次磷酸鈉廢水處理

彭治華，李 祥，陳 晨，耿 威

(云南福石科技有限公司，云南 昆明 650117)

次磷酸鈉(又稱次亞磷酸鈉)，是磷化工重要產品之一[1]，具有很強的還原性，常被用做擦洗劑、除垢劑、漂白劑、還原劑[2]等。隨著精細化工工藝日漸成熟，次磷酸鈉用量也逐漸增長，國際上次磷酸鈉需求量每年以10%～15%的速度遞增[3]。該產品在生產過程中，排放大量的廢水、廢氣、廢渣等污染物[4]，近年來國家在環境保護力度的增強，次磷酸鈉廢水的治理，已經變得刻不容緩。

由于次磷酸鹽結構穩定[5]，不能用常規的混凝沉淀去除，普通氧化技術很難將其氧化，必須先通過強氧化技術將其轉化為正磷酸鹽，再通過混凝沉淀法[6]去除。

1 工程概況

湖北堯治河化工股份有限公司次磷酸鈉項目配套廢水處理站處理規模為 240 m3/d，采用芬頓氧化+物化+多介質過濾工藝，出水執行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)表4一級標準(磷酸鹽<0.5 mg/L)。

2 工藝設計

2.1 廢水水質

廢水水質情況見表1。

表1 廢水水質情況

2.2 工藝流程

次磷酸鈉廢水處理工藝流程如圖1。

圖1 次磷酸鈉廢水處理工藝流程圖

次磷酸鈉廢水自車間排放至調節池，通過提升泵泵入芬頓氧化池，進行芬頓氧化反應；芬頓氧化池出水自流至中間水池1，進行曝氣反應，去除殘留的雙氧水；經過脫氣后的廢水先后泵入一級化混沉淀池和二級化混沉淀池，使得廢水中的磷酸根離子先后和鈣離子發生絮凝反應，和絮凝劑發生強化絮凝作用，使得污泥聚集，并在沉淀池進行高效固液分離；沉淀池上清液自流至中間水池2，通過提升泵泵入多介質過濾器，進行進一步過濾，經過過濾后的清水達標排放，沉淀池的污泥泵入污泥濃縮池進行壓濾，污泥壓濾處理后委外處置。

2.3 各構筑物設計

2.3.1 調節池

調節池設計尺寸：6.50 m×6.00 m×6.50 m，有效水深：6 m，有效容積：234 m3，鋼砼結構，池內襯5布7油環氧樹脂防腐，1座。池外設兩臺耐酸堿提升泵(Q=25 m3/h，H=12 m，P=3.7 kW，1用1備)，提升泵管道上安裝電磁流量計計量流量，提升泵出口設置支路至調節池，進行水力攪拌，池內安裝液位計1臺和pH計1臺。

2.3.2 催化氧化池

催化氧化池設計尺寸：3.00 m×2.85 m×4.50 m，有效水深：4 m，有效容積：34.2 m3，鋼砼結構，池內襯5布7油環氧樹脂防腐，2座。池頂設2臺立式攪拌機，轉速 120 r/min，N=5.5 kW。27.5%雙氧水和10%硫酸亞鐵通過計量泵泵入芬頓氧化池，池內安裝pH計和ORP計各1臺。

2.3.3 中間水池1

中間水池1設計尺寸：3.50 m×6.00 m×6.50 m，有效水深：6 m，有效容積：126 m3，鋼砼結構，池內襯5布7油環氧樹脂防腐，1座。池內設置20套可提升曝氣器，規格：φ67 mm-750 mm-4個，池外設置風機，風機P=3.7 kW。池外設兩臺耐酸堿提升泵(Q=10 m3/h，H=10 m，P=0.75 kW，1用1備)，池內安裝液位計1臺。

2.3.4 一級混凝池

一級混凝池設計尺寸：1.50 m×1.85 m×2.50 m，有效水深：2 m，有效容積：5.55 m3，鋼砼結構，池內襯5布7油環氧樹脂防腐，1座。池頂設1臺立式攪拌機，轉速 96 r/min，N=2.2 kW。10%石灰通過氣動泵泵入混凝池，池內安裝pH計1臺。

2.3.5 一級絮凝池

一級絮凝池設計尺寸：1.50 m×1.85 m×2.50 m，有效水深：2 m，有效容積：5.55 m3，鋼砼結構，池內襯5布7油環氧樹脂防腐，1座。池頂設1臺立式攪拌機，轉速 36 r/min，N=1.5 kW。0.2%絮凝劑通過計量泵泵入絮凝池。

2.3.6 一級沉淀池

一級沉淀池設計尺寸：φ5.00*4.50，有效水深：4 m，表面負荷：0.51 m3/(m2·h)，沉淀時間：6.0 h。鋼砼結構，池內襯3布5油環氧樹脂防腐，1座。池頂設1臺中心傳動刮泥機，周邊線速度 1.5 m/min，N=0.55 kW。池外設置排泥泵(Q=10 m3/h，H=10 m，P=0.75 kW，1用1備)。

2.3.7 二級混凝池

二級混凝池設計尺寸：1.50 m×1.85 m×2.50 m，有效水深：2 m，有效容積：5.55 m3，鋼砼結構，池內襯5布7油環氧樹脂防腐，1座。池頂設1臺立式攪拌機，轉速 96 r/min，N=2.2 kW。10%石灰通過氣動泵泵入混凝池，池內安裝pH計1臺。

2.3.8 二級絮凝池

二級絮凝池設計尺寸：1.50 m×1.85 m×2.50 m，有效水深： 2 m，有效容積：5.55 m3，鋼砼結構，池內襯5布7油環氧樹脂防腐，1座。池頂設1臺立式攪拌機，轉速 36 r/min，N=1.5 kW。0.2%絮凝劑通過計量泵泵入絮凝池。

