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總磷對Fenton氧化法處理工業(yè)廢水的影響

  廣東某鋰電池電極材料生產(chǎn)企業(yè),為順應(yīng)企業(yè)發(fā)展要求,建設(shè)了鋰電池正極材料,主要包括:三元材料前驅(qū)體,磷酸鐵鋰,磷酸錳鐵鋰等,該正極材料屬于高端的精細化學品,因此其生產(chǎn)過程中排放了大量含有正磷酸鹽、重金屬錳、鋰等污染物的有毒有害工業(yè)廢水。該工業(yè)廢水的排放,導致原污水處理系統(tǒng)出水指標TP和COD超標。與此同時,當?shù)卣笃髽I(yè)污水處理站全面提標改造,要求企業(yè)出水主控指標滿足廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26—2001)第二時段一級標準,因此如何對該企業(yè)原有污水處理站處理工藝進行調(diào)整優(yōu)化是該企業(yè)面臨的一個比較迫切的難題,本研究的研究成果對該企業(yè)的污水處理站的升級改造提供了一些建設(shè)性的建議。

  1、實驗部分

  1.1 材料與試劑

  所有藥品均采購自國藥集團化學試劑有限公司。試驗廢水來自廣東某鋰電池電極材料生產(chǎn)企業(yè)排放池廢水,COD:421.2mg/L,NH3-N:8.3mg/L,TP:121.2mg/L。

  1.2 測試分析方法

  水質(zhì)指標均按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)分析方法進行檢測。

  1.3 COD與TP的去除

  取一定量廢水300mL,加入一定量的氫氧化鈣,硫酸調(diào)節(jié)pH,加入定量的雙氧水、七水合硫酸亞鐵,室溫條件下反應(yīng)一定時間后結(jié)束用氫氧化鈣調(diào)節(jié)至pH為8左右,測定廢水中COD及TP,計算污染物指標的去除率d:d=c/c°=1-c/c。,式中,c。、c、q分別為初始、去除及反應(yīng)t時刻污染物指標濃度。

  2、結(jié)果與討論

  2.1 TP對Fenton氧化過程中COD去除率的影響

  取300mL廢水,通過投加不同量的氫氧化鈣來控制廢水中總磷的含量,然后投加稀硫酸調(diào)節(jié)pH為3,投加0.45g七水硫酸亞鐵,溶解后再投加0.9mL雙氧水,反應(yīng)3h后氫氧化鈣中和至pH為8,測試廢水中COD及TP的含量。

  根據(jù)圖1所示,廢水中總磷的含量直接影響Fenton氧化工藝對該工業(yè)廢水COD的去除效率。廢水中總磷含量越高,該廢水COD的去除效率越低,當廢水中總磷的含量高于100mg/L時,COD的去除率降低至10%以下,而當總磷低于20mg/L,該廢水COD的去除效率高于80%以上。當七水硫酸亞鐵投加后,溶解的Fe2+與PO4-立刻發(fā)生反應(yīng),生成Fe3(PO4)2其溶度積Ksp=1.0x10-36,因此該反應(yīng)較為迅速,導致Fenton反應(yīng)體系中催化雙氧水產(chǎn)生-OH的亞鐵離子催化劑迅速減少,表現(xiàn)為廢水COD的去除率降低。

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  2.2 pH對Fenton氧化催化效果的影響

  反應(yīng)過程如2.1,通過投加過量的氫氧化鈣來控制廢水中總磷的含量低于0.5mg/L,然后投加稀硫酸調(diào)節(jié)不同pH,其他參數(shù)如2.1所述,測試廢水中COD及TP的含量。

  根據(jù)圖2所示,F(xiàn)enton氧化體系中反應(yīng)pH直接影響廢水COD的去除。當pH范圍高于4后,廢水COD的去除率低于50%以下,出水COD大概200mg/L左右,不滿足該企業(yè)提標排放標準要求。當Fenton氧化體系中pH低于3,COD的去除率高于80%以上,COD低于90mg/L以下,滿足企業(yè)提標排放標準。

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  2.3 雙氧水投加量對催化效果的影響

  反應(yīng)體系步驟及參數(shù)參考2.2,改變廢水雙氧水投加量參數(shù),測試廢水中COD及TP的含量。

  根據(jù)圖3所示,F(xiàn)enton氧化體系中雙氧水的投加量直接影響廢水COD的去除。針對該廢水,當雙氧水的投加量高于3mL/L時,該廢水COD的去除率穩(wěn)定高于80%,出水COD的含量低于90mg/L,滿足企業(yè)提標排放標準。

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  2.4 硫酸亞鐵投加量對催化效果的影響

  反應(yīng)體系步驟及參數(shù)參考2.2,改變廢水七水硫酸亞鐵投加量參數(shù),測試廢水中COD及TP的含量。

  根據(jù)圖4所示,F(xiàn)enton氧化體系中硫酸亞鐵的投加量直接影響廢水COD的去除。針對該廢水,當雙氧水的投加量高于1.5mg/L時,該廢水COD的去除率高于80%,出水COD的含量低于90mg/L,滿足企業(yè)提標排放標準。當七水硫酸亞鐵的投加量過高時候,會導致固廢產(chǎn)量增加,導致處理成本增加,因此合理的雙氧水及硫酸亞鐵投加量要平衡廢水水質(zhì)的去除效果和二次污染以及處理成本之間的利弊關(guān)系。

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  3、結(jié)語

  針對該鋰電池電極材料生產(chǎn)企業(yè)工業(yè)廢水而言,其處理工藝路線如下:鈣法沉淀+Fenton氧化工藝處理,氫氧化鈣投加量0.55g/L,雙氧水3mL/L,七水硫酸亞鐵1.5g/L,反應(yīng)pH為3,反應(yīng)3h,其出水COD低于90mg/L,TP低于0.5mg/L,出水主控指標滿足廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26—2001)第二時段一級標準。

  廢水中總磷的含量直接影響Fenton氧化工藝對該工業(yè)廢水COD的去除效率。當廢水中總磷的含量高于100mg/L時,COD的去除率降低至10%以下,而當總磷低于20mg/L,該廢水COD的去除效率高于80%以上。( >

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