總磷對(duì)Fenton氧化法處理工業(yè)廢水的影響

為滿足廣東某鋰電池電極材料生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展需求，建設(shè)了鋰電池正極材料，主要包括三元材料前驅(qū)體、磷酸亞鐵鋰、磷酸錳鋰等。這種正極材料屬于高端精細(xì)化學(xué)品，因此在其生產(chǎn)過(guò)程中排放了大量含有正磷酸鹽、重金屬錳、鋰等污染物的有毒有害工業(yè)廢水。該工業(yè)廢水的排放導(dǎo)致原污水處理系統(tǒng)的出水指標(biāo)TP和COD超標(biāo)。同時(shí)，當(dāng)?shù)卣笃髽I(yè)污水處理站全面達(dá)標(biāo)升級(jí)，要求企業(yè)出水主要控制指標(biāo)達(dá)到廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26—2001)第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何調(diào)整和優(yōu)化企業(yè)原有污水處理站的處理工藝是企業(yè)面臨的迫切問(wèn)題，本研究的研究成果對(duì)企業(yè)影響很大。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1材料和試劑

所有藥品均購(gòu)自國(guó)藥化學(xué)試劑有限公司..實(shí)驗(yàn)廢水來(lái)自廣東某鋰電池電極材料生產(chǎn)企業(yè)的排放池廢水，COD: 421.2 mg/L，NH3-N: 8.3 mg/L，TP: 121.2 mg/L。

1.2測(cè)試分析方法

水質(zhì)指標(biāo)按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)的分析方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 cod和TP的去除

取一定量的300mL廢水，加入一定量的氫氧化鈣，用硫酸調(diào)節(jié)pH值，加入一定量的過(guò)氧化氫和七水硫酸亞鐵，在室溫下反應(yīng)一定時(shí)間后，用氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH值至8左右，測(cè)定廢水中的COD和TP，計(jì)算出污染物指標(biāo)D的去除率:D = C/C = 1-C/C，其中，C、C、Q分別為初始、去除和反應(yīng)時(shí)間T時(shí)的污染物指標(biāo)濃度。

2.結(jié)果和討論

2.1總磷對(duì)Fenton氧化法COD去除率的影響

取300mL廢水，通過(guò)加入不同量的氫氧化鈣控制總磷含量，然后加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH至3，加入0.45g七水硫酸亞鐵，溶解后加入0.9mL過(guò)氧化氫，反應(yīng)3小時(shí)，中和氫氧化鈣至pH 8，測(cè)試廢水中COD和TP的含量。

如圖1所示，廢水中總磷的含量直接影響芬頓氧化工藝對(duì)該工業(yè)廢水中COD的去除效率。廢水中總磷含量越高，廢水中COD的去除效率越低。當(dāng)廢水中總磷含量高于100mg/L時(shí)，COD的去除率低于10%，而當(dāng)總磷含量低于20mg/L時(shí)，廢水中COD的去除率高于80%。當(dāng)加入七水硫酸亞鐵時(shí)，溶解的Fe2+立即與PO4-反應(yīng)生成Fe3(PO4)2，溶度積Ksp = 1.0×10-36。所以反應(yīng)比較迅速，導(dǎo)致Fenton反應(yīng)體系中與過(guò)氧化氫生成-OH的亞鐵離子催化劑迅速減少，說(shuō)明廢水中COD的去除率降低。

2.2 pH對(duì)Fenton氧化催化效果的影響

反應(yīng)過(guò)程如2.1所示。通過(guò)加入過(guò)量的氫氧化鈣將廢水中總磷的含量控制在0.5mg/L以下，然后加入稀硫酸調(diào)節(jié)不同的pH值。其他參數(shù)在2.1中描述。測(cè)試了廢水中COD和TP的含量。

如圖2所示，芬頓氧化系統(tǒng)中的反應(yīng)pH直接影響廢水中COD的去除。pH范圍高于4時(shí)，廢水COD去除率小于50%，出水COD約為200mg/L，不符合該企業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。Fenton氧化體系pH值低于3時(shí)，COD去除率高于80%，COD低于90mg/L，符合企業(yè)提出的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3過(guò)氧化氫用量對(duì)催化效果的影響

反應(yīng)步驟和參數(shù)參考2.2，改變廢水中雙氧水的投加參數(shù)，測(cè)試廢水中COD和TP的含量。

如圖3所示，芬頓氧化體系中過(guò)氧化氫的投加量直接影響廢水中COD的去除。對(duì)于該廢水，當(dāng)雙氧水投加量高于3mL/L時(shí)，廢水中COD的去除率穩(wěn)定高于80%，出水COD含量低于90mg/L，符合企業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4硫酸亞鐵用量對(duì)催化效果的影響

有關(guān)反應(yīng)步驟和參數(shù)，請(qǐng)參考2.2。改變廢水中七水硫酸亞鐵的投加參數(shù)，測(cè)試廢水中COD和TP的含量。

如圖4所示，芬頓氧化系統(tǒng)中硫酸亞鐵的投加量直接影響廢水中COD的去除。對(duì)于該廢水，當(dāng)過(guò)氧化氫投加量高于1.5mg/L時(shí)，該廢水COD去除率高于80%，出水COD含量低于90mg/L，符合企業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)七水硫酸亞鐵用量過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致固體廢物產(chǎn)量和處理成本的增加。因此，雙氧水和硫酸亞鐵的合理投加量應(yīng)在廢水水質(zhì)的去除效果、二次污染和處理成本之間權(quán)衡利弊。

3.結(jié)論

鋰電池電極材料生產(chǎn)企業(yè)的工業(yè)廢水，處理工藝路線為:鈣沉淀+Fenton氧化工藝，氫氧化鈣投加量為0.55g/L，雙氧水投加量為3mL/L，七水硫酸亞鐵投加量為1.5g/L，反應(yīng)pH為3，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，出水COD小于90mg/L，TP小于0.5mg/L，出水主要控制指標(biāo)達(dá)到廣東省《水

廢水中總磷的含量直接影響Fenton氧化法對(duì)該工業(yè)廢水中COD的去除效率。當(dāng)廢水中總磷含量高于100mg/L時(shí)，COD的去除率低于10%，而當(dāng)總磷含量低于20mg/L時(shí)，廢水中COD的去除率高于80%。(來(lái)源:南京大學(xué)鹽城環(huán)保技術(shù)與工程研究院、江蘇省工業(yè)技術(shù)研究院水環(huán)境工程技術(shù)研究所)

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