有機磷印染廢水深度處理技術

　　印染是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，但其生產(chǎn)過程中廢水排放量大，水質成分復雜，具有高COD、高色度、處理難度大等特征，特別是隨著仿真絲的興起和印染后整理技術的進步，在印染過程中加入多種難以生物降解的新型助劑，進一步增加了印染廢水的處理難度，出水很難達到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》(GB4287―2012)排放值要求，需在常規(guī)的預處理和生化處理后對廢水進行深度處理。

　　高鐵酸鈉是一種新型綠色強氧化劑，能快速殺滅水中的細菌和病毒，氧化分解各種有機和無機污染物，并能脫色除臭，其分解產(chǎn)物Fe3+還具有優(yōu)良的絮凝凈水作用。高鐵酸鈉兼具氧化、絮凝和殺菌消毒等效果，是環(huán)境友好型的多功能廣譜水處理劑。

　　本文以生產(chǎn)鈦白粉的廢棄物硫酸亞鐵為主要原料合成高鐵酸鈉，并用于深度處理含有機磷的印染廢水。研究了高鐵酸鈉投加量、初始pH、反應時間對水樣COD、TP和色度的去除效果，并與PFS、PAC進行對比。

　　一、材料與方法

　　1.1試驗用水

　　試驗所用含有機磷印染廢水取自河南新鄉(xiāng)某印染企業(yè)生化二沉池出水，其有機磷主要來源于PROBAN阻燃布生產(chǎn)線的四羥甲基氯化磷。該企業(yè)有機磷阻燃廢水經(jīng)預處理去除90%的總磷含量后與其他生產(chǎn)廢水混合，再經(jīng)“UASB厭氧+初沉池+水解酸化+好氧生化處理+二沉池+氧化脫色”處理后排入園區(qū)污水處理廠。

　　外排水執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》(GB4287―2012)表1中間接排放限值要求，其中要求CODCr≤200mg/L、TP≤1.5mg/L、色度≤80倍。所取水樣CODCr260mg/L、TP2.7mg/L、色度160倍、pH7.83。

　　1.2儀器與試劑

　　儀器：98-3型數(shù)顯磁力攪拌器；pHS-3C型數(shù)字酸度計；電熱恒溫水浴鍋；YP6001型電子天平；AR2140型電子分析天平；XFS-280手提式壓力蒸汽滅菌器。

　　試劑：七水合硫酸亞鐵(某鈦白粉廠廢棄物，七水合硫酸亞鐵質量分數(shù)>90%)；次氯酸鈉(市售工業(yè)級，有效氯體積分數(shù)10%)；PFS(市售工業(yè)級，紅褐色液體，密度1.4g/mL，F(xiàn)e2O3含量16.4%)；PAC(市售工業(yè)級，黃褐色液體，密度1.2g/mL，Al2O3質量分數(shù)為15.6%)；硫酸、氫氧化鈉、過硫酸鉀、磷酸、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀、硫酸銀、硫酸汞、高錳酸鉀、硫酸亞鐵銨和1，10-菲羅啉等均為分析純。

　　1.3高鐵酸鈉的制備

　　次氯酸鹽氧化法被認為是合成高鐵酸鹽的最好方法。取一定量的次氯酸鈉置于燒杯中，加入氫氧化鈉，攪拌溶解，待溶解完全后緩慢加入一定量的硫酸亞鐵，攪拌反應一段時間，濾去沉淀，即得高鐵酸鈉溶液。所制備高鐵酸鈉為紫紅色液體，密度1.25g/mL，高鐵酸鈉質量分數(shù)15.6%。反應式如下：

　　1.4試驗方法

　　取1000mL水樣于燒杯中，調(diào)節(jié)水樣pH，加入一定量的高鐵酸鈉，以200r/min的速度攪拌反應一定時間，再加入2.0mL質量分數(shù)0.1%的聚丙烯酰胺(PAM)，以100r/min的速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度。水樣CODCr的測定采用重鉻酸鹽法，TP的測定采用鉬酸銨分光光度法，色度的測定采用稀釋倍數(shù)法，pH的測定采用pHS-3C型數(shù)字酸度計。

　　二、結果與討論

　　2.1高鐵酸鈉投加量對水樣處理效果的影響

　　按1.4節(jié)的試驗方法，取1000mL水樣于燒杯中，不調(diào)節(jié)水樣pH，加入一定量的高鐵酸鈉，以200r/min的速度攪拌反應60min，再加入2.0mL質量分數(shù)0.1%的PAM，以100r/min的速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度。其中，高鐵酸鈉投加量為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mL，結果如圖1。

