高濃度高色度偏二甲肼廢水處理實驗研究

孫劍宇 孟圈昌

摘 要：偏二甲肼廢水的水質(zhì)復(fù)雜易變，針對高濃度、高色度偏二甲肼廢水，進(jìn)行了快速處理實驗研究。以化學(xué)氧化法為主，選取多種化學(xué)藥劑進(jìn)行實驗，確定了漂粉精-濃硫酸氧化法的處理方案，在200L廢水處理1.5h后保持pH值為中性，實現(xiàn)偏二甲肼去除97.3%、COD去除96.9%的效果，色度降至13倍，良好滿足了后續(xù)處理要求。

關(guān)鍵詞：高濃度高色度;偏二甲肼廢水;實驗研究

中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 概述

偏二甲肼廢水是一種以其本身及氧化分解產(chǎn)物為主的混合廢水，主要來自化工排放和火箭發(fā)動機試車試驗排放兩個部分，具有濃度變化范圍廣、水量波動大的特點。同時，廢水成分復(fù)雜，容易受外來物質(zhì)、水體溫度等環(huán)境因素影響而發(fā)生化學(xué)變化，一定程度上增加了廢水的處理難度[2]。針對某高濃度、高色度偏二甲肼廢水，本研究工作找到了一種快速、有效的處理方法，即漂粉精-濃硫酸氧化法對其進(jìn)行處理，取得了較好的效果。

2 處理實驗方案研究

2.1 廢水水質(zhì)分析

據(jù)分析，高濃度、高色度偏二甲肼廢水水質(zhì)為外觀紫紅色，pH7.1，偏二甲肼168.0mg/L，COD659.4mg/L，色度5738倍。初步分析廢水顯紫紅色原因可能是外來物質(zhì)溶于水后，在pH值中性條件下呈紫紅色，或者是外來物質(zhì)與污染物反應(yīng)生成顯色基團(tuán)所致。同時廢水為高濃度偏二甲肼廢水，所以迅速找到一種快速、有效的脫色處理方法最為重要。

2.2 處理方法比選

常規(guī)廢水脫色處理方法有物理吸附法、化學(xué)氧化法與混凝絮凝法。

（1）物理吸附法：利用多孔、高比表面積的特點吸附有色物質(zhì)，處理快速有效但容易二次污染。常用藥劑為活性炭、活性氧化鋁等。

（2）化學(xué)氧化法：氧化破壞有色物質(zhì)共軛體系或發(fā)色基團(tuán)，處理快速有效、結(jié)果不可逆。常用藥劑為濃硫酸、過氧化氫、漂粉精等。

（3）混凝絮凝法：利用壓縮雙電層、吸附架橋、凝聚沉淀去除破壞封閉污染物親水基團(tuán)，混凝分離去除色度，處理水中污染物去除效果差，成本高、不利于小規(guī)模應(yīng)用。常用藥為劑金屬鹽類無機離子試劑、合成高分子有機物等。

從脫色處理效率角度出發(fā)，混凝絮凝法處理廢水耗時長，無法作為主要處理方法。而物理吸附法與化學(xué)氧化法均能實現(xiàn)廢水的快速處理。

從處理效果角度出發(fā)，使用物理吸附法處理廢水后的飽和吸附材料如何進(jìn)一步處理將成為新的問題，且容易在收集、運輸過程中造成對環(huán)境的二次污染。相較之下，化學(xué)氧化法處理廢水后結(jié)果不可逆，不會出現(xiàn)二次污染的問題。

從后續(xù)處理的角度出發(fā)，需要合理設(shè)計選取化學(xué)氧化藥劑，保證處理后廢水pH值在7-8的范圍內(nèi)且偏二甲肼濃度低于30mg/L，利于廢水的后續(xù)處理[9]。

