危害。而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯 废水，例如氯化漂白废水，次氯酸盐漂白废水等。此外，漂白废液中含有毒性极 强的致癌物质二曝英，也对生态环境和人体健康造成了严重威胁。 2 0 0 5 年造纸废水化学需氧量排放量占工业的近1 3 。资源和环境问题已成为 制约我国造纸行业进一步发展的主要制约因素。造纸工业受原料林资源的约束 大。由于全球森林资源有限，废纸作为再生纤维资源在造纸工业原料中的重要性 与日俱增，废纸造纸的迅速发展，其废水治理也越来越引起重视，与直接利用植 物纤维制浆造纸相比，废纸造纸污染相对较轻，但在废纸制浆和造纸过程中仍会 产生大量的废水，远远超过排放标准，由此带来的污染问题也日益严重。 1 1 废纸造纸废水的介绍 1 1 1 废纸造纸废水的来源 废纸造纸以废板纸、废报纸、废书刊纸等为主要原料，废纸再生造纸工艺可 分为制浆和抄纸两大部分。在制浆部分的除渣、洗浆、漂洗等过程中，产生大量 的洗涤废水，废水中主要含有半纤维素、木质素、无机酸盐、细小纤维、无机填 料以及油墨、染料等污染物。根据废纸来源和生产工艺的差别，洗涤废水的特性 有所不同，其污染物含量大致为：c o d 5 0 0 - - - 2 0 0 0 m g l ，b o d s 7 5 , - - 5 0 0 m g l 1 1 捌。 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 2 废纸造纸废水的特点 ( 1 ) 废水量排放大，一般每生产1 t 脱墨桨，废水量就高于3 0 d 0 0 t ，若再 加上打浆、净化和纸机湿部所产生的废水，则废水量就更大； ( 2 ) 不同废纸种类及不同制浆方法所产生的污染物总量不同，废水成分复 杂，并且在漂白过程中会产生一些有毒有害的物质； ( 3 ) 废水中c o d 、b o d 、s s 等污染指标较高，还原性物质，如木质素、无 机盐等，以c o d 为指标；可生物降解物质，为半纤维素、树脂酸、低分子糖、醇、 有机酸和腐殖性物质等，以b o d 为指标；悬浮物，如细小纤维、无机填料等，以 s s 为指标l 妯j 。 1 1 3 废纸造纸废水的危害 造纸废水中半纤维素、树脂酸、低分子糖、醇、有机酸和腐败性物质都易被 生物降解，如果排入水体中，将消耗水中的溶解氧，造成水体缺氧，水中的厌氧 微生物和兼性微生物会迅速大量繁殖，使水质腐败。造纸废水中的木质素及大分 子碳水化合物一般均难以生物降解，漂白过程中产生的化学物质( 氯仿、二噫英 等) 具有毒性和致癌作用，以及造纸废水中的有机卤化物也具有致癌作用，并且 有生物积累的可能性。 。 1 2 废纸造纸废水的处理技术研究与进展 根据废纸造纸废水的不同水质特点，形成了不同的废水处理方法，一般可分 为物理法、物化法、化学法、生物法四类。 1 2 1 物理法 物理法是指用机械的、物理的手段去除废水中污染物，主要用来去除废水中 不溶解的、粒径较大的杂质。过滤法是最简单的去除粒径较大杂质、细小纤维的 方法，而且对其他处理设施起到保护作用。废水排入处理系统时，一般先要通过 格栅和筛网过滤器，以去除废水中较大悬浮物。大大减少了废水中的s s 的排放， 是一种简单易行的一级处理。由于过滤法不能去除油墨、溶解性物质以及过于细 小的悬浮物，所以只能作为预处理的手段，以减轻后续工艺的处理负荷【8 j 。 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 2 物化法 物化法主要包括混凝沉淀、气浮、吸附等方法，其中以混凝沉淀最为常用。 ( 1 ) 混凝沉淀 混凝沉淀是水处理中最普遍的一种处理方法，其原理是在废水中投入电解质 作为混凝剂，使废水中的细小颗粒与混凝剂结成较大的胶团，在水中加速沉降。 对污水进行沉淀处理的设备为沉淀池。混凝沉淀法在给水和废水处理中的应用是 非常广泛的，它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多 种有毒有害污染物。废水处理的混凝剂有无机金属盐类和有机高分子聚合物两大 类，前者主要有铁系和铝系等高价金属盐，可分为普通铁、铝盐和碱化聚合盐； 后者则分为人工合成的和天然的两类。b a r r o s | 9 l 等的研究结果表明，用混凝沉淀 法处理废纸造纸废水，其s s 去除率可达8 5 , - 一9 8 ，色度去除率可达9 0 以上， c o d 。，去除率可达6 0 - - - , 8 0 。白书立l l o 】的研究结果表明，混凝沉淀对c o d 。，、s s 去除率分别在3 7 、7 0 以上。由于混凝沉淀法不能去除分子质量较低的c o d e , 组分、难以实现对废水的有效处理，因此必须与其他工艺联合使用。 ( 2 ) 气浮 气浮法也称浮选法，其原理是设法使水中产生大量的微气泡，以形成水、气、 及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力 的共同作用下，促进微细气泡粘附在被去除的微小油滴上后，因粘合体密度小于 水而上浮到水面，从而使水中油粒被分离去除。