工業(yè)廢水COD去除工藝

工業(yè)廢水是我國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)在生產(chǎn)過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，其引起的環(huán)境污染問題極其嚴(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。

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，全國每年排放磷化鋁殘?jiān)牧考s為5萬噸。磷化鋁經(jīng)過無害化處理后殘?jiān)泻屑s70%的氫氧化鋁，具有回收和綜合利用的價(jià)值。如何將磷化鋁處置殘?jiān)兒槔彩俏U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，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)廢水來自某化工淺處理后廢水，pH=6.65，COD=1380mg/L。磷化鋁殘?jiān)鼇碜阅晨萍脊?，?jīng)過無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。

通過簡(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。

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。混凝是污水處理的重要方法之一，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鹽來進(jìn)行混凝沉淀處理工業(yè)廢水。

2、過程與討論

2.1 離心預(yù)處理時(shí)間對(duì)去除COD的影響

取廢水50g，置于離心管中，分別進(jìn)行離心5，10，15，20，25min后過濾。過濾后檢測(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15min后，COD去除率基本不變。故預(yù)處理時(shí)間選擇15min。

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15min后過濾。取過濾廢水300g，根據(jù)表2加入聚鋁和磷化鋁處置殘?jiān)?span style="font-family: Calibri;">;充分?jǐn)嚢?，并加?span style="font-family: Calibri;">1%PAM1g，攪拌15min，靜置20min;過濾后檢測(cè)廢水的COD含量，結(jié)果見表2。

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15g時(shí)，體系COD去除率達(dá)53%，隨后加大磷化鋁殘?jiān)昧?span style="font-family: Calibri;">COD去除率基本不變。同時(shí)，隨著磷化鋁處置殘?jiān)尤肓康脑黾樱瑥U水COD去除率隨之增加。當(dāng)磷化鋁處置殘?jiān)尤肓繛?span style="font-family: Calibri;">30g時(shí)，體系COD去除率達(dá)56%(其COD去除率相當(dāng)于加入15g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)?span style="font-family: Calibri;">(4%)?？梢?，磷化鋁處置殘?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15min后過濾。取過濾廢水300g，根據(jù)表3加入芬頓試劑;充分?jǐn)嚢瑁磻?yīng)120min，并加入1%PAM2g，靜置20min;過濾后檢測(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。

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15min后過濾。取過濾工業(yè)廢水300g，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)120min，并加入1%PAM2g，靜置20min;過濾后檢測(cè)廢水的COD含量，結(jié)果如圖2所示。

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15min后過濾。取過濾廢水300g，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)5，10，15，20，25，30，35，40g;充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)120min，加入磷化鋁處置殘?jiān)?span style="font-family: Calibri;">30g，并加入1%PAM3g，充分?jǐn)嚢桁o置20min;過濾后檢測(cè)廢水的COD含量，結(jié)果如圖3所示。

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15g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15min后過濾。取過濾廢水300g，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)15g;充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)30，60，90，120，150，180，210，240min，加入磷化鋁處置殘?jiān)?span style="font-family: Calibri;">30g，并加入1%PAM3g，充分?jǐn)嚢桁o置20min，過濾后檢測(cè)廢水的COD含量。

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)120min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120min。

3、結(jié)論

通過離心預(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15min預(yù)處理后過濾，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120min，磷化鋁處置殘?jiān)尤肓繛?span style="font-family: Calibri;">10%~15%，0.1%PAM加入量為1%~2%的條件下，廢水中COD從1380mg/L降至165.6mg/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(200mg/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)廢水過程中，不僅作為氧化劑，也發(fā)揮出一定的絮凝沉淀作用。（來源：云南大地豐源環(huán)保有限公司，云南大地綠坤環(huán)保科技有限公司）