　　由圖1可知，隨著高鐵酸鈉投加量的增加，水樣COD、TP和色度的去除率均呈上升趨勢.這是因為隨著水中高鐵酸鈉濃度的增加，高鐵酸鈉將有機磷氧化為無機磷的能力和效果隨之增加，其中有機磷多數(shù)被氧化為PO43-，同時，高鐵酸鈉氧化去除水中還原性物質及部分水溶性COD。高鐵酸鈉被還原后生成Fe3+，F(xiàn)e3+能直接與PO43-反應生成沉淀。同時，大量Fe3+還會發(fā)生強烈的水解生成一些簡單的絡合物，這些簡單的單核絡合物通過分子間的運動，相互碰撞從而生成多核羥基絡合物如Fe(2OH)24+、Fe(3OH)45+等。多核羥基絡合物具有長線性結構，對水體中懸浮的膠體有很好的凝聚效果，可以吸附、網(wǎng)捕、共沉淀去除水體中的膠體物質，從而達到很好的去除COD、TP、色度和SS的效果。當高鐵酸鈉投加量達到3.0mL/L時，對COD、TP和色度的去除率分別為70.65%、57.41%、95.00%。繼續(xù)增加高鐵酸鈉投加量，對COD、TP和色度的去除率不再發(fā)生明顯變化.因此，確定高鐵酸鈉投加量為3.0mL/L，處理后水樣CODCr76.3mg/L、TP1.15mg/L、色度8倍。

　　2.2初始pH對水樣處理效果的影響

　　按1.4節(jié)的試驗方法，取1000mL水樣于燒杯中，調(diào)節(jié)水樣pH，加入3.0mL高鐵酸鈉，以200r/min的速度攪拌反應60min，再加入2.0mL質量分數(shù)0.1%的PAM，以100r/min的速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度.其中，pH分別為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0，結果如圖2。

　　由圖2可知，初始pH5.0~9.0時，COD去除率為69.25%~72.83%，TP去除率為56.10%~57.66%，色度去除率為90.00%~95.00%，處理效果差別不大。其中初始pH6.0時處理效果最好，此時對COD、TP、色度的去除率分別為72.83%、57.66%、95.00%。初始pH<5.0或pH>9.0時，對COD、TP和SS的去除率下降明顯。這是因為高鐵酸鈉被還原后生成Fe3+，pH過低對Fe3+的水解和絮凝不利，會抑制多核羥基絡合物以OH-作為架橋形成多核正電配離子的過程，導致多核羥基絡合物的長線型結構卷曲，架橋距離縮短，從而降低協(xié)同處理作用，影響處理效果。pH過高時多核羥基絡合物就變成氫氧化鐵，也會導致多核羥基絡合物的長線型結構卷曲，影響協(xié)同處理作用，使處理效果下降。

　　2.3反應時間對水樣處理效果的影響

　　按1.4節(jié)的試驗方法，取1000mL水樣于燒杯中，調(diào)節(jié)水樣pH，加入3.0mL高鐵酸鈉，以200r/min的攪拌速度攪拌反應一定時間，再加入2.0mL質量分數(shù)0.1%的PAM，以100r/min的速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度。其中，加入高鐵酸鈉后攪拌反應時間分別為20、40、60、80、100、120min，結果如圖3。

　　由圖3可知，高鐵酸鈉對水樣COD、TP、色度的去除率與反應時間呈正比關系，反應時間越長，對水樣的處理效果越好。當反應時間達60min時，對水樣COD、TP、色度的去除率分別為70.65%、57.41%、95.00%.繼續(xù)延長反應時間，對水樣COD、TP色度的去除率略有提高，但提高不多。由此確定最佳反應時間為60min，處理后水樣CODCr76.3mg/L、TP1.15mg/L、色度8倍。

　　2.4不同藥劑對水樣處理效果對比

　　按1.4節(jié)的試驗方法，取1000mL水樣于燒杯中，調(diào)節(jié)水樣pH，分別加入一定量的PFS、PAC，以200r/min的速度攪拌60min，再加入2.0mL質量分數(shù)0.1%的PAM，以100r/min的攪拌速度攪拌20s，靜置沉降30min，取上層清液測COD、TP和色度，對比PFS、PAC與高鐵酸鈉對水樣的最佳處理效果，結果如圖4。

　　由圖4可知，高鐵酸鈉對水樣COD、TP、色度的去除率顯著高于PFS和PAC，其中，相比PFS和PAC，高鐵酸鈉對水樣COD、TP的去除率提高25%以上。可見具有強氧化性的高鐵酸鈉用于深度處理含有機磷印染廢水，對廢水中COD、TP和色度具有較高的去除率，效果顯著。

　　三、結論

　　以工業(yè)廢棄物硫酸亞鐵為主要原料合成高鐵酸鈉，并用于深度處理含有機磷印染廢水。最佳試驗條件為：于水樣中直接投加高鐵酸鈉3mL/L、以200r/min的攪拌速度攪拌反應60min，再加入質量分數(shù)為0.1%的PAM2.0mL/L，以100r/min的攪拌速度攪拌20s，靜置沉降30min。對水樣COD、TP、色度的去除率分別為70.65%、57.41%、95.00%，相比PFS、PAC，高鐵酸鈉對COD、TP的去除率均提高25%以上。處理后的水樣中CODCr76.3mg/L、TP1.15mg/L、色度8倍，達文獻排放限值要求。（來源：河南省科學院 化學研究所有限公司）