气浮法适用于废水中存在大量相 对密度接近于水的微小颗粒状物的情况。气浮法具有分离时间短，浮渣含水率低， 除渣方便及操作简单等优点。一般气浮法处理废水，首先对废水加压充气，然后 减压，悬浮物即随气泡上升，集中除去。吴志敏1 1 l j 等研究了高效气浮处理废纸造 纸废水，结果表明高效气浮对c o d 去除率为5 8 6 ，s s 去除率为9 0 2 。 ( 3 ) 吸附法 吸附法是利用吸附剂巨大的比表面积以实现污染物吸附去除的方法。吸附法 处理速度快，效率高，广泛应用于恶臭气体的去除、工业废水处理【1 2 】。吸附是 一种与表面能有关的表面现象，常分为物理吸附( 靠吸附剂与吸附质之间 的分子作用) 、化学吸附( 靠化学键力作用) 和离子交换吸附( 靠静电引力 作用) 三种类型。由于吸附法对进水的预处理要求高，吸附剂的价格昂贵，因 此在废水处理中，吸附法主要用来去除废水中的微量污染物，达到深度净化的目 的。如：废水中少量重金属离子的去除、少量有害的生物难降解有机物的去除、 脱色除臭等。常见的用于造纸废水处理的吸附剂有活性炭、活化煤、焦炭、煤 3 武汉理工大学硕士学位论文 渣、树脂、木屑等。活性炭是一种良好的吸附剂，具有细孔结构和巨大的比表 面积，对水中溶解性有机物有较强的去除效果。刘成波【1 3 】的研究结果表明，采用 粉状活性炭作为吸附剂，能够有效去除混凝难以去除的可溶性有机物，c o d 去 除率达到6 6 8 ，出水c o d 在m o m g l 以下。 1 2 3 化学法 化学法是指利用化学氧化还原反应的作用使水中某些溶解性的污染物的形 态发生变化从而去除废水中的溶解物质或胶体物质。然后再用常规的处理工艺 ( 如混凝沉淀、吸附等) 将其从水中除去或将其转化为无害的新物质，以达到去除 c o d 、b o d 5 的目的【1 4 1 5 1 。 化学处理法所采用的氧化剂主要有高锰酸钾、二氧化氯、f e n t o n 试剂等。 ( 1 ) 高锰酸钾法 高锰酸钾的强氧化性将废水中溶解性的有机物氧化分解，提高对废水的处理 效果。陈壁波【1 6 】的研究表明采用k m n 0 4 进行预处理，可使c o d 的去除率从7 9 3 提高至l j 9 1 1 左右，b o d 5 去除率提高到7 9 5 ，色度去除率提高到8 9 4 。 ( 2 ) f e n t o n 氧化法 f e n t o n 氧化法f e n t o n 氧化法是一种采用过氧化氢为氧化剂、以亚铁盐为催 化剂的均相催化氧化法。反应中产生的o h 是一种氧化能力很强的自由基，能氧 化废水中有机物，从而降低废水的色度和c o d 值【1 7 1 。f e n t o n 法在处理难降解 有机废水时，具有一般化学氧化法无法比拟的优点，至今已成功运用于多 种工业废水的处理。但h 2 0 2 价格昂贵，单独使用往往成本太高，因而在实 际应用中，通常是与其他处理方法联用，将其用于废水的预处理或最终深 度处理。用少量f e n t o n 试剂对工业废水进行预处理，使废水中的难降解有 机物发生部分氧化，改变它们的可生化性、溶解性和混凝性能，利于后续 处理。另外，一些工业废水经物化、生化处理后，水中仍残留少量的生物难 降解有机物，当水质不能满足排放要求时，可采用f e n t o n 法对其进行深度 处理。陆贤【1 8 】等研究了采用f e n t o n 试剂深度处理废纸造纸废水，结果表明，在 h 2 0 2 投加量为2 6 4 6 m o l l ，f e s 0 4 投加量为2 m o l l ，p h 为4 ，反应时间为5 0 m i n ， 温度为4 0 时c o d c , 和色度的去除率分别可以达到6 7 9 和7 0 。出水c o d e , 和色度完全可以达到新的排放标准d b 3 2 1 0 7 2 2 0 0 7 。 ( 3 ) 电化学法 电化学方法是是直接或间接地利用电解作用，把水中的污染物去除，或把有 4 武汉理工大学硕士学位论文 毒物质转化为无毒、低毒物质。 电化学法具有：絮凝、气浮、氧化和微电解作用。在废水处理中电絮 凝、电气浮和电氧化过程往往同时进行。可溶性阳极铁或铝不断地失去电 子，以f e 2 + 或a 1 3 + 进入溶液中形成具有较高吸附絮凝活性的f e ( o h ) 2 或 a i ( o h ) 3 等，能有效地去除废水中的胶体微粒和杂质。在电流的作用下，废 水中的部分有机物可能分解为低分子有机物，还有可能直接被氧化为c 0 2 和h 2 0 。同时阳极产生的新生态氧可氧化破坏有机物分子结构而脱色。同 时，阴极上产生的新生态的氢，其还原能力很强，可与废水中的污染物起 还原反应，或生成氢气。未被彻底氧化的有机物部分还可和悬浮固体颗粒 被a i ( o h ) 3 吸附凝聚并在氢气和氧气带动下上浮分离，从而提高水处理效 率。王耀新【1 9 1 采用电化学凝聚法处理造纸废水，研究结果表明，c o d 去除率为 5 5 - - - - 7 0 ，色度去除率为9 0 9 5 。电化学凝聚法处理造纸废水具有处理效 果好、运行费用低、安全性能高等特点，但消耗能源大