段佑順，喬愛平，李行德，2，任雪嬌，2**

(1.云南大地豐源環(huán)保有限公司，云南 昆明 650401；2.云南大地綠坤環(huán)?？萍加邢薰荆颇?昆明 650401)

工業(yè)廢水是我國(guó)水體的主要污染源之一。工業(yè)廢水的處理還未得到徹底的解決，尤其是各大化工行業(yè)(石油、冶金、制藥、印染等)[5]在生產(chǎn)過(guò)程中排放的高濃度難降解的高COD廢水，此類廢水水質(zhì)非常復(fù)雜，且難以被生物降解[6]，其引起的環(huán)境污染問(wèn)題極其嚴(yán)峻。因此，化工廢水進(jìn)行高效、經(jīng)濟(jì)的研究處理是一件非常有意義和價(jià)值的事情[4]。

磷化鋁被廣泛用于糧食、種子、藥材、煙草等物品的薰蒸殺蟲、滅鼠，全國(guó)每年排放磷化鋁殘?jiān)牧考s為5萬(wàn)噸[1]。磷化鋁經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理后殘?jiān)泻屑s70%的氫氧化鋁[1]，具有回收和綜合利用的價(jià)值[1-2]。如何將磷化鋁處置殘?jiān)兒槔?，也是危廢行業(yè)研究的重要課題之一。

本著以廢治廢 ，綜合利用的目的[6]，尋找一種高效、經(jīng)濟(jì)的COD去除方法變得尤為重要。本文采用芬頓試劑結(jié)合磷化鋁處置殘?jiān)M(jìn)行COD的去除實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了以廢治廢的目的。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

工業(yè)廢水來(lái)自某化工淺處理后廢水，pH=6.65,COD=1380mg/L。磷化鋁殘?jiān)鼇?lái)自某科技公司，經(jīng)過(guò)無(wú)害化處置后用于該實(shí)驗(yàn)，其主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鈣及少量磷酸鹽，pH=11.34。聚合氯化鋁(工業(yè)級(jí))，雙氧水(工業(yè)級(jí))，硫酸亞鐵(工業(yè)級(jí))，生石灰，硫酸(工業(yè)級(jí))，PAM為市售聚丙烯酰胺。雷磁JB-1攪拌器，TDL-50臺(tái)式大容量離心機(jī)。

1.2 試驗(yàn)流程及原理

工業(yè)廢水試驗(yàn)流程圖如圖1所示。

圖1 工業(yè)廢水試驗(yàn)流程圖

通過(guò)簡(jiǎn)單的離心分離，將水跟有機(jī)物進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的預(yù)處理，然后進(jìn)行過(guò)濾去除廢水中的部分有機(jī)物，再利用芬頓試劑進(jìn)行氧化處理。芬頓試劑主要是由Fe2+和H2O2按照一定的比例進(jìn)行混合，其具有很強(qiáng)的氧化性。在Fe2+的作用下，H2O2會(huì)分解成為羥基自由基。羥基自由基具有很強(qiáng)的氧化性，可以將有機(jī)廢水中的大部分有機(jī)物進(jìn)行分解，進(jìn)而達(dá)到COD的去除[7]。

磷化鋁處置殘?jiān)泻写罅康匿X鹽，可以配合PAM的使用，達(dá)到混凝沉淀的效果?；炷俏鬯幚淼闹匾椒ㄖ?，適用于各種工業(yè)廢水的處理，既可以去除廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)，還可以對(duì)廢水進(jìn)行除油和脫色。工業(yè)廢水中大多有機(jī)物都呈膠態(tài)或懸浮態(tài)，因此也可以利用磷化鋁處置殘?jiān)械匿X鹽來(lái)進(jìn)行混凝沉淀處理工業(yè)廢水[6]。

2 過(guò)程與討論

2.1 離心預(yù)處理時(shí)間對(duì)去除COD的影響

取廢水 50 g，置于離心管中，分別進(jìn)行離心5,10,15,20，25 min 后過(guò)濾。過(guò)濾后檢測(cè)廢水的COD含量，結(jié)果見表1。

由表1可知，離心預(yù)處理可以去除部分有機(jī)物，隨著離心預(yù)處理時(shí)間的增加，COD去除率也隨之增加。當(dāng)離心預(yù)處理時(shí)間達(dá)到 15 min 后，COD去除率基本不變。故預(yù)處理時(shí)間選擇 15 min。

