电离辐射提高造纸废水可生化降解性的机理和工艺研究

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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5000万吨,人均消费达38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Fenton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21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、UV254等指标的影响,同时研究了混凝-辐照-好氧生物培养对二级生化出水DCS的去除效果的影响,得到以下主要结论:   (1)造纸废水(原水)的COD主要由相对分子质量小于3000的有机物构成,相对分子质量为1000~3000的有机物对COD的贡献占44.5%,相对分子质量小于1000的有机物对COD的贡献占41.6%。从TOC的分析出发,原水中分子量大于3000的有机物占12.5%,分子量在1000~3000的有机物占56.9%,分子量小于1000的有机物约占30.6%。电离辐射对于相对分子质量大于3000有机物分子聚合作用大于降解作用,对于相对分子质量在1000~3000以及1000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3000的有机物,对废水的吸光度、UV254和TOC都具有较好的处理效果,而且提高了相对分子质量1000~3000以及1000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。   (2)造纸废水二级生化出水的COD主要是由相对分子质量为1000~3000的有机物组成,对COD的贡献占69.5%,相对分子质量大于3000的有机物对COD的贡献仅占6.9%。从TOC的分析出发,二级生化出水TOC中相对分子质量大于3000的有机物约占31.6%,相对分子质量为1000~3000的有机物约占40.6%,其余为相对分子质量小于1000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3000的有机物,对这部分有机物COD和TOC的去除率分别达到60%和90.8%。废水经过混凝-辐照处理后,废水中相对分子质量大于3000的有机物几乎全部被去除,并且1000<Mr<3000和Mr>3000分子量范围内的UV254去除效率分别达到57%和68.5%。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DCS的去除的影响较小,去除率仅为9.35%。混凝-辐照对DCS的去除率为42.9%。混凝-辐照-好氧生物实验去除DCS效果明显好于原水样。经过辐照后的水样COD都随着时间的增加呈现下降的趋势,DCS也得到有效的去除,同时UV280去除率达到73.6%。
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