Fenton高级氧化法处理络合废水

Fenton高级氧化法处理络合废水

梁欣劲

清远市龙湾工业投资有限公司  广东 清远 511800

摘要：以Fenton药剂（硫酸盐+过氧化氢）为氧化剂对络合废水中的总磷进行处理。研究了Fenton药剂对低、高浓度的络合废水的处理效果，投加量、进水pH、多级沉淀和亚铁双氧水的摩尔比对总磷效果的影响。结果表明芬顿工艺处理后经生化池最后出水符合电镀废水的排放标准。说明采用Fenton氧化法处理氧化总磷在电镀废水处理中是可行的。

关键词：化学镍废水；络合废水；芬顿；除磷工艺

电镀废水是全球工人的三大污染工业之一，电镀废水成分复杂，有毒物质种类多，如果不经过处理直接排放会对环境造成严重的污染，危害极大，废水中的铬、镍、铜、镉、锌可通过现有的处理工艺回收，而作为处理对象总磷，主要存在于汽车零部件塑料电镀生产中产生的络合废水中，以络合废水为主。其中含有高浓度的总磷、氨氮及重金属铜镍。络合废水的处理是电镀行业普遍面临的一个难题，选择经济有效的手段是解决这一难题的关键。针对络合废水长期小试检测分析，总磷的70%以上由难以通过化学沉淀法的次磷酸盐和亚磷酸盐构成，根据广东省地方标准《电镀水污染物排放标准》中“表2” 总磷指标排放限值要求，采取一般电镀企业在总磷达标排放存在着较大压力。通过Fenton氧化法处理络合废水高效可行的办法，Fenton法在处理难降解有机污染物时具有独特的优势，是一种很有应用前景的废水处理技术。

一、小试实验过程

(一) 废水来源

取清远市某电镀工艺园废水处理中心，统计2020年第一季度废水处理站络合废水调节池总磷的浓度情况，发现其浓度在80-400mg/L的水平，原水pH在6-7之间。取该公司络合废水调节池水样进行试验，实验所使用的硫酸亚铁溶液浓度为1mol/L，双氧水浓度为30%，原水调节pH使用的是稀硫酸，沉淀前调节pH使用的石灰水（氢氧化钙溶液）。

（二）实验过程与结果

络合废水中的总磷由次氯酸盐、亚磷酸盐和正磷酸盐，其中化学沉淀只能去除正磷酸盐，所以我们通过Fenton法，控制pH在3.0-3.5，依次投入硫酸亚铁溶液和双氧水将次氯酸盐、亚磷酸盐氧化成正磷酸盐，正磷迅速和废水中过量铁离子形成磷酸铁白色沉淀，再将pH调节至10.00左右，将废水中的重金属沉淀下来。

Fenton处理低、高浓度浓度总磷的络合废水实验

实验步骤：取500mL络合原水置于烧杯，用稀硫酸调节原水，然后按照摩尔比投加芬顿药剂，并反应1h，投加石灰水沉淀，取上清液测得一下数据：

表1  低浓度总磷实验结果一览表（单位：mg/L）

表2  高浓度总磷实验结果一览表（单位：mg/L）

由上述表格可以看出，通过Fenton氧化法处理低浓度和高浓度总磷的络合废水，处理后的总磷浓度大约在3mg/L以内的水平。处理后的络合废水排入生化系统，符合生化池的技术要求，经生化废水处理后，总磷的浓度降至在1mg/L以内，

二、Fenton处理工艺的设计

假设日处理络合废水300吨/日，平均每日运行20小时（满负荷24h），则设计处理15 m³/h。以清远市某电镀工艺园废水处理中心废水处理工艺为例。

（一）工艺描述：

废水由络合调节池经泵抽至pH调节池，投加稀硫酸调节pH，在Fenton反应池中投加亚铁和双氧水，反应时间为1小时，接着废水流入后续池组，通过投加石灰、PAC和PAM药剂，使污染物充分混凝，并进入络合沉淀池泥水分离。

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（二）最佳运行条件

1、药剂：30%H2O2，亚铁，硫酸，石灰水，PAM

2、Fenton反应pH：3.0-3.5，络合沉淀pH：10.5-11.0

3、H2O2的投加量为：(2-4L)/m³；FeSO4·7H2O投加量为：(2.78-5.56kg)/m³，按配药浓度计算大约是(45-90L) /m³。

三、可行性分析

(一) 技术可行性分析

Fenton氧化法是在酸性条件下，H2O2在Fe2+存在下生产强氧化能力的·OH，并引发更多的其他活性氧，实现对有机物的降解。这些活性氧进攻有机分子并使其矿化为CO2和H2O等无机物。在反应中产生的·OH是一种非常活跃及非选择性物种，其氧化电位为2.8V，能够引发水溶液中的大部分有机物和还原性无机物进行氧化还原反应而降解，从而有效降低废水中的色度、COD、总磷等，并显著提高废水的可生化性。

(二) 环境可行性分析

所采用的工艺技术合理，技术先进，可以有效减少了处理后废水中总磷超标，避免对外环境污染，过程无危险点，安全可靠，该型技术成熟稳定，无难点，无出现总磷超标事件。方案实施后，无新的污染物产生，不会产生二次污染，对员工的身体无影响。

(三) 经济可行性分析

药剂成本估算：

H2O2的价格按1800元/t计算，FeSO4·7H2O的价格按300元/t计算。则处理每吨废水需要H2O2的费用为：1.8元/kg×3×1.11kg/L（双氧水密度）=5.994元，FeSO4·7H2O的费用为：0.3元/kg×4.17=1.251元。Fenton试剂费用总计：5.994+1.251=7.245元。

而每吨水消耗硫酸和石灰的总费用2~3元，则处理每吨络合废水的药剂总成本约为：10元/t。

四、结论

Fenton氧化法能有效处理废水中的总磷，经前处理生化池出水能符合广东省地方标准《电镀水污染物排放标准》中表2要求。芬顿反应过程中pH在3.0-3.5，控制双氧水和亚铁的摩尔比为4:1，反应时间为1h，沉淀pH控制在10左右，总磷的处理效果为最佳，但考虑到成本与污泥量偏大问题，现场控制应选摩尔比为2:1。采用Fenton氧化法处理氧化总磷在电镀废水处理中是可行的。

参考文献：

[1] 王文星. 电镀废水处理技术研究现状及趋势[J]. 电镀与精饰, 2011, 33

[2] 陈惠国. 论电镀废水治理技术发展动态[J]. 电镀与环保, 2001, 21

[3] 赵璇, 张蓓, 李琛. 电镀废水中有机污染物处理研究进展[J]. 云南化工, 2011, 33

[4] 贾金平 《电镀废水处理技术及工程实例》[J]. 化学工业出版社  出版日期:2004-06-01