工業(yè)廢水尾水深度處理芬頓氧化法

近年來，隨著污染防治攻堅戰(zhàn)的深入實施，廢水治理提標(biāo)逐步推進(jìn)，地表水環(huán)境質(zhì)量排放標(biāo)準(zhǔn)已成為環(huán)境敏感區(qū)域新建危險廢物項目的基本生命線。對處理難度最大的危險廢物實行最為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，是對危險廢物處理處置技術(shù)的極大考驗，尤其在現(xiàn)行危險廢物運營項目主要執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-2002)三級標(biāo)準(zhǔn)(COD≤500mg/L)或二級標(biāo)準(zhǔn)(COD≤150mg/L)，國內(nèi)缺少高標(biāo)準(zhǔn)條件下完善的危廢處理技術(shù)體系的情況下，開發(fā)基于地表水IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的危險廢物處理技術(shù)亟不可待。

膜分離法、活性炭吸附法、臭氧氧化法等均是末端廢水提標(biāo)改造主要技術(shù)，其中僅反滲透膜法是直接有效且普遍應(yīng)用于工業(yè)廢水領(lǐng)域的地表水標(biāo)準(zhǔn)條件下主流深度處理工藝，但存在膜濃水難以出路問題；活性炭吸附法處理效果好，但存在著成本高、再生困難、廢活性炭難處理等難題；臭氧氧化法以無二次污染、操作管理方便等深受關(guān)注，仍存在電耗高、臭氧利用率低等缺點。

Fenton氧化技術(shù)的主要原理氧化劑H2O2與催化劑Fe2+在適當(dāng)?shù)?/span>pH值下反應(yīng)產(chǎn)生氫氧自由基(OH?)，而氫氧自由基的高氧化能力與廢水中的有機(jī)物反應(yīng)，可分解氧化有機(jī)物，進(jìn)而降低廢水中生物難分解的COD。本課題組提出芬頓氧化法用于工業(yè)廢水生化處理后尾水深度處理，對廢水中污染物進(jìn)行深度脫碳除磷。本研究對芬頓氧化工藝進(jìn)行了中試論證，并計算運行成本，為芬頓氧化法應(yīng)用于工業(yè)廢水尾水深度處理達(dá)標(biāo)地表水IV類水質(zhì)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

工業(yè)廢水尾水來源于深圳市某危廢企業(yè)生化工段的產(chǎn)水。尾水呈淡黃色，有少量臭味，主要水質(zhì)情況見表1和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1所示。

1.2 工藝流程

針對工業(yè)廢水尾水高鹽、具有一定COD、氨氮、總P等污染物等特點，利用芬頓氧化工段進(jìn)行深度脫碳除磷。每天從生化出水池泵送1m尾水進(jìn)入芬頓反應(yīng)槽中，加入稀硫酸調(diào)節(jié)pH值至2~3，然后開啟雙氧水和硫酸亞鐵溶液計量泵泵送1%雙氧水和1%硫酸亞鐵溶液，循環(huán)攪拌60min，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液泵送至中和槽，加入石灰乳調(diào)節(jié)pH值至7~8，最后泵送至壓濾機(jī)壓濾，壓濾液進(jìn)入出水槽。中試工藝流程見圖1所示。

2、結(jié)果與討論

2.1 芬頓氧化中試主要設(shè)備參數(shù)

芬頓氧化中試設(shè)備主要包括芬頓反應(yīng)槽、中和反應(yīng)槽及壓濾機(jī)，見下表2所示。

2.2 運行效果和分析

本中試尾水處理量為1m3/d，經(jīng)過調(diào)試穩(wěn)定后，開始設(shè)備正常運行，每天從生化池中泵送1m尾水進(jìn)入進(jìn)水桶，開啟實驗，采樣測定記錄進(jìn)出水水質(zhì)情況，分別從COD、氨氮、總P、鹽度等指標(biāo)對系統(tǒng)處理效果進(jìn)行分析。

2.2.1 芬頓氧化對COD去除效果

從圖2所示可知，進(jìn)水COD主要在132~210mg/L，芬頓氧化后出水COD在15~30mg/L，去除率達(dá)到81%~92%。芬頓氧化處理廢水過程中可將尾水中難以降解的有機(jī)物氧化破壞分子結(jié)構(gòu)，基本完全礦化為二氧化碳和水，同時末端石灰中和調(diào)節(jié)pH至中性，鐵離子形成氫氧化鐵，對有機(jī)物具有一定的絮凝沉降、吸附作用，可進(jìn)一步去除廢水中的COD。芬頓氧化法對工業(yè)廢水尾水COD具有良好的去除效果，處理后出水COD未超過30mg/L，達(dá)到排放需求。