3 實驗與計算

3.1 試劑及儀器

試劑：氫氧化鈉（NaOH），分析純;濃硫酸（H2SO4）;漂粉精，粒徑0.3-0.6mm;過氧化氫（H2O2），30wt%。

儀器：電子天平，賽多斯股份公司（德國）。

3.2 實驗步驟與結(jié)果

對廢水用500mL玻璃瓶進(jìn)行單獨采樣，充滿并密封。再分別量取40mL廢水分別置于5個100mL燒杯中，標(biāo)號后進(jìn)一步實驗處理。

3.2.1 氫氧化鈉

向1號燒杯持續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，廢水顏色無變化，經(jīng)測定pH值從7.1升至12.4。說明廢水中的顯色物質(zhì)在pH值堿性條件下無法脫色。

3.2.2 濃硫酸

將濃硫酸沿器壁緩慢滴入2號燒杯，玻璃棒不斷攪拌，至滴入1mL時，紫紅色廢水變淡黃色，色度為52倍，說明顯紫紅色物質(zhì)發(fā)生變化，但偏二甲肼濃度為152.5mg/L，變化不大，同時pH值從7.1降至2.6。說明可能存在酸性條件下脫色的物質(zhì)，或者因濃硫酸氧化后脫色。

3.2.3 漂粉精

緩慢添加漂粉精0.31g于3號燒杯中，紫紅色廢水變淺白色，色度為42倍。結(jié)果驗證了該有色物質(zhì)能被氧化去除，同時偏二甲肼也被去除，濃度為6.3mg/L，但是處理后pH值為11.8，不利于后續(xù)處理。

3.2.4 過氧化氫

滴加過氧化氫于4號燒杯中，紫紅色廢水顏色變淺，色度為1692倍，進(jìn)一步驗證了氧化脫色機理，但是脫色投藥體積比超過1：1，不利于實際應(yīng)用。

3.2.5 濃硫酸和漂粉精

為了實現(xiàn)脫色的同時可調(diào)節(jié)pH值至后續(xù)處理工藝進(jìn)水要求，添加0.23g漂粉精于5號燒杯中，再攪拌滴加0.11mL濃硫酸，pH值調(diào)節(jié)至7.5，此時廢水變清澈透明，色度為21倍，脫色效果最佳，同時偏二甲肼濃度為5.1mg/L。

3.3 結(jié)果計算

根據(jù)實驗結(jié)果，得到漂粉精和濃硫酸投加量計算公式如下：

式中：X——漂粉精實際投加量，單位（t）;

m——小試投加漂粉精質(zhì)量，單位（g）;

a——放大系數(shù)，5×106;

s——系統(tǒng)誤差系數(shù)，1.05

式中：Yn——濃硫酸實際投加量，單位（t）;

mn——小試投加濃硫酸質(zhì)量，單位（g）;

ρ——濃硫酸密度，1.84 （g/cm3）;

a——放大系數(shù)，5×106;

s——系統(tǒng)誤差系數(shù)，1.05;

4 處理效果

根據(jù)研究結(jié)果，對200L高濃度、高色度偏二甲肼廢水進(jìn)行放大實驗：投加漂粉精1.2kg，攪拌反應(yīng)30min后投加濃硫酸0.33kg，再反應(yīng)1h即可。處理后偏二甲肼濃度從168mg/L降至4.5mg/L，去除率97.3%，COD濃度從659.4mg/L降至20.2mg/L，去除率96.9%，同時色度從5738倍降至13倍，pH值也被調(diào)節(jié)至7.3，滿足《肼類燃料和硝基氧化劑污水處理與排放要求》（GJB 3485A-2011）的后續(xù)處理要求。

5 結(jié)論與展望

經(jīng)實驗確定了高濃度、高色度偏二甲肼廢水的濃硫酸-漂粉精氧化法處理方案，脫色的同時降低了廢水中肼類污染物濃度，該方案不僅填補了偏二甲肼廢水脫色處理方法的空白，而且高效地實踐了高濃度偏二甲肼廢水快速處理的過程，并為后續(xù)處理工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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（西安航天動力試驗技術(shù)研究所，陜西 西安 710100）