表1 離心預(yù)處理時(shí)間對(duì)去除COD的影響研究

2.2 磷化鋁處置殘?jiān)c聚合氯化鋁去除COD的對(duì)比

將廢水進(jìn)行簡(jiǎn)單離心 15 min 后過(guò)濾。取過(guò)濾廢水 300 g，根據(jù)表2加入聚鋁和磷化鋁處置殘?jiān)?；充分?jǐn)嚢瑁⒓尤?1% PAM 1 g，攪拌 15 min，靜置 20 min；過(guò)濾后檢測(cè)廢水的COD含量，結(jié)果見表2。

表2 磷化鋁處置殘?jiān)c聚合氯化鋁去除COD的對(duì)比試驗(yàn)研究

由表2可知，隨著聚鋁加入量的增加，廢水COD去除率隨之增加。當(dāng)聚鋁加入量為 15 g 時(shí)，體系COD去除率達(dá)53%，隨后加大磷化鋁殘?jiān)昧緾OD去除率基本不變。同時(shí)，隨著磷化鋁處置殘?jiān)尤肓康脑黾?，廢水COD去除率隨之增加。當(dāng)磷化鋁處置殘?jiān)尤肓繛?30 g 時(shí)，體系COD去除率達(dá)56%(其COD去除率相當(dāng)于加入 15 g 的聚鋁)，隨后加大聚鋁用量COD去除率基本不變。當(dāng)同時(shí)加入聚鋁和磷化鋁處置殘?jiān)鼤r(shí)，COD去除率僅達(dá)60%，略大于單獨(dú)加入聚鋁和磷化鋁處置殘?jiān)?4%)?？梢姡谆X處置殘?jiān)梢蕴娲垆X，但是由于磷化鋁處置殘?jiān)泻写罅繗溲趸}，使得處置后廢水體系pH值略大。

2.3 硫酸亞鐵與雙氧水質(zhì)量比對(duì)COD去除效果的影響

將廢水進(jìn)行簡(jiǎn)單離心 15 min 后過(guò)濾。取過(guò)濾廢水 300 g，根據(jù)表3加入芬頓試劑；充分?jǐn)嚢?，反?yīng) 120 min，并加入1%PAM 2 g，靜置 20 min；過(guò)濾后檢測(cè)廢水的COD含量，結(jié)果見表3。

由表3看出，芬頓試劑配比對(duì)COD去除有顯著的影響，當(dāng)雙氧水質(zhì)量不變，增加硫酸亞鐵的添加量時(shí)COD去除率先降低后不變；當(dāng)硫酸亞鐵質(zhì)量不變，增加雙氧水的添加量時(shí)COD去除率隨之升高；當(dāng)硫酸亞鐵與雙氧水質(zhì)量比達(dá)到1∶2時(shí)，COD去除率最高，往后幾乎不變。故選擇硫酸亞鐵與雙氧水質(zhì)量比為 1∶2。

表3 硫酸亞鐵與雙氧水質(zhì)量比對(duì)COD去除效果的影響試驗(yàn)探究

2.4 芬頓試劑在不同pH值下對(duì)COD去除效果的影響

將廢水進(jìn)行簡(jiǎn)單離心 15 min 后過(guò)濾。取過(guò)濾工業(yè)廢水 300 g，利用生石灰、硫酸調(diào)節(jié)體系pH值分別為1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,并分別加入芬頓試劑；充分?jǐn)嚢?，反?yīng) 120 min，并加入1%PAM 2 g，靜置 20 min；過(guò)濾后檢測(cè)廢水的COD含量，結(jié)果如圖2所示。

圖2 芬頓試劑在不同pH值下對(duì)COD去除效果的影響

由圖2看出，pH值對(duì)芬頓試劑去除COD的影響顯著。首先，隨著pH值的升高,COD去除率也隨之增加，當(dāng)pH值升高至3～4時(shí),COD去除率最高；之后隨著pH值升高，COD去除率開始降低。同理，出水COD濃度首先也隨著pH值的升高而降低，當(dāng)pH值升至3～4時(shí)，COD出水濃度最低；之后隨著pH值的升高，出水COD濃度開始升高。故選擇芬頓氧化最佳pH值為3～4。

