电解水处理亚铁沉淀法和芬顿氧化法

发布时间:2024-8-1 14:32:23

工业企业是国民经济的战略性、基础性和先导性支柱产业,而工业的发展避免不了产生大量工业废水,若不加以处理直排到环境中会造成严重的环境污染,并严重威胁人类健康。目前工业废水的处理主要为物化预处理+生化深度处理,处理达到当地纳管排放标准后排入当地污水处理厂。随着环保要求日趋严格,各地政府对工业废水处理排放标准将更加严苛,部分地区要求产废单位排水指标必须达到地表水IV类排放标准,其中Ni要求低于0.1mg/L,因此需要对传统工艺进行技术改造。

膜分离法因运营成本低、自动化程度高、处理效果佳等特性深受各企业喜爱,然而存在着膜浓水难以有效处置难题,因此学者提出采用电解法处理,可有效将膜浓水中的有机物氨氮、重金属、磷等污染物进行去除,然而仍可能存在着因电解时间不足等原因,电解水中仍残余少量有机物、重金属、磷需要进一步处理。电解水因盐度过高,难以直接进入生化处理降除COD,也不能直接进去离子交换系统进行去除重金属。针对电解水处理,本研究提出采用亚铁沉淀法和芬顿氧化法处理,对比两种方法对电解水CODPNi的处理效果,为电解水达标地表水四类排放标准提供技术参考。

1、实验部分

1.1 废水来源与特性

电解水取自深圳市某企业电化学法处理废水工艺的产水。废水呈无色澄清状,有少量氯气味,主要水质情况和排放标准见表1所示。

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1.2 主要药剂及仪器

药剂:石灰为工业纯试剂;H2O2H2SO4、七水合硫酸亚铁均为分析纯试剂。

主要设备:84-1A磁力搅拌器;PHS-3C雷磁pH计;XJ-III消解装置;

1.3 实验方法

1.3.1 亚铁沉淀法

连续一段时间每天量取100mL电解水,加入1g七水合硫酸亚铁,开启搅拌,反应1h,反应结束后,加入石灰乳调节pH值至7,抽滤,检测滤液污染物浓度。

1.3.2 芬顿氧化法

连续一段时间每天量取100mL电解水,加入稀硫酸调节pH值至2~3,再加入1g七水合硫酸亚铁和1mL浓度27.5%的双氧水,开启搅拌,反应1h,反应结束后,加入石灰乳调节pH值至7,抽滤,检测滤液污染物浓度。

2、结果与讨论

2.1 亚铁沉淀法处理电解水

2.1.1 亚铁沉淀法对电解水COD去除情况

从图1可知,进水COD3~96mg/L,出水COD0~90mg/L,多个批次出水COD出现反升情况,这是可能因为投加了亚铁离子,直接投加石灰调至中性时,难以完全被沉淀,导致COD测定时,消耗更多重铬酸钾消解液,从而使得出水COD偏高。实验中发现,亚铁法刚过滤得到的滤液呈无色澄清,久置一段时间后变微混浊,可能为亚铁离子逐渐被空气氧化,从而在中性条件下絮凝沉淀,因此变浑浊。由于亚铁沉淀法对有机物几乎无去除效果,故若进水COD大于30mg/L时,出水难以达标。

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2.1.2 亚铁沉淀法对电解水P去除情况

从图2可知,进水P12~118mg/L,出水P0.42~1.55mg/L,亚铁沉淀法对总磷去除效果差,难以达标,这可能因为加入亚铁生成磷酸亚铁溶解度比磷酸铁溶解度大,亚铁离子难以将磷酸根沉淀完全。因此亚铁沉淀法难以保证电解水处理后P浓度低于0.3mg/L达标排放。

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2.1.3 亚铁沉淀法对电解水Ni去除情况

从图3可知,进水Ni0.94~2.07mg/L,出水Ni0.24~0.49mg/L,去除效果较差,可能是因为Ni的部分络合物非常稳定,亚铁难以破坏,出水Ni浓度远大于排放标准0.1mg/L

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2.2 芬顿氧化法处理电解水

2.2.1 芬顿氧化法对电解水COD去除情况

从图4来看,进水COD0~96mg/L,出水COD0~27mg/L,出水COD均低于30mg/L。芬顿氧化反应提供氧化性极强的羟基自由基·OH,可将电解水中顽固的有机物进一步深度氧化降解,从而达到去除COD的目的。芬顿氧化法对电解水COD去除效果好,能保证出水COD稳定达标排放。

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2.2.2 芬顿氧化法对电解水P去除情况

从图5可知,进水P30~281mg/L,出水P0.01~0.25mg/L,低于地表水四类要求P0.3mg/L。芬顿氧化法对磷去除效果较好,这可能是芬顿氧化过程中产生强氧化性羟基自由基OH将亚磷根次磷根氧化成正磷酸根,更加容易与三价铁离子结合生成沉淀被去除。

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2.2.3 芬顿氧化法对电解水Ni去除情况

从图6可知,进水Ni0.94~4.32mg/L,出水Ni0.01~0.24mg/LNi离子去除效果较好。芬顿反应过程中产生大量的强氧化性羟基自由基OH可将Ni螯合物氧化破坏,使得Ni离子被释放出来,并在调至中性时与OH结合生成Ni(OH)2沉淀被去除。试验初步可得,当进水Ni2.4mg/L时,出水Ni0.1mg/L,当进水Ni2.4mg/L时,出水Ni0.1mg/L,若需要保证出水Ni达到排放标准0.1mg/L,则需要控制前端进水Ni2.4mg/L

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3、亚铁沉淀法和芬顿氧化法的对比

从表2可知,芬顿氧化法对电解水的CODPNi均有较好的去除效果,处理后出水CODP均可达到地表水四类排放要求,控制前端进水Ni浓度低于2.4mg/L时,出水Ni0.1mg/L。而亚铁沉淀法基本对COD无去除效果,对PNi有一定去除效果,但均无法达标排放。因此,芬顿氧化法对电解水各污染物去除效果优于亚铁沉淀法。

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4、总结

亚铁沉淀法处理电解水,进水COD3~96mg/L,出水COD0~90mg/L,受到亚铁离子未能完全沉淀影响,COD存在反升现象,且出水COD不能稳定达标;进水P基本为12~118mg/L,出水P0.42~1.55mg/L,去除效果有限;进水Ni基本为0.94~2.07mg/L,出水Ni0.24~0.49mg/L,处理效果较差。亚铁沉淀法处理电解水,不能保证CODPNi达标排放。

芬顿氧化法处理电解水,进水COD0~96mg/L,出水COD0~27mg/LCOD去除效果好,能保证出水COD稳定达标排放;进水P12~118mg/L,出水P0.01~0.25mg/L,低于地表水四类要求P低于地表水四类要求去除效果好;当进水Ni2.4mg/L时,出水Ni0.1mg/L,当进水Ni2.4mg/L时,出水Ni0.1mg/L,若需要保证出水Ni达到排放标准0.1mg/L,则需要控制前端进水Ni2.4mg/L。芬顿氧化法处理电解水,能完全保证CODPNi达标排放。

芬顿氧化法对电解水各污染物去除效果优于亚铁沉淀法,采用芬顿氧化法用于电解水处理,可将其出水主要指标达到严于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类水质标准,具有处理效果好、稳定达标等优势。(来源:深圳市环保科技集团股份有限公司)

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