2.3.9 二級沉淀池

一級沉淀池設計尺寸：3.70 m×4.2 m×4.50 m，有效水深：4 m，表面負荷：0.64 m3/(m2·h)，沉淀時間：6.0 h。鋼砼結構，池內襯3布5油環氧樹脂防腐，1座。池內設置斜管填料，斜長 1.00 m。池外設置排泥泵(Q=10 m3/h，H=10 m，P=0.75 kW，1用1備)。

2.3.10 中間水池2

中間水池2設計尺寸：2.50 m×1.50 m×6.50 m，有效水深：6 m，有效容積：22.5 m3，鋼砼結構，1座。池外設置中間水池提升泵(Q=10 m3/h，H=15 m，P=1.5 kW，1用1備)。

2.3.11 多介質過濾器

多介質過濾器設計尺寸：φ1.50×3.30，過濾流速 5.3 m/H，碳鋼襯膠，1座。設置反沖洗泵(Q=20 m3/h，H=15 m，P=1.5 kW，1用1備)。

2.3.12 終端pH調整池

終端pH調整池設計尺寸：1.60 m×1.40 m×2.50 m，有效水深：2 m，有效容積：4.48 m3，鋼砼結構，池內襯5布7油環氧樹脂防腐，1座。池頂設1臺立式攪拌機，轉速 96 r/min，N=2.2 kW。30%硫酸通過計量泵泵入終端pH調整池，池內安裝pH計1臺。

2.3.13 污泥濃縮池

污泥濃縮池設計尺寸：4.20 m×2.50 m×6.50 m，有效水深：6 m，有效容積：63 m3，鋼砼結構，1座。池外設置污泥泵(Q=10 m3/h，H=15 m，P=1.5 kW，1用1備)，廂式壓濾機1臺，過濾面積80 m2，池內設置液位計1臺。

3 不同工況對處理效果的影響

3.1 不同初始pH對處理效果的分析

pH直接影響芬頓氧化體系中·OH的活性[7]，運行過程中記錄了不同初始pH對系統運行效果的影響，磷酸鹽的去除率隨不同初始pH的變化如圖2所示。

圖2 出水磷酸鹽指標隨不同初始pH的變化

由圖2可知，總體出水磷酸鹽在0.22～0.49 mg/L；初始pH=3.0～3.5時，出水磷酸鹽在0.22～0.30 mg/L；初始pH=4.0～4.5時，出水磷酸鹽在0.31～0.40 mg/L；初始pH=4.5～5.0時，出水磷酸鹽在0.39～0.49 mg/L。雖磷酸鹽均可達標排放，但pH較高時，磷酸鹽有超標風險。

3.2 不同環境溫度對處理效果的分析

有研究表明[8]，隨著反應溫度的升高，芬頓效果逐漸增強。溫度影響運行過程中記錄了不同環境溫度對系統運行效果的影響，磷酸鹽的去除率隨不同環境溫度的變化如圖3所示。

圖3 出水磷酸鹽隨不同環境溫度的變化

由圖3可知，總體出水磷酸鹽在0.23～0.50 mg/L；當環境溫度在5～10 ℃ 時，出水磷酸鹽在0.40～0.50 mg/L；當環境溫度在15～20 ℃ 時，出水磷酸鹽在0.32～0.42 mg/L；當環境溫度在25～30 ℃ 時，出水磷酸鹽在0.23～0.33 mg/L。雖磷酸鹽均可達標排放，但溫度較底時，磷酸鹽有超標風險。

3.3 不同藥劑投加量對處理效果的分析

運行過程中記錄了不同藥劑投加量對系統運行效果的影響，磷酸鹽的去除率隨不同藥劑投加量的變化如圖4所示。

圖4 出水磷酸鹽隨不同藥劑投加量的變化

由圖4可知，總體出水磷酸鹽在0.19～0.49 mg/L；當ρ(FeSO4)=1.30 kg/m3，ρ(H2O2)=1.00 kg/m3時，出水磷酸鹽在0.39～0.49 mg/L；當ρ(FeSO4)=1.50 kg/m3，ρ(H2O2)=1.20 kg/m3時，出水磷酸鹽在0.19～0.26 mg/L；當ρ(FeSO4)=1.80 kg/m3，ρ(H2O2)=1.40 kg/m3時，出水磷酸鹽在0.19～0.25 mg/L。磷酸鹽均可達標排放，但投加量較少時磷酸鹽有超標風險，投加量超過一定量時，出水磷酸鹽維持在一定數值。

4 運行費用分析及整體情況

4.1 運行費用分析

系統投運后，當天水質達標，本工程穩定運行，藥劑運行費用分析見表2。藥劑合計的運行費用為3.069元/m3廢水。系統新增運行功率為 28 kW，單耗為 2.8 kWh/m3廢水，電價為0.70元/kWh，電費為1.96元/m3廢水。本系統新增勞動人員2名，人均工資4000元/月，人工費為0.445元/m3。以上藥劑、電費、人工費合計為5.473 元/m3廢水。

表2 藥劑運行費用分析表

4.2 總體情況

本項目自建成后，一直穩定運行，均可達到《污水綜合排放標準》 (GB8978-1996)表4一級標準(磷酸鹽<0.5 mg/L)。

5 結論

1)采用芬頓氧化+物化+多介質過濾器工藝處理次磷酸鈉廢水，實現了廢水的達標排放。

2)從運行數據看出，不同的運行工況對磷酸鹽去除效果不同。通過數據分析可知，當初始pH=3、溫度25～30 ℃、ρ(FeSO4)=1.50 kg/m3，ρ(H2O2)=1.20 kg/m3時，磷酸鹽去除效果較好。