臭氧氧化—化学沉淀法深度处理电镀含磷废水的研究.pdf
南京大学环境学院污染控制与资源化国家重点实验室，江苏南京； 2. 国家环保有机化工废水处理及资源化工程技术中心，江苏南大环保科技有限公司，江苏 南京； 环境保护部华南环境科学研究所，广东广州) [摘要]以总磷为去除对象，采用臭氧氧化-化学沉淀联合法处理电镀含磷废水。 考察了臭氧投加量、臭氧反应时间、废水中总磷初始浓度、废水初始pH值对非正磷酸盐氧化速率的影响，以及沉淀剂类型和浓度对沉淀效率的影响。 实验结果表明，经过臭氧氧化和化学沉淀联合处理后，电镀废水总磷指标能够稳定达到《电镀污染物综合排放标准》（-2008年）中水污染物特别排放限值。 [关键词] 电镀废水； 臭氧氧化； 含磷废水 [CLC 号],,2,,,,,,Chin;2.,Co,Ltd,,China;3.,MEP,,Chin):,,--,s-.,e, ,-.s-co-( —2008),, -n.：ater； ——近年来，水体富营养化问题日益严重，引起国际社会广泛关注。
水体富营养化的原因是水体中营养元素氮、磷含量过高。 磷是引起水体富营养化的限制元素。 当浓度超过0.02mg/L时，可能引起水体富营养化。 因此，国内对废水排放中磷浓度的外部控制也越来越严格。 电镀行业是我国水中重金属的主要排放者，也是氮、磷营养盐的主要排放者。 由于电镀过程中大量使用次磷酸钠作为化学镀剂，排放的电镀废水通常含有较高浓度的磷。 笔者采用臭氧氧化-化学沉淀法处理电镀含磷废水，评价臭氧对非正磷酸的效果。 盐的氧化效果，探讨臭氧投加量、臭氧引入时间、废水初始磷浓度和废水初始pH值【基金项目】国家水污染控制与处理科技重大专项（）； 国家自然科学基金项目（）第35号工业水处理。 35否． 7月7日，酸酸转化率的影响。 并在此基础上对化学沉淀工艺参数进行了优化。 通过两个处理单元的联合使用，预计最终出水将达到电镀废水排放标准的特殊限值。 实验部分 1.1 实验水样 由于电镀行业是我国工业用水的大户，因此通常采用膜技术处理电镀废水。 产生的淡水在生产过程中回用[5-6]，膜浓缩水含有高浓度污染物，需要进一步处理才能达标。 排放实验所用水样均采自江苏常州某电镀厂含镍废水排放膜浓缩液。
该厂含镍废水（包括电镀镍废水和化工镍废水）采用图1所示的处理工艺。 某电镀厂含镍废水处理工艺流程 1.2 实验试剂和仪器 主要试剂：Ca(OH)、NaOH、聚铝氯化物（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚合氯化铁（PFS）、CaCl均为分析纯，购自天津科美欧化学试剂有限公司。高纯氧气由南京特种气体有限公司提供。主要仪器：pHS-3CpH计，上海雷磁仪器厂； JJ-4型六连杆搅拌器，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，盐城恒泰环保设备制造有限公司； D01-ID/ZM质量流量控制器，北京七星华创电子设备有限公司； IDEAL-2000 臭氧浓度检测仪，淄博理想计算机软件有限公司 1.3 实验装置 臭氧氧化反应如图所示 实验装置主要由氧气瓶、臭氧发生器、质量流量控制器、臭氧发生器组成反应塔和尾气吸收塔。 臭氧反应塔内径56mm，高度840mm，有效容积1.8。 底部有气体分散器，臭氧进入反应塔后，微小气泡被分散器分散。 反应塔侧面底部设有取样口，用于取样后分析相应指标。 臭氧氧化实验的步骤为：将实际电镀含磷废水加入氧化反应塔； 依次打开氧气瓶主阀。 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； 反应一段时间后，从臭氧反应塔采样口取出一定体积的水样，采用钼酸铵分光光度法对水样进行分析。 