芬頓法處理含磷廢水的研究

■ 喬欽

芬頓法處理含磷廢水的研究

■ 喬欽

簡單介紹了去除廢水中磷的幾種主要方法。針對乙炔裝置次氯酸鈉廢水，采用芬頓法+沉淀+兩級過濾方法處理，取得了良好的效果，實現了達標排放。

芬頓法 含磷廢水

安徽天辰化工股份有限公司現有10萬噸/年氯乙烯裝置一套，采用濕法電石法工藝制取乙炔。電石中含有Ca3P2，其與水反應得到PH3，粗乙炔氣中的PH3采用次氯酸鈉氧化工藝去除。粗乙炔氣通過冷卻、加壓，然后在清凈塔內用次氯酸鈉溶液噴淋洗滌，與乙炔氣中的PH3等雜質反應，生成含磷可溶鹽溶于水中，次氯酸鈉溶液在循環洗滌過程中定期排放，以達到去除磷的目的。然而含磷廢水的直接排放，會造成水體富營養化，公司位于巢湖之濱，廢水必須達標排放。GB15581-2016《燒堿、聚氯乙烯工業污染物排放標準》規定總磷間接排放限值為5.0mg/L。公司每天排放次氯酸鈉廢水600～800m3，水質CODcr約500mg/L，總磷含量40～80mg/L，其中有機磷約占50%，間接排放成本較高，給公司帶來較大的成本負擔。

1.廢水除磷技術綜述

國內外廢水除磷技術主要可分為生物法和物化法兩大類。

生物法除磷主要是利用微生物的新陳代謝作用，使廢水中溶解性或微細分散狀態的污染物降解為無害物質，利用聚磷菌在好氧環境中攝取的磷量比在厭氧環境中釋放的磷多，通過排放剩余污泥的方法達到除磷的目的。生物法對水體的營養物質、pH值、溫度、鹽分有一定的要求。生物法在對有機磷的去除效果較好，但對無機磷的去除效果相對較差。

物化法除磷含離子交換法、沉淀法、氧化法等。

（1）離子交換法利用多孔性的陰離子交換樹脂，選擇性的去除廢水中的磷。（2）沉淀法主要是通過加入金屬陽離子與可溶磷酸根反應得到不溶性磷酸鹽，以達到去除磷的目的。常用的有鋁鹽、鐵鹽和鈣鹽等。（3）氧化法是利用強氧化性的化合物或基團將含磷物質尤其是有機含磷物氧化成無機磷酸鹽。

2.工藝介紹

生物法對無機磷的去除效果并不理想；離子交換法對廢水的含鹽量要求較高，而且選擇性差，達標處理成本很高；沉淀法對有機磷的處理效果較差。結合公司廢水含磷實際情況，經過長期實驗驗證，單一的處理方案均不能有效的去除廢水中的磷，而采用芬頓法與沉淀法結合的方式能達到預期的目的。

芬頓法是一類通過雙氧水和亞鐵離子產生羥基自由基，然后利用其強氧化性與有機污染物發生開環、加成、取代、電子轉移等反應，使有機物降解，轉化為無毒無害的小分子物質。OH·的標準氧化還原電位為2.8V，僅次于氟原子。芬頓法中催化劑廉價易得，操作簡捷，因此廣泛應用于工業生產中，但高鹽環境中，芬頓法的反應速度和效率均有明顯的下降。芬頓法可能的反應機理如下：

公司采用芬頓+沉淀+兩級過濾工藝。芬頓反應的控制要點是溶液的pH值，雙氧水和亞鐵鹽的加入量；經過氧化處理后的廢水進入混凝沉淀池，加入金屬鹽、絮凝劑等，形成顆粒狀凝聚物，并不斷的吸附增大，較大程度實現固液分離，經過混凝沉淀后的污泥進入板框壓濾，外運處理；后續采用兩級過濾工藝，吸附廢水中殘留的小分子有機物等，進一步降低廢水的TP、COD、SS等指標。最終使廢水達到CODcr≤50mg/L，TP≤0.5mg/L。工藝流程如下：

3.運行結果

裝置處理廢水的效果好壞關鍵在于羥基自由基的有效含量是否最優。關鍵要點在于：一是通過對待處理水質進行準確分析，并計算合適的芬頓試劑的投料量和投料比例，投料比例不合適會導致除磷效果差，而投料過量會導致出水COD偏高；二是亞鐵鹽應充分溶解后，再緩慢加入雙氧水；三是雙氧水的加料速度不宜過快或過慢，過快會導致產生泡沫，而過慢則會導致處理效果變差。

裝置連續運行過程中，定期抽取處理前和處理后廢水樣品進行分析檢測。

處理前廢水水質檢測結果如下：

項 目 檢測結果1 檢測結果2 檢測結果3 檢測結果4 檢測結果5 指 標pH 7.0 9.0 8.0 7.0 8.0 7.0～9.0 CODcr 132 mg/l 492 mg/l 365 mg/l 257 mg/l 425 mg/l 500mg/l硫化物 0.8 mg/l 0.9 mg/l 0.7 mg/l 0.8 mg/l 0.8 mg/l 1.0 mg/l TP 57 mg/l 44 mg/l 43 mg/l 25 mg/l 36 mg/l 60mg/l

處理后水質檢測結果如下：

項 目 檢測結果1 檢測結果2 檢測結果3 檢測結果4 檢測結果5 指 標pH 7.0 9.0 8.0 7.0 8.0 7.0～9.0 CODcr 13 mg/l 42 mg/l 36 mg/l 27 mg/l 45 mg/l ≤50mg/l硫化物 0.3 mg/l 0.2 mg/l 0.1mg/l 0.5 mg/l 0.2 mg/l ≤0.5 mg/l TP 0.32 mg/l 0.50 mg/l 0.44 mg/l 0.25 mg/l 0.14 mg/l ≤0.5mg/l

從以上結果裝置試運行效果看，裝置運行操作方便，控制穩定，處理后水質達到GB15581-2016《燒堿、聚氯乙烯工業污染物排放標準》中規定的水污染物特別排放限值的要求。年減少排放P約1.8噸。

4.結語

裝置投資成本約110萬元，每噸廢水處理成本約3.5元/噸，年處理成本約84萬元。合肥循環經濟示范園園區污水廠對廢水中磷指標實行階梯收費，當廢水中磷含量≤0.5mg/L時，廢水的接收價格在1元/噸，當廢水中磷含量≥12mg/L時，廢水的接收價格在6元/噸以上。廢水經本裝置處理后排放，每年可節約排污費用約120萬元。

綜上，芬頓法+沉淀+兩級過濾工藝廢水處理裝置較好的對乙炔裝置次氯酸鈉廢水中磷進行了處理，實現了達標排放，減少了對環境的污染，增加了企業一定的經濟效益和社會效益。

（作者單位：安徽天辰化工股份有限公司）

（編輯：王鵬）