阻燃剂废水处理工艺近年来,磷系阻燃剂特别是有机磷系阻燃剂,以其腐蚀性低、有毒物少等优越性成为溴系阻燃剂的重要替代品种,具有广阔的市场应用前景。但是在其生产过程中,通常产生大量难降解有机废水,造成环境污染,严重危害人类健康。该废水特征为:COD浓度较高,含有较多不溶性、难降解有机物和总磷。总磷中主要是大分子量的难处理的有机磷,因此,该废水的可生化性能较差,不利于生物降解。目前国内外对于有机磷阻燃剂废水的处理研究较少。田爱军等采用“好氧生化-化学沉淀”工艺处理有机磷阻燃剂废水,TP和COD的去除率可达97.79%和94.01%。欧云川等采用“液膜萃取-酸析沉降-络合萃取”组合工艺对有机磷阻燃剂生产废水进行预处理,COD和TP去除率可达93%和97%,BOD5/COD提高至0.32。MONTANARO等采用电化学氧化技术处理磷系阻燃剂废水,处理后磷的浓度低至10mg·L-1。以上工艺对低浓度废水有一定去除效果,对于高浓度废水的处理效果并不理想,其难点主要在于有机磷的转化与去除。本文以浙江某化工厂生产的阻燃剂废水为例,该废水其总磷、总氮中PO4^3-和NH4+较高,参考杨鸿瑞、徐远等人的研究,拟先采用鸟粪石沉淀工艺去除废水中的悬浮物、非溶解性有机物和大部分PO4^3-和NH4+,其反应式为Mg2++NH4++PO4^3-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O(1)一方面降低后续氧化单元的负荷,另一方面其产物可作为缓释肥,实现资源再利用。后续采用高级氧化技术将废水中有机磷转化为PO4^3-,同时去除部分COD。目前常用的高级氧化工艺包括光化学氧化、超声化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化、Fenton氧化等,其中Fe/C微电解和Fenton氧化法具有良好的应用效果,广泛应用于燃料、日化、制浆造纸、电镀和农药等废水处理工程。Fe/C微电解是以Fe做阳极,C为阴极构成原电池,利用金属腐蚀原理对废水进行处理,Fenton试剂则是由Fe2+与H2O2组成的强氧化剂,反应生成强氧化性的·OH自由基,氧化水中的大分子物质。根据查阅的资料,单纯采用Fenton法对废水进行预处理时,COD的去除效果并不理想。本研究采取Fe/C微电解-Fenton组合工艺,降低废水中COD浓度,提高废水的可生化性,并探讨各工艺段的最佳反应参数。1实验部分1.1实验材料污水取自浙江某化工厂生产阻燃剂的废水,其主要水质指标见表1。为使预处理出水与其厂内其他废水混合后可达生化处理进水需求,其水质标准见表1。试剂:MgCl2·6H2O、30%H2O2、NaOH、FeSO4·7H2O、HCl、PAC和PAM。主要仪器:752紫外可见分光光度计、HACHpH计和TOC-4100分析仪。1.2实验方案1.2.1鸟粪石沉淀法取一定量的废水,用10%NaOH调节pH后在搅拌情况下加入MgCl2溶液。探讨废水初始pH、反应时间及MgCl2投加量等因素条件对阻燃剂废水处理效果的影响。1.2.2微电解-芬顿将在最佳反应条件下获得的鸟粪石沉淀后出水,用1mg·L-1HCl调节pH后曝气反应一段时间。探讨初始pH、反应时间和过氧化氢加入量等因素对处理效果的影响。经混凝沉淀后最终测得的TP为未能被转化的有机磷,因此,本研究采取TP的去除率作为PO4^3-的转化率。1.3实验装置及流程实验装置:在自制的PVC反应器中加入铁碳填料,同时加入H2O2,使Fe/C微电解和Fenton氧化同时进行。实验工艺流程:1.4测试方法氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法,磷酸盐及总磷的测定采用钼酸铵分光光度法,COD的测定采用重铬酸钾法。2结果与讨论2.1鸟粪石沉淀法2.1.1pH值对反应的影响调节废水pH分别为8.5、9、9.5、10、10.5和11,按n(Mg)∶n(P)=1∶1加入适量MgCl2溶液,反应30min后静置30min,取上清液测定水中的PO4^3-和NH4+-N,结果如图2所示。由图2可知,在pH从8.5增加到9.5的过程中,PO4^3-的去除率是随之增大的,而之后继续增大pH值,磷的去除率反而减小。pH过高时,产生更难溶的Mg3(PO4)2和Mg(OH)2沉淀,其反应式分别为3Mg2++2PO4^3-+8H2O→Mg3(PO4)2·8H2O↓(2)Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓(3)实验条件控制为n(Mg)∶n(P)=1∶1,则消耗同等量Mg2+时,式(2)和式(3)消耗的PO4^3-只有式(1)的2/3不到,所以PO4^3-去除率降低。反应过程中,pH值主要是通过影响各组分的存在形态和活度来影响沉淀的。随着pH值的升高,OH-对Mg2+和NH4+的影响越来越大,二者的浓度随之下降,而PO4^3-浓度则随之上升。结合考虑上述影响因素,利用条件性溶度...
