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摘要：本文通过采用UV/Fenton法/UV/TiO2光催化氧化法对广东某造纸厂造纸废水的生化出水进行深度处理，通过单因素分析，结果表明，在达到最佳试验条件时，UV/Fenton法对废水CODcr去除率可达85％以上。UV/TiO2光催化氧化法对废水CODcr去除率可达到77.6％。对这两种方法处理效果比较结果显示，UV/Fenton体系CODcr去除率均较高，且反应速率较快，而对于UV/TiO2体系，其药剂消耗量较小，过程控制比较简单。
关键词：造纸废水；高级氧化技术；UV/TiO2；UV/Fenton；处理效果比较
高级氧化技术对水体中有毒有害难降解的污染物具有较强的应用优势，其具有高效、快速、无二次污染等众多优点，受到越来越多环境学者的关注。本文以广东某造纸厂造纸废水经传统二级处理后的出水为研究对象，分别采用UV/Fenton法及UV/TiO2法两种高级氧化技术对其进行深度处理，以期得到合理及优化的工艺路线及设计参数。
1材料与方法
1.1试验材料
CODcr消解、测试试剂：蒸馏水、邻苯二甲酸氢钾溶液、消化液、催化剂、掩蔽剂；UV/Fenton与UV/TiO2试验用试剂：FeSO4、H2O2（30%）、H2SO4溶液、NaOH溶液、TiO2。
1.2试验方法
（1）UV/Fenton法深度处理造纸废水试验方法：UV/Fenton体系的试验方法为：量取废水200mL，先投加FeSO4（0.1mol/L）溶液，用浓H2SO4调节pH值后，置于紫外光催化反应器内，再边搅拌边加入H2O2（30%）溶液，打开光源，搅拌反应一段时间后，关灯取出溶液，用浓NaOH调节pH＝10，静置离心取上清液进行分析。
（2）UV/TiO2法深度处理造纸废水试验方法：UV/TiO2体系的试验方法为：量取200ml或250ml水样置于紫外光催化反应器内，根据不同的反应条件进行反应，反应中持续搅拌，根据要求定时取样，经离心分离后，取上清液体进行分析。
2结果与讨论
2.1造纸废水生化处理出水水质情况
2.2UV/Fenton法单因素试验结果
（1）Fe2+加入量对UV/Fenton体系处理效果的影响：量取废水200mL，先依次投加FeSO4（0.1mol/L）加入量为1.0、1.5、3.0、6.0ml，用浓硫酸调节pH值为3后，置于光反应器内，再边搅拌边依次各加入H2O2（30%）溶液0.3ml，打开光源，反应时间设为20min，反应时间到后取样调pH值至10，离心分离测其各反应时段的吸光度值、CODcr，计算其脱色率及CODcr去除率，可以看出，Fe2+投加量较低时，废水的脱色率与CODcr去除率随Fe2+（0.1mol/L）量的增大而提高，当Fe2+（0.1mol/L）投加量达到约3.0m时，色度去除率达到最大值，CODcr去除率也达到了85.2%以上，此后再增加Fe2+（0.1mol/L）的投加量，脱色率与CODcr的去除率略呈降低趋势。
（2）H2O2加入量对UV/Fenton体系处理效果的影响：量取废水200mL，先各投加一定量的FeSO4（0.1mol/L），用浓硫酸调节pH值为3后，置于光反应器内，再边搅拌边依次加入H2O2（30%）溶液，加入量为0.1、0.3、0.5、0.7、1.0ml，打开光源，反应时间设为20min，反应时间到后调pH值至10，，取样离心分离测其各反应时段的吸光度值、CODcr，当H2O2（30%）的加入量低于）0.3ml，废水的CODcr随H2O2投加量的增加而增大，在投加量达到0.3ml时，COD去除率与脱色率均达到最大值，分别为90.8%与85.2%，此时再增加H2O2用量体系的CODcr去除率与脱色率均呈下降趋势，所以确定H2O2的最佳投加量为0.3ml。
（3）废水初始pH对UV/Fenton体系处理效果的影响：量取废水200mL，先各自投加FeSO4（0.1mol/L）加入量为3.0ml，然后用浓硫酸或NaOH依次调节pH值为1、2、3、4、5、6，置于光反应器内，再边搅拌边依次各加入H2O2（30%）溶液0.3ml，打开光源，反应时间设为20min，反应时间到后调pH值至10，取样离心分离测其各反应时段的吸光度值、CODcr，计算其脱色率及CODcr去除率，可以看出，pH值的改变对体系的处理效率的影响是很大的，当pH在2-3时，体系的处理效率处于较高水平，当pH为3时，CODcr的去除率达到最高，脱色率也达到了较高的去除效果，pH高于3以后，体系的处理效率随pH的升高显著降低，pH达到8后反应基本无法进行。
2.3UV/TiO2法单因素试验结果
（1）光照时间对UV/TiO2体系处理效果的影响：量取废水250ml，TiO2（2.5g/L）投加量为125.0mg，分别设定反应时间为20、40、60、80、100、120、140、160min，取样离心分离测其各反应时段的吸光度值、CODcr，计算其脱色率及CODcr去除率.可以看出，随着反应的进行，脱色率基本保持在50%～60%之间，变化速度并不明显，而CODcr去除率虽然也变化不大，但相对而言，在反应进行到120min左右时，CODcr去除率可达到77.6%，相应的脱色率为57.8%。
（2）废水初始pH值对UV/TiO2体系处理效果的影响：量取废水250mL，在相同的TiO2（2.5g/L）投加量的情况下（125.0mg），不同的初始pH值（1、3、5、7、9、11）条件下进行光催化氧化反应，设定反应时间为120min，达到预定反应时间后，取样离心分离测其各反应时段的吸光度值、CODcr，计算其脱色率及CODcr去除率，当pH值为1～5时CODcr的去除率与脱色率相对比较高。且最佳pH值在2～3左右，当pH值提高到6时，水中有机物的光降解效率可下降到很低水平。
（3）TiO2加入量对UV/TiO2体系处理效果的影响：量取废水200mL，调节废水pH值为3.0，分别加入不同质量的TiO2（0.5g/L），加入量为20.0、50.0、125.0、150.0、200.0mg，设定反应时间为120min，反应时间结束后，取样离心分离测其各反应时段的吸光度值、CODcr，计算其脱色率及CODcr去除率，TiO2（0.5g/L）的加入量对脱色效果是有一定影响的。随着TiO2（0.5g/L）的加入量的增加，脱色率也随着上升，但上升的幅度并不明显，而CODcr去除率并没有明显的去除效果。
3 结论
从这两种高级氧化法处理效果的角度进行比较，由实验结果可知，UV/Fenton体系的处理效果在这两个体系中处理效果相对较好，且反应时间短，速度快，体系二次污染小，是比较理想的造纸废水生化处理水的深度处理方法。
参考文献：
[1]钟萍，林志芬，刘正文等.UV/Fenton氧化法处理废水的原理及影响因素[J].生态科学，2004，23（4）：362-364.
[2]王罗春，闻人勤，丁桓如. Fenton试剂处理难降解有机废水及其应用[J].环境保护科学，2001，27（3）：11-14.
论文作者:黄海山
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第5期
论文发表时间:2019/9/24
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