2.5 芬頓試劑加入量對(duì)COD去除效果的影響

將廢水進(jìn)行簡(jiǎn)單離心 15 min 后過(guò)濾。取過(guò)濾廢水 300 g，利用硫酸調(diào)節(jié)體系pH值為3～4,分別加入芬頓試劑(硫酸亞鐵和雙氧水質(zhì)量比=1∶2)5,10,15,20,25,30,35,40 g；充分?jǐn)嚢璺磻?yīng) 120 min，加入磷化鋁處置殘?jiān)?30 g，并加入1%PAM 3 g，充分?jǐn)嚢桁o置 20 min；過(guò)濾后檢測(cè)廢水的COD含量，結(jié)果如圖3所示。

圖3 芬頓試加入量對(duì)COD去除效果的影響

由圖3看出，芬頓試劑加入量對(duì)體系COD去除影響顯著，隨著芬頓試劑加入量的增加，COD去除率也隨之增加；當(dāng)芬頓試劑加入量為 15 g 時(shí)，COD去除率達(dá)到最大；之后，隨著芬頓試劑量的增加，COD去除率基本不變。故芬頓試劑添加量選擇為廢水量的5%～10%。

2.6 氧化時(shí)間對(duì)COD去除效果的影響

將廢水進(jìn)行簡(jiǎn)單離心 15 min 后過(guò)濾。取過(guò)濾廢水 300 g，利用硫酸調(diào)節(jié)體系pH值為3～4,加入芬頓試劑(硫酸亞鐵和雙氧水質(zhì)量比=1∶2)15 g；充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)30,60,90,120,150,180,210,240 min，加入磷化鋁處置殘?jiān)?30 g，并加入1%PAM 3 g，充分?jǐn)嚢桁o置 20 min，過(guò)濾后檢測(cè)廢水的COD含量。

圖4 芬頓試氧化時(shí)間對(duì)COD去除效果的影響

由圖4看出，芬頓試劑氧化時(shí)間對(duì)COD去除影響顯著，隨著氧化時(shí)間的增加，COD 去除率也隨之增加；當(dāng)氧化時(shí)間到達(dá) 120 min 時(shí)，COD去除率最高；之后，隨著氧化時(shí)間的增加，COD去除率基本不變。故芬頓試劑氧化時(shí)間為 120 min。

3 結(jié)論

通過(guò)離心預(yù)處理，芬頓試劑氧化，再結(jié)合磷化鋁處置殘?jiān)辛畠r(jià)氫氧化鈣、氫氧化鋁的利用，在特定條件下可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水中COD的去除。此方法不僅節(jié)約成本，還達(dá)到以廢治廢的目的。

1)在含COD廢水體系中磷化鋁處置殘?jiān)灸艽婢垆X的使用，磷化鋁處置殘?jiān)尤肓繛閺U水量的10%，而聚鋁加入只需為廢水量的5%。但磷化鋁處置殘?jiān)泻写罅繗溲趸}，加入后廢水體系可以少加或者不加石灰，將pH值從3～4調(diào)制為7～8，而只加入聚鋁時(shí)需要再添加石灰進(jìn)行調(diào)節(jié)pH值。

2)含COD廢水經(jīng)離心 15 min 預(yù)處理后過(guò)濾，在pH為3～4，芬頓試劑(硫酸亞鐵質(zhì)量∶雙氧水質(zhì)量=1∶2)加入量為5%～10%，氧化時(shí)間 120 min，磷化鋁處置殘?jiān)尤肓繛?0%～15%，0.1% PAM加入量為1%～2%的條件下，廢水中COD從 1380 mg/L 降至 165.6 mg/L，COD去除率達(dá)88%。處理后的廢水中COD含量小于GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中COD(200 mg/L)的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

3)芬頓試劑在處理含COD廢水的過(guò)程中，產(chǎn)生的二價(jià)鐵或在反應(yīng)后端產(chǎn)生的三價(jià)鐵，都能與氫氧化物反應(yīng)生成絡(luò)合物，這些絡(luò)合物具有絮凝、沉淀的功能。芬頓試劑在處理工業(yè)廢水過(guò)程中，不僅作為氧化劑，也發(fā)揮出一定的絮凝沉淀作用。