電解水處理亞鐵沉淀法和芬頓氧化法

工業(yè)企業(yè)是國民經(jīng)濟的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)，而工業(yè)的發(fā)展避免不了產(chǎn)生大量工業(yè)廢水，若不加以處理直排到環(huán)境中會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，并嚴(yán)重威脅人類健康。目前工業(yè)廢水的處理主要為物化預(yù)處理+生化深度處理，處理達到當(dāng)?shù)丶{管排放標(biāo)準(zhǔn)后排入當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S。隨著環(huán)保要求日趨嚴(yán)格，各地政府對工業(yè)廢水處理排放標(biāo)準(zhǔn)將更加嚴(yán)苛，部分地區(qū)要求產(chǎn)廢單位排水指標(biāo)必須達到地表水IV類排放標(biāo)準(zhǔn)，其中Ni要求低于0.1mg/L，因此需要對傳統(tǒng)工藝進行技術(shù)改造。

膜分離法因運營成本低、自動化程度高、處理效果佳等特性深受各企業(yè)喜愛，然而存在著膜濃水難以有效處置難題，因此學(xué)者提出采用電解法處理，可有效將膜濃水中的有機物氨氮、重金屬、磷等污染物進行去除，然而仍可能存在著因電解時間不足等原因，電解水中仍殘余少量有機物、重金屬、磷需要進一步處理。電解水因鹽度過高，難以直接進入生化處理降除COD，也不能直接進去離子交換系統(tǒng)進行去除重金屬。針對電解水處理，本研究提出采用亞鐵沉淀法和芬頓氧化法處理，對比兩種方法對電解水COD、P、Ni的處理效果，為電解水達標(biāo)地表水四類排放標(biāo)準(zhǔn)提供技術(shù)參考。

1、實驗部分

1.1 廢水來源與特性

電解水取自深圳市某企業(yè)電化學(xué)法處理廢水工藝的產(chǎn)水。廢水呈無色澄清狀，有少量氯氣味，主要水質(zhì)情況和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1所示。

1.2 主要藥劑及儀器

藥劑：石灰為工業(yè)純試劑；H2O2、H2SO4、七水合硫酸亞鐵均為分析純試劑。

主要設(shè)備：84-1A磁力攪拌器；PHS-3C雷磁pH計；XJ-III消解裝置；

1.3 實驗方法

1.3.1 亞鐵沉淀法

連續(xù)一段時間每天量取100mL電解水，加入1g七水合硫酸亞鐵，開啟攪拌，反應(yīng)1h，反應(yīng)結(jié)束后，加入石灰乳調(diào)節(jié)pH值至7，抽濾，檢測濾液污染物濃度。

1.3.2 芬頓氧化法

連續(xù)一段時間每天量取100mL電解水，加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH值至2~3，再加入1g七水合硫酸亞鐵和1mL濃度27.5%的雙氧水，開啟攪拌，反應(yīng)1h，反應(yīng)結(jié)束后，加入石灰乳調(diào)節(jié)pH值至7，抽濾，檢測濾液污染物濃度。

2、結(jié)果與討論

2.1 亞鐵沉淀法處理電解水

2.1.1 亞鐵沉淀法對電解水COD去除情況

從圖1可知，進水COD為3~96mg/L，出水COD為0~90mg/L，多個批次出水COD出現(xiàn)反升情況，這是可能因為投加了亞鐵離子，直接投加石灰調(diào)至中性時，難以完全被沉淀，導(dǎo)致COD測定時，消耗更多重鉻酸鉀消解液，從而使得出水COD偏高。實驗中發(fā)現(xiàn)，亞鐵法剛過濾得到的濾液呈無色澄清，久置一段時間后變微混濁，可能為亞鐵離子逐漸被空氣氧化，從而在中性條件下絮凝沉淀，因此變渾濁。由于亞鐵沉淀法對有機物幾乎無去除效果，故若進水COD大于30mg/L時，出水難以達標(biāo)。

2.1.2 亞鐵沉淀法對電解水P去除情況

從圖2可知，進水P為12~118mg/L，出水P為0.42~1.55mg/L，亞鐵沉淀法對總磷去除效果差，難以達標(biāo)，這可能因為加入亞鐵生成磷酸亞鐵溶解度比磷酸鐵溶解度大，亞鐵離子難以將磷酸根沉淀完全。因此亞鐵沉淀法難以保證電解水處理后P濃度低于0.3mg/L達標(biāo)排放。

