目前國(guó)家對(duì)稀土工業(yè)生產(chǎn)的排放廢水中總磷的濃度要求低于1.0mg/L，對(duì)稀土企業(yè)，特別是老稀土企業(yè)，是一個(gè)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。芬頓氧化法因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而被很多學(xué)者所青睞，如：工藝簡(jiǎn)單，試劑成本相對(duì)較低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等。因此，本文采用芬頓氧化法，通過條件實(shí)驗(yàn)確定了芬頓氧化對(duì)廢水中總磷去除效率的主要影響因素，得到了最優(yōu)工藝參數(shù)，在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了驗(yàn)證，并應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
30%雙氧水，硫酸亞鐵(90%)，氫氧化鈉(30%)，氫氧化鈣(92%)，不同分子量的聚丙烯酰胺(95%)，不同分子量的抗酸聚丙烯酰胺(95%)，非離子聚丙烯酰胺(95%，)等。
1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
總磷濃度測(cè)試儀(DR500)，pH計(jì)(BPH-305)，電動(dòng)攪拌器(DJ1C)，燒杯、移液管等玻璃儀器。
1.3 實(shí)驗(yàn)方法
取稀土萃取分離廢水，測(cè)其總磷濃度和pH值，然后在不同的燒杯中分別各取200mL廢水，采用不同工藝條件，考察芬頓氧化后廢水的pH值、絮凝劑的種類和加入量、芬頓比和芬頓次數(shù)、硫酸亞鐵加入量、雙氧水加入量、中和劑的種類等不同影響因素對(duì)總磷去除效果的影響，最終確定利用芬頓氧化法去除廢水中總磷的最優(yōu)工藝。
2、結(jié)果與討論
2.1 pH值對(duì)處理后廢水中總磷的影響
隨著絮凝pH值的增加，廢水中的總磷濃度先減小后增大，這是因?yàn)樵诓煌琾H反應(yīng)條件下，芬頓氧化過程中生成的羥基自由基的量不同，并且當(dāng)pH升高至中性和堿性時(shí)，通過芬頓氧化去除的一部分磷又會(huì)溶解。因此按上述實(shí)驗(yàn)工藝流程處理后廢水的pH值為4.5時(shí)除磷效果最好。
2.2 PAM加入量對(duì)處理后廢水中總磷的影響
當(dāng)達(dá)到4ppm左右時(shí)，效果明顯，之后基本不再變化，因此絮凝劑的加入量對(duì)總磷濃度有影響，但不是最主要的影響因素。
2.3 硫酸亞鐵和雙氧水的加入比例對(duì)處理后廢水中總磷的影響
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只要pH保持恒定并且產(chǎn)生足夠量的羥基自由基，廢水中的總磷濃度均可小于1.0mg/L。然而過量的雙氧水不僅使廢水處理成本升高，還會(huì)導(dǎo)致排放廢水中的COD嚴(yán)重超標(biāo)，因此二者的質(zhì)量比例最終定為1：1。
2.4 硫酸亞鐵加入量對(duì)處理后廢水中總磷的影響
當(dāng)硫酸亞鐵的加入量小于廢水中總磷濃度的20倍時(shí)，廢水中總磷濃度均大于1.0mg/L，達(dá)不到廢水排放總磷濃度標(biāo)準(zhǔn)，但是當(dāng)硫酸亞鐵的加入量大于廢水中總磷濃度的20倍時(shí)，廢水中總磷濃度均小于1.0mg/L。通過以上數(shù)據(jù)分析，最終確定加入硫酸亞鐵的量為廢水中總磷質(zhì)量的30倍。
2.5 不同種類的絮凝劑對(duì)處理后廢水中總磷的影響
幾種不同種類的絮凝劑對(duì)廢水中總磷的去除沒有本質(zhì)的影響，這是因?yàn)橛绊憦U水中總磷濃度的主要因素是芬頓氧化過程的pH值，不同的絮凝劑只是為了在同等實(shí)驗(yàn)條件下找到最好的絮凝效果和最適宜的廢水處理成本。
2.6 不同種類的中和劑對(duì)處理后廢水中總磷的影響
用氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH值時(shí)，的確和我們預(yù)想的一樣，通過一次芬頓氧化后，總磷濃度更低，最低時(shí)降到了0.2mg/L。
然而在工業(yè)化處理廢水過程中，用氫氧化鈣來中和廢水時(shí)pH值較難控制，會(huì)給此過程帶來很多的不便，而采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值更易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
3、產(chǎn)業(yè)化實(shí)驗(yàn)
含總磷濃度(8.0mg/L~8.5mg/L)較高的稀土萃取分離廢水總流量為100m3/h~120m3/h，加入硫酸亞鐵和雙氧水來進(jìn)行一次芬頓氧化反應(yīng)30min~40min，其中硫酸亞鐵的加入量為廢水中總磷質(zhì)量的20倍~30倍，雙氧水的體積比和硫酸亞鐵的質(zhì)量比為1:1~1:1.5，按其廢水流量計(jì)算，硫酸亞鐵的用量為25kg/h~30kg/h，雙氧水的體積為16L/h~30L/h，芬頓氧化的pH值為2.5~3.0，絮凝的pH值為4.5~5.0，加入絮凝劑的量為3ppm~6ppm，按其廢水流量計(jì)算，絮凝劑加入量為400L/h(0.1%)，每隔兩小時(shí)取樣測(cè)一次廢水中的總磷濃度。
4、結(jié)論
按照以上確定的最優(yōu)工藝條件，在廢水處理生產(chǎn)線上進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證，最終總磷的濃度可以降到0.5mg/L~0.8mg/L，效果良好，保證了稀土萃取分離廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。( >
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