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详解电镀含磷废水处理方法

发?#38469;?#38388;2019-5-7 8:38:20  中国污水处理工程网

近年来水体富营养化问题愈加严重引起国际社会的广泛关注造成水体富营养化问题的原因是水体中富营养元素氮和磷含量过高其中磷是引起水体富营养化的限制性元素当湖泊中磷的质量浓度超过0.02mg/L时就可能引起水体富营养化因此国内外对废水排放中磷浓度的控制也越来越严格

电镀行业是我国水体重金属排放大户也是氮磷营养元素排放大户由于电镀工艺中使用大量次亚磷酸钠等作为化学镀剂导致排放的电镀废水中通常含有较高浓度的磷元素

笔者采用臭氧氧化化学沉淀方法处理电镀含磷废水评价臭氧对非正磷酸盐的氧化效果探讨臭氧投加量臭氧通入时间废水初始磷浓度和废水初始pH等对非正磷酸盐转化率的影响并以此为基础优化化学沉淀的工艺?#38382;?#36890;过两处理单元联用以期最终出水达到电镀废水排放标准特别限值

1实验部分

1.1实验水样

由于电镀行业是我国工业用水大户因此通常采用膜?#38469;?#23545;电镀废水进行处理产生的淡水进入生产工艺过程中回用而膜浓水中含有高浓度的污染物需要进一步处理才能达标排放

实验所使用水样均采?#36234;?#33487;常州某电镀厂的含镍废水外排膜浓液该厂含镍废水(含电镀镍废水和化学镍废水)采用图1所示处理工艺

1.2实验试剂与仪器

主要试剂Ca(OH)2NaOH聚合氯化铝(PAC)聚丙烯酰胺(PAM)聚合氯化铁(PFS)CaCl2等均为分析纯购自天津市科密欧化学试剂有限公司高纯氧气由南京特?#21046;?#20307;有限公司提供

主要仪器pHS-3C型pH计上海雷磁仪器厂;JJ-4六联搅拌器金坛市国旺实验仪器厂;UV-1700紫外分光光度计日本岛津公司;JC-10臭氧发生器盐城市亨泰环保设备制造有限公司;D01-ID/ZM质量流量控制器北京七星华创电?#30001;?#22791;股份有限公司;IDEAL-2000臭氧浓度检测仪淄博爱迪尔计算机软件有限公司

1.3实验装置

臭氧氧化反应采用图2所示的实验装置主要由氧气瓶臭氧发生器质量流量控制器臭氧反应塔和尾气吸收器等组成其中臭氧反应塔为内径56mm高度840mm?#34892;?#23481;积1.8L的竖式玻璃管底?#21487;?#26377;气体分散器臭氧进入反应塔后由分散器分散成微小气泡

反应塔侧面底?#21487;?#26377;取样口用于取样后分析相应指标臭氧氧化实验步骤为向氧化反应塔中加入1L电镀含磷实际废水;?#26469;?#25171;开氧气瓶主阀和分压阀调节质量流量控制器至相应流量开启臭氧发生器和臭氧浓度检测仪;反应一?#38382;?#38388;后从臭氧反应塔取样口取出一定体积水样采用钼酸铵分光光度法分析水样中总磷和正磷酸?#38395;?#24230;

2结果与?#33268;?/P>

2.1水样水质分析

实验所选取水样为该厂电镀废水不同时刻膜浓水外排水其pH7.30.2COD180~420mg/L总磷10.5~50.2mg/L正磷酸盐2.6~10.2mg/L总盐8300~10400mg/L可知次亚磷酸盐等非正磷酸盐含量占总磷的80%左右而次亚磷酸钙的溶解度为16.7g因此需要通过氧化法将其转化为易于处理的正磷酸盐

2.2臭氧投加量对非正磷酸盐转化率的影响

实验所选取臭氧投加质量浓度为04896144192mg/L反应60min后测定水样中正磷酸盐和总磷浓度结果表明非正磷酸盐的转化率随着臭氧投加量的增加而增加当臭氧投加质量浓度由0增加至96mg/L时正磷酸盐占总磷比例由16.2%提升到99%以上剩余非正磷酸盐质量浓度为0.47mg/L当臭氧投加质量浓度为192mg/L时正磷酸盐占总磷比例为99.5%剩余非正磷酸盐质量浓度为0.2mg/L臭氧投加量提高1倍但是非正磷酸盐的转化率提升?#35789;?#20998;有限因此在实验中选择96mg/L为臭氧最佳投加量

2.3臭氧反应时间对非正磷酸盐转化率的影响

实验水质同2.2考察臭氧投加质量浓度为96mg/L时废水中正磷酸盐占总磷比例和pH随时间的变化趋势结果如图3所示

从图3可以看出反应开始前30min非正磷酸盐迅速转化为正磷酸盐30min后反应渐趋平衡非正磷酸盐转化率提升缓慢但是水样pH变化趋势正好相反反应前30minpH变化较小反应30min后pH迅速下降这一现象的原因可能是开始阶段易于氧化的次亚磷酸根首先被氧化为正磷酸盐

当次亚磷酸根完全氧化后剩余以其他?#38382;?#23384;在的难以被氧化的磷元素继续被氧化同时废水中大分子有机物被氧化分解为小分子羧酸类等物质导致水样pH下降废水pH降低同样会降低臭氧产生羟基自由基的效率导致整个反应过程速率变慢