2.1.3 亞鐵沉淀法對電解水Ni去除情況

從圖3可知，進水Ni為0.94~2.07mg/L，出水Ni為0.24~0.49mg/L，去除效果較差，可能是因為Ni的部分絡(luò)合物非常穩(wěn)定，亞鐵難以破壞，出水Ni濃度遠(yuǎn)大于排放標(biāo)準(zhǔn)0.1mg/L。

2.2 芬頓氧化法處理電解水

2.2.1 芬頓氧化法對電解水COD去除情況

從圖4來看，進水COD為0~96mg/L，出水COD為0~27mg/L，出水COD均低于30mg/L。芬頓氧化反應(yīng)提供氧化性極強的羥基自由基?OH，可將電解水中頑固的有機物進一步深度氧化降解，從而達到去除COD的目的。芬頓氧化法對電解水COD去除效果好，能保證出水COD穩(wěn)定達標(biāo)排放。

2.2.2 芬頓氧化法對電解水P去除情況

從圖5可知，進水P為30~281mg/L，出水P為0.01~0.25mg/L，低于地表水四類要求P≤0.3mg/L。芬頓氧化法對磷去除效果較好，這可能是芬頓氧化過程中產(chǎn)生強氧化性羥基自由基OH將亞磷根次磷根氧化成正磷酸根，更加容易與三價鐵離子結(jié)合生成沉淀被去除。

2.2.3 芬頓氧化法對電解水Ni去除情況

從圖6可知，進水Ni為0.94~4.32mg/L，出水Ni為0.01~0.24mg/L，Ni離子去除效果較好。芬頓反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的強氧化性羥基自由基OH可將Ni螯合物氧化破壞，使得Ni離子被釋放出來，并在調(diào)至中性時與OH結(jié)合生成Ni(OH)2沉淀被去除。試驗初步可得，當(dāng)進水Ni≤2.4mg/L時，出水Ni≤0.1mg/L，當(dāng)進水Ni≥2.4mg/L時，出水Ni≥0.1mg/L，若需要保證出水Ni達到排放標(biāo)準(zhǔn)0.1mg/L，則需要控制前端進水Ni≤2.4mg/L。

3、亞鐵沉淀法和芬頓氧化法的對比

從表2可知，芬頓氧化法對電解水的COD、P、Ni均有較好的去除效果，處理后出水COD、P均可達到地表水四類排放要求，控制前端進水Ni濃度低于2.4mg/L時，出水Ni≤0.1mg/L。而亞鐵沉淀法基本對COD無去除效果，對P和Ni有一定去除效果，但均無法達標(biāo)排放。因此，芬頓氧化法對電解水各污染物去除效果優(yōu)于亞鐵沉淀法。

4、總結(jié)

亞鐵沉淀法處理電解水，進水COD為3~96mg/L，出水COD為0~90mg/L，受到亞鐵離子未能完全沉淀影響，COD存在反升現(xiàn)象，且出水COD不能穩(wěn)定達標(biāo)；進水P基本為12~118mg/L，出水P為0.42~1.55mg/L，去除效果有限；進水Ni基本為0.94~2.07mg/L，出水Ni為0.24~0.49mg/L，處理效果較差。亞鐵沉淀法處理電解水，不能保證COD、P、Ni達標(biāo)排放。

芬頓氧化法處理電解水，進水COD為0~96mg/L，出水COD為0~27mg/L，COD去除效果好，能保證出水COD穩(wěn)定達標(biāo)排放；進水P為12~118mg/L，出水P為0.01~0.25mg/L，低于地表水四類要求P低于地表水四類要求去除效果好；當(dāng)進水Ni≤2.4mg/L時，出水Ni≤0.1mg/L，當(dāng)進水Ni≥2.4mg/L時，出水Ni≥0.1mg/L，若需要保證出水Ni達到排放標(biāo)準(zhǔn)0.1mg/L，則需要控制前端進水Ni≤2.4mg/L。芬頓氧化法處理電解水，能完全保證COD、P、Ni達標(biāo)排放。

芬頓氧化法對電解水各污染物去除效果優(yōu)于亞鐵沉淀法，采用芬頓氧化法用于電解水處理，可將其出水主要指標(biāo)達到嚴(yán)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具有處理效果好、穩(wěn)定達標(biāo)等優(yōu)勢。（來源：深圳市環(huán)?？萍技瘓F股份有限公司）