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化学热磨机械浆(CTMP)废液含有多种有机污染物,主要是木素降解产物、半纤维素降解产物以及抽提物等物质,其中一部分是毒性污染物,废液浓度高,色度深,处理难度大。目前国内外普遍采用生化法处理,但是效果不太理想,处理后出水未能达标排放。废水处理技术制约着CTMP技术的发展,是造纸工业必须解决的重要问题之一。
本论文提出采用动态复合电解法处理桉木CTMP制浆废水,研究了有机污染物的降解去除效果以及脱色效果,对动态复合电解法降解去除有机污染物和脱色的机理进行了初步探讨。目的是为CTMP制浆废水处理探索一条新途径,以促进制浆造纸清洁生产技术的发展。
首先模拟CTMP制浆生产过程,获取桉木CTMP制浆废水,分析废水的水质特性、污染状况和生物可处理性。制浆工艺条件对水质有较大的影响,不同的制浆设备和工艺条件,废水水质差异很大。总的来说,桉木CTMP制浆废水有机污染物浓度很高,色度很深,可生化性一般。且加药量越大,污染越严重,有机物浓度越高,色度也较深。
对实验室获取的模拟桉木CTMP制浆废水,分别进行了微电池电解和动态复合电解间歇处理实验。研究了有机污染物降解去除效果及脱色效果,分析了影响废水处理效果的几个因素。在一定条件下,微电池电解法和动态复合电解法处理桉木CTMP制浆废水效果良好,COD<,cr>去除率>50%,色度去除率>90%,并可有效提高废水的可生化性。对比微电解法和动态复合电解法的处理效果,废水pH值对处理效果有很大的影响,当废水pH值较高时,动态复合电解法的处理效果明显高于微电解法的处理效果,对于碱性的桉木CTMP制浆废水,处理时可以减少酸的用量,节省成本。
在动态复合电解法处理桉木CTMP制浆废水间歇处理实验的基础上,设计了动态复合电解反应器和桉木CTMP制浆废水动态复合电解连续处理实验流程。对实验流程进行了较长时间的废水连续处理实验,出水质量比较稳定,COD<,cr>去除率>55%,脱色效果显著,脱色率>90%。实验过程中,未发现反应器中铁屑板结的现象,反应材料可以反复使用,表明反应器的结构设计和填料选择可有效防止铁屑板结,处理效果良好。
最后,运用红外光谱技术和气相色谱—质谱联用技术,分别检测CTMP制浆废水和动态复合电解法处理后出水中所含有的有机污染物质,初步探索动态复合电解法脱色和降解有机污染物的机理。分析结果表明,废水经过动态复合电解处理,芳香族类化合物的种类和相对含量减少,非芳香族类化合物的相对含量显著增加,表明废水处理过程的电催化氧化还原作用,使芳香族化合物的结构及其联接键发生断裂破坏,产生了多种非芳香族的有机物成分,将难生物降解的芳香族类化合物降解为较容易生化降解的非芳香族类化合物,使废水的毒性降低,并有效提高了废水的可生化性。