2.2.2 芬頓氧化對氨氮去除效果

從圖3可看出，進(jìn)水氨氮6.7~19.2mg/L，芬頓氧化處理后出水氨氮7.4~22.1mg/L，出水氨氮濃度比進(jìn)水氨氮高10%~30%，氨氮出現(xiàn)反升現(xiàn)象，這是可能工業(yè)廢水尾水中含有有機(jī)胺，芬頓氧化過程將有機(jī)胺分子氧化破壞，釋放出氨氮，從而使得出水氨氮反升。芬頓氧化對氨氮無氧化去除效果，因此若需要控制出水達(dá)標(biāo)，則應(yīng)從兩方面進(jìn)行著手，一方面通過前端優(yōu)化生化工藝使尾水氨氮基本完全去除，另一方面可在芬頓氧化后端增加離子交換、吸附、漂水氧化等手段進(jìn)一步去除氨氮，使得出水氨氮低于1.5mg/L。

2.2.3 芬頓氧化對P去除效果

從圖4可知，進(jìn)水P在53~390mg/L之間，芬頓氧化處理后出水P為0.04~0.56mg/L，去除率達(dá)到99.48%以上。芬頓氧化法通過芬頓過程中產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性羥基自由基OH將廢水中HPO2、HPO2氧化成PO，加石灰中和時，與Ca2+、Fe3+生成Ca2(PO4)3沉淀，壓濾后被去除。中試發(fā)現(xiàn)第6天和第7天出水的P濃度分別為0.56mg/L和0.36mg/L，超過排放限值，經(jīng)過分析總結(jié)出現(xiàn)P超標(biāo)原因可能有以下幾種原因:(1)濾布剛更換完畢壓濾時會發(fā)生少量反應(yīng)液直接進(jìn)入出水槽導(dǎo)致P超標(biāo)；(2)壓濾機(jī)污泥擠壓滿未及時容易泄露反應(yīng)液導(dǎo)致P超標(biāo)；(3)采樣瓶子清洗不完全干凈同樣容易導(dǎo)致P超標(biāo)。芬頓氧化可將工業(yè)廢水尾水處理達(dá)標(biāo)至低于0.3mg/L，但需要在處理過程中嚴(yán)格控制壓濾過程，防止泄露現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致出水P超標(biāo)。

2.2.4 芬頓氧化對鹽度去除效果

從圖5可知，進(jìn)水鹽度為1.02%~1.69%，出水鹽度1.11%~1.89%，出水鹽度比進(jìn)水鹽度略高，這是因為芬頓氧化過程中投加了硫酸、硫酸亞鐵、石灰等物料，使出水鹽度有所提高。芬頓氧化處理工業(yè)廢水尾水會造成出水鹽度升高。

2.3 中試運行費用分析

芬頓氧化處理工業(yè)廢水尾水，采用亞鐵投加量為1%，雙氧水投加量為1%，反應(yīng)1h的中試工藝，每噸廢水處理運行成本為40.09元/噸。本中試由于處理量較小，并且采用的是間歇性操作，電費及藥劑費等方面會偏高，后期實際投產(chǎn)采用連續(xù)操作，大規(guī)模生產(chǎn)，優(yōu)化芬頓反應(yīng)器機(jī)構(gòu)將大大降低雙氧水用量，電費和污泥處理費也將會大大幅度減少，故預(yù)計實際投產(chǎn)后，處理費用會降低至30元/噸原水左右。

3、總結(jié)

采用芬頓氧化法處理工業(yè)廢水尾水，中試研究發(fā)現(xiàn):進(jìn)水COD主要在132~210mg/L，出水COD15~30mg/L，去除率達(dá)到81%~92%；進(jìn)水氨氮6.7~19.2mg/L，出水氨氮7.4~22.1mg/L，出水氨氮濃度比進(jìn)水氨氮高10%~30%，氨氮出現(xiàn)反升現(xiàn)象；進(jìn)水P在53~390mg/L之間，出水P為0.04~0.56mg/L，去除率達(dá)到99.48%以上；進(jìn)水鹽度為1.02%~1.69%，出水鹽度1.11%~1.89%，出水鹽度比進(jìn)水鹽度略高。芬頓氧化法可將工業(yè)廢水尾水COD和P處理至達(dá)標(biāo)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，芬頓氧化對氨氮及鹽度無顯著去除效果。根據(jù)中試運行情況計算，處理每噸工業(yè)廢水尾水運行成本為40.09元/噸。（來源：深圳市環(huán)?？萍技瘓F(tuán)股份有限公司）