總磷對Fenton氧化法處理工業(yè)廢水的影響

———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)進展要求，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(xué)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(dǎo)致原污水處理系統(tǒng)出水指標(biāo)TP和COD超標(biāo)。與此同時，當(dāng)?shù)卣笃髽I(yè)污水處理站全面提標(biāo)改造，要求企業(yè)出水主控指標(biāo)滿意廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26—2022)其次時段一級標(biāo)準(zhǔn)，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，本討論的討論成果對該企業(yè)的污水處理站的升級改造供應(yīng)了一些建設(shè)性的建議。

1、試驗部分

1.1材料與試劑

全部藥品均選購自國藥集團化學(xué)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(biāo)均根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)分析方法進行檢測。

1.3COD與TP的去除

取肯定量廢水300mL，加入肯定量的氫氧化鈣，硫酸調(diào)整pH，加入定量的雙氧水、七水合硫酸亞鐵，室溫條件下反應(yīng)肯定時間后結(jié)束用氫氧化鈣調(diào)整至pH為8左右，測定廢水中COD及TP，計算污染物指標(biāo)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(biāo)濃度。

2、結(jié)果與爭論

2.1TP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掌握廢水中總磷的含量，然后投加稀硫酸調(diào)整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。

依據(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(dāng)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(dāng)總磷低于20mg/L，該廢水COD的去除效率高于80%以上。當(dāng)七水硫酸亞鐵投加后，溶解的Fe2+與PO4-立即發(fā)生反應(yīng)，生成Fe3(PO4)2其溶度積Ksp=1.0x10-36，因此該反應(yīng)較為快速，導(dǎo)致Fenton反應(yīng)體系中催化雙氧水產(chǎn)生-OH的亞鐵離子催化劑快速削減，表現(xiàn)為廢水COD的去除率降低。

2.2pH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掌握廢水中總磷的含量低于0.5mg/L，然后投加稀硫酸調(diào)整不同pH，其他參數(shù)如2.1所述，測試廢水中COD及TP的含量。

依據(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(dāng)pH范圍高于4后，廢水COD的去除率低于50%以下，出水COD也許200mg/L左右，不滿意該企業(yè)提標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)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，滿意企業(yè)提標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。

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，轉(zhuǎn)變廢水雙氧水投加量參數(shù)，測試廢水中COD及TP的含量。

依據(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(dāng)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，滿意企業(yè)提標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。

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，轉(zhuǎn)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。

依據(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(dāng)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，滿意企業(yè)提標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)七水硫酸亞鐵的投加量過高時候，會導(dǎo)致固廢產(chǎn)量增加，導(dǎo)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。

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(biāo)滿意廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26—2022)其次時段一級標(biāo)準(zhǔn)。

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(dāng)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(dāng)總磷低于20mg/L，該廢水COD的去除效率高于80%以上。

廣東某鋰電池電極材料生產(chǎn)企業(yè)，為順應(yīng)企業(yè)進展要求，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(xué)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(dǎo)致原污水處理系統(tǒng)出水指標(biāo)TP和COD超標(biāo)。與此同時，當(dāng)?shù)卣笃髽I(yè)污水處理站全面提標(biāo)改造，要求企業(yè)出水主控指標(biāo)滿意廣東省《水污染物排放限值》(DB44/26—2022)其次時段一級標(biāo)準(zhǔn)，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，本討論的討論成果對該企業(yè)的污水處理站的升級改造供應(yīng)了一些建設(shè)性的建議。

1、試驗部分

1.1材料與試劑

全部藥品均選購自國藥集團化學(xué)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(biāo)均根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)分析方法進行檢測。

1.3COD與TP的去除

取肯定量廢水300mL，加入肯定量的氫氧化鈣，硫酸調(diào)整pH，加入定量的雙氧水、七水合硫酸亞鐵，室溫條件下反應(yīng)肯定時間后結(jié)束用氫氧化鈣調(diào)整至pH為8左右，測定廢水中COD及TP，計算污染物指標(biāo)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(biāo)濃度。

2、結(jié)果與爭論

2.1TP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掌握廢水中總磷的含量，然后投加稀硫酸調(diào)整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。

依據(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(dāng)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(dāng)總磷低于20mg/L，該廢水COD的去除效率高于80%以上。當(dāng)七水硫酸亞鐵投加后，溶解的Fe2+與PO4-立即發(fā)生反應(yīng)，生成Fe3(PO4)2其溶度積Ksp=1.0x10-36，因此該反應(yīng)較為快速，導(dǎo)致Fenton反應(yīng)體系中催化雙氧水產(chǎn)生-OH的亞鐵離子催化劑快速削減，表現(xiàn)為廢水COD的去除率降低。

2.2pH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掌握廢水中總磷的含量低于0.5mg/L，然后投加稀硫酸調(diào)整不同pH，其他參數(shù)如2.1所述，測試廢水中COD及TP的含量。

依據(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(dāng)pH范圍高于4后，廢水COD的去除率低于50%以下，出水COD也許200mg/L左右，不滿意該企業(yè)提標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)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，滿意企業(yè)提標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。

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，轉(zhuǎn)變廢水雙氧水投加量參數(shù)，測試廢水中COD及TP的含量。

依據(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(dāng)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，滿意企業(yè)提標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。

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，轉(zhuǎn)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。

依據(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(dāng)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，滿意企業(yè)提標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)七水硫酸亞鐵的投加量過高時候，會導(dǎo)致固廢產(chǎn)量增加，導(dǎo)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。

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