2.4废水中磷初始浓度对非正磷酸盐氧化率的影响

实验选取了3种总磷初始浓度不同的实际电镀含磷废水进行实验废水总磷初始质量浓度分别为16.829.550.2mg/L时经臭氧氧化后正磷酸盐占总磷的比例分别提升为99.8%99.1%98.2%废水非正磷酸盐转化率随着初始总磷浓度增加而减少这是由于非正磷酸?#38395;?#24230;越高所需臭氧耗用量越大导?#36335;?#27491;磷酸盐转化率降低因此在实际废水的处理过程中需要及时根据总磷浓度的变化确定最佳臭氧投加量和反应时间

2.5初始pH对非正磷酸盐转化率的影响

实验水质同2.2实验前先用1mol/L的NaOH和HCl调节水样初始pH分别为4.97.410.012.1然后通入96mg/L臭氧进行氧化反应60min考察了废水初始pH对非正磷酸盐转化率的影响结果表明随着pH增加非正磷酸盐转化为正磷酸盐的速率和比例有所增加这是因为在碱性条件下水体中存在大量的OH-可以促进反应中羟基自由基的产生引发?#35789;?#21453;应提高臭氧氧化率因此实际废水处理过程中初始pH呈中性或偏碱性有利于非正磷酸盐的转化

2.6沉淀剂的种类对磷去除率的影响

废水采用臭氧投加质量浓度为96mg/L氧化60min后其总磷质量浓度为50.2mg/L非正磷酸盐质量浓度为0.4mg/LpH为6.0考察了沉淀剂聚合氯化铝(PAC)聚合硫酸铁(PFS)CaCl2Ca(OH)2以及助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)对于充分氧化后废水中的总磷和正磷酸盐去除率的影响

实验首先采用1mol/L的NaOH溶液调节废水pH=9然后加入一定量的沉淀剂(PACPFS或CaCl2)在搅拌速率为300r/min?#36335;?#24212;2min再加入一定量PAM反应30s后最后在80r/min搅拌速率?#36335;?#24212;10min后静置沉淀30min取上清液分析其中的总磷和正磷酸?#38395;?#24230;当采用Ca(OH)2进行沉淀时不调节水样pH其他步骤同上

沉淀剂处理效果如表1所示沉淀剂PACPFSCaCl2对氧化后废水中正磷酸盐的去除能力有限而沉淀剂Ca(OH)2对正磷酸盐和总磷去除效果较好因此选择Ca(OH)2作为最佳沉淀剂

2.7Ca(OH)2投加量对磷去除率的影响

水质同2.6考察了不同Ca(OH)2投加量对氧化后废水中磷去除率的影响实验所用水样初始总磷质量浓度为50.2mg/L正磷酸盐质量浓度为49.9mg/LCa(OH)2的投加质量浓度分别为200300400500600mg/L其对总磷和正磷酸盐去除的实验结果如图4所示

结果表明Ca(OH)2投加量越大对总磷的去除率越高当Ca(OH)2投加质量浓度为400mg/L时上清液中的正磷酸盐质量浓度小于0.1mg/L总磷质量浓度小于0.4mg/L可以达到电镀污染物排放标准中表3的规定当Ca(OH)2投加质量浓度大于400mg/L时正磷酸盐和总磷的去除率提升并不明显同时上清液的碱度会有所增加后续处理过程中需要消耗大量的酸进行中和因此确定400mg/LCa(OH)2为实验最佳投加质量浓度

2.8PAM投加量对磷去除率的影响

水质同2.6实验考察了不同PAM加入量对氧化后废水中总磷和正磷酸盐去除率的影响选取沉淀剂Ca(OH)2投加质量浓度为400mg/LPAM投加质量浓度分别为00.10.20.30.40.5mg/L其对总磷和正磷酸盐去除率影响如图5所示

 

从图5可以看出当PAM投加质量浓度为0.3mg/L经沉淀后总磷质量浓度可降低至0.4mg/L以下正磷酸盐质量浓度降低至0.1mg/L以下当PAM投加质量浓度大于0.3mg/L总磷和正磷酸?#38395;?#24230;变化趋势不明显从实验现象可以看出与不加PAM相比加入PAM后形成的絮体体积更大沉淀时间减少但是过多加入PAM不仅会增加废水处理药剂费用同时还会增加水体COD因此实验确定PAM的最佳投加质量浓度为0.3mg/L

2.9最佳实验条件下废水处理实验结果

分别在臭氧氧化和化学沉淀最佳条件下处理废水水样通过臭氧氧化化学沉淀复合工艺能够?#34892;?#22320;处理电镀含磷废水其总磷去除率达99.3%正磷酸盐的去除率为99.0%最终出水总磷质量浓度为0.34mg/L正磷酸盐质量浓度为0.08mg/L出水磷指标不仅能够达到电镀污染物排放标准中表3的规定甚至能够达到地表水环境质量标准(GB38382002)类水的环境质量标准

3结论

(1)臭氧对电镀废水中非正磷酸盐转化率的影响与臭氧投加量臭氧反应时间废水初始总磷浓度以及废水初始pH有关臭氧投加量越大反应开始阶段速率越快非正磷酸盐最终转化率越高;非正磷酸盐转化率随废水中非正磷酸?#38395;?#24230;增加而降低;pH对非正磷酸盐转化率影响不显著具体联系污水宝或参见http://www.17252382.com更多相关?#38469;?#25991;档

(2)采用Ca(OH)2和PAM作为沉淀剂和助凝剂对氧化后的废水进行处理效果较好Ca(OH)2最佳投加质量浓度为400mg/LPAM最佳投加质量浓度为0.3mg/L最终出水正磷酸盐质量浓度可降低至0.1mg/L总磷质量浓度可降低至0.4mg/L以下达到电镀污染物排放标准(GB219002008)以及满足地表水环境质量标准(GB38382002)中类水体标准限值(来源环保易交易)

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