样品中总磷和正磷酸盐浓度的结果与讨论 2.1 水样水质分析 水样实验选取的样品为该厂不同时间膜浓缩液排出的电镀废水。 其pH为7.30.2，~420mg/L，总磷为10.5~50.2mg。 /L，正磷酸盐2.6~10.2 mg/L，总盐300~10 400 mg/L。 可以看出，次磷酸盐等非正磷酸盐的含量约占80%，次磷酸钙的溶解度为16.7 2.2 臭氧注射剂量对非正磷酸盐转化率的影响。 实验选择的臭氧投加质量浓度为0、48、96、144、192 mg/L。 反应60分钟后，测量水样中正磷酸盐和总磷的浓度。 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。 当臭氧投加量质量浓度从96 mg/L增加到96 mg/L时,正磷酸盐占总磷的比例从16.2%增加到99%以上,剩余非正态磷酸盐增加。 磷酸盐质量浓度为0.47 mg/L。 当臭氧投加浓度为192mg/L时，正磷酸为99.5%，剩余非正磷酸盐质量浓度为0.2mg/L。 臭氧用量加倍，但非正常磷酸盐浓度为0.2mg/L。 但磷酸盐转化率的提高十分有限，因此实验中选择96 mg/L作为臭氧的最佳投加量。 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，考察臭氧投加量质量浓度。 为 96 毫克/升。 正磷酸盐占总磷的比例以及废水中pH值随时间的变化趋势。 结果如图3所示。可以看出，反应开始前30 min，非正磷酸盐迅速转化为正磷酸盐，反应30 min后逐渐达到平衡，非正磷酸盐转化率缓慢上升，但pH值水样的变化趋势恰恰相反。 反应前30分钟pH变化较小，反应30分钟后pH迅速下降。 造成这种现象的原因可能是在初始阶段，很容易被氧化的次磷酸盐首先被氧化为正磷酸盐。 当次磷酸盐完全氧化后，剩余的以其他形式储存。 工业水处理实验研究 2015-07, 35(7) 32 臭氧反应时间对非正磷酸盐转化率的影响 难以被氧化的磷元素由于速率的影响而继续被氧化。
同时废水中的大分子有机物被氧化分解为小分子羧酸等物质，导致水样pH值下降。 废水p的减少也会降低臭氧产生羟基自由基的效率，导致整个反应过程减慢。 2.4 废水中初始磷浓度对非正磷酸盐氧化速率的影响实验选取了三种不同总磷初始浓度的实际电镀含磷废水进行实验。 废水中总磷的初始质量浓度分别为168、29.5和50.2 mg/L。 经过臭氧氧化后，正磷酸盐占总磷的比例分别提高到998%、99.%、98.2%。 废水非正磷酸盐转化率随着初始总磷浓度的增加而降低。 这是因为非正磷酸盐浓度越高，所需臭氧消耗量越大，导致非正磷酸盐转化率下降。 因此，在实际废水处理过程中，需要根据总磷浓度的变化及时确定最佳的臭氧投加量和反应时间。 2.5初始p对非正磷酸盐转化率的影响。 实验水质同2.2。 实验前用Cl调节氧化反应水样初始mg/L臭氧min。 考察了废水对非正磷酸盐转化率的初步影响，结果表明，非正磷酸盐转化为正磷酸盐的速率和比例随废水量的增加而增加。 这是因为在碱性条件下，水中大量O的存在可以促进反应中羟基自由基的产生，引发连锁反应，增加臭氧氧化速率。 因此，在实际废水处理过程中，初始时呈中性或碱性。 有利于非正磷酸盐的转化。 沉淀剂类型对除磷率的影响。 废水投加质量浓度为min的臭氧后，总磷质量浓度为mg/L，非正磷酸盐质量浓度为4mg/L，p为6。沉淀剂和混凝剂聚丙烯酰胺的效果研究了PAM对完全氧化废水中总磷和正磷酸盐去除率的影响。 实验先用NaO溶液调节废水，然后加入一定量的沉淀剂（PAC、PFS