鐵碳微電解技術(shù)處理含磷廢水工藝初探

何思列

（中國(guó)石化巴陵分公司環(huán)保研究所，湖南岳陽 414014）

某蒽醌法雙氧水生產(chǎn)裝置廢水污染物主要有磷酸三辛酯、芳烴、2-乙基蒽醌、四氫-2-乙基蒽醌、過氧化氫（H2O2）等，外觀呈淺橙色，有較濃的芳烴氣味，pH值為5～7，H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)0.2%，重鉻酸鹽法化學(xué)需氧量（CODCr）達(dá)2 000～10 000 mg/L[1]，總磷質(zhì)量濃度高達(dá)300～500 mg/L，且大部分為有機(jī)膦。采用常規(guī)的絮凝沉降、氣浮、厭氧/好氧（A/O）、曝氣生物濾池（BAF）工藝處理后，含磷廢水出水COD可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)，但總磷質(zhì)量濃度在5 mg/L左右，無法達(dá)到GB 31571—2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物總磷直接排放標(biāo)準(zhǔn)》要求（排放限值1.0 mg/L、其中特別排放限值0.5 mg/L）。因此亟需開發(fā)深度脫磷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)該H2O2裝置含磷廢水的達(dá)標(biāo)排放。

鐵碳微電解技術(shù)又稱內(nèi)電解法，是目前處理高濃度、高色度、難生物降解有機(jī)物的一種理想工藝，廣泛應(yīng)用于化工、制藥、印染、造紙等行業(yè)的廢水處理。鑒于H2O2裝置含磷廢水中含質(zhì)量分?jǐn)?shù)約0.2%的H2O2，在酸性環(huán)境下可以與鐵碳微電解過程中生成的亞鐵離子（Fe2+）形成芬頓氧化體系，使有機(jī)膦氧化分解，有利于生化處理含磷廢水。文章探討了鐵碳微電解時(shí)間對(duì)除油處理后的H2O2裝置含磷廢水的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1）原料：鐵碳填料、某企業(yè)H2O2裝置工藝含磷廢水、除油劑。

2）設(shè)備：HGX-200型旋渦式充氣增氧機(jī)、沉降槽（聚丙烯材質(zhì)、自制）。

3）含磷廢水處理

除油處理：取30 L含磷廢水，加入計(jì)量的除油劑，從底部通空氣進(jìn)行氣浮除油處理。

微電解處理：先將除油處理后的含磷廢水用酸調(diào)pH值至偏酸性，然后倒入底部埋有鼓泡管的盛有鐵碳填料的塑料桶中，開風(fēng)機(jī)鼓泡，一定時(shí)間后將水倒出，用堿調(diào)pH值至偏堿性，絮凝沉降，取上層清液，測(cè)COD及總磷含量，沉積物通過脫水固化、填埋處理。

含磷廢水處理工藝過程見圖1。

圖1 含磷廢水處理工藝過程

2 結(jié)果與討論

2.1 除油處理效果

含磷廢水加入除油劑，從底部通入空氣，氣浮除油后，廢水中油的質(zhì)量濃度由22.30 mg/L降至3.57 mg/L，去除率達(dá)84.0%，除油效果明顯。

2.2 微電解除磷效果

微電解時(shí)間對(duì)除磷效果的影響見表1。

表1 微電解時(shí)間對(duì)除磷效果的影響

從表1看出，隨著鐵碳填料微電解時(shí)間的增加，含磷廢水的CODCr和總磷含量逐漸減??；當(dāng)鐵碳填料微電解時(shí)間達(dá)到3 h時(shí)，含磷廢水的CODCr和總磷含量分別由未處理前的594.4 mg/L，674 mg/L降至48.2 mg/L，0.52 mg/L，已低于國(guó)家直接排放標(biāo)準(zhǔn)（1.0 mg/L），除磷效果十分明顯。這是因?yàn)殍F碳填料是利用原電池的原理，由鐵、碳按一定比例混合并壓制成型，然后進(jìn)行高溫固相燒結(jié)而成的高效規(guī)整化填料。由于Fe和C之間存在1.2 V的電極電位差，在廢水中會(huì)形成無數(shù)個(gè)微原電池，這些細(xì)微電池是以電位低的鐵為陽極，電位高的碳為陰極，在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，陽極反應(yīng)生成的Fe2+進(jìn)入廢水與含磷廢水中的H2O2形成芬頓催化氧化體系，生成的強(qiáng)氧化性羥基自由基再與廢水中難降解的有機(jī)物生成新的自由基，使有機(jī)物結(jié)構(gòu)破壞，最終氧化分解。同時(shí)Fe2+還具有很高的吸附—絮凝活性，加堿調(diào)節(jié)廢水的pH值可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀，吸附廢水中的懸浮物及磷酸亞鐵等微小顆粒、從而達(dá)到水質(zhì)凈化、深度除磷的效果。另外，鐵碳微電解陰極反應(yīng)生成的新生態(tài)[H]也具有高化學(xué)活性，能改變廢水中許多有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性，使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)。

經(jīng)微電解處理后的含磷廢水，COD達(dá)到了國(guó)家直接排放標(biāo)準(zhǔn)，總磷含量雖然沒有達(dá)到國(guó)家特別排放限值0.5 mg/L的要求，但與其他廢水混合進(jìn)入A/O－BAF裝置進(jìn)行后續(xù)處理，出水總磷質(zhì)量濃度可以低于0.5 mg/L，符合國(guó)家特別排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 廢水處理成本估算

廢水處理成本估算見表2。

表2 廢水處理成本估算

由表2看出，由于鐵碳填料在酸性條件下使用，損耗較大，約為20%，需定期補(bǔ)加。含磷廢水處理的物料費(fèi)用約1.83元/m3，處理成本較低。

4 結(jié)論

含磷廢水的處理成本包括填料、酸、堿消耗及能耗，大約在1.83元/m3，處理成本較低。經(jīng)鐵碳填料微電解處理后的含磷廢水，與其他廢水混合進(jìn)入A/O－BAF裝置進(jìn)行后續(xù)處理，出水總磷質(zhì)量濃度低于0.5 mg/L，符合國(guó)家特別排放標(biāo)準(zhǔn)。鐵碳微電解技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、填料操作維護(hù)方便、除磷效果好、成本較低等特點(diǎn)，其社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。