总磷对Fenton氧化法处理工业废水的影响

为满足广东某锂电池电极材料生产企业的发展需求，建设了锂电池正极材料，主要包括三元材料前驱体、磷酸亚铁锂、磷酸锰锂等。这种正极材料属于高端精细化学品，因此在其生产过程中排放了大量含有正磷酸盐、重金属锰、锂等污染物的有毒有害工业废水。该工业废水的排放导致原污水处理系统的出水指标TP和COD超标。同时，当地政府要求企业污水处理站全面达标升级，要求企业出水主要控制指标达到广东省《水污染物排放限值》(DB44/26—2001)第二时段一级标准。因此，如何调整和优化企业原有污水处理站的处理工艺是企业面临的迫切问题，本研究的研究成果对企业影响很大。

1.实验部分

1.1材料和试剂

所有药品均购自国药化学试剂有限公司..实验废水来自广东某锂电池电极材料生产企业的排放池废水，COD: 421.2 mg/L，NH3-N: 8.3 mg/L，TP: 121.2 mg/L。

1.2测试分析方法

水质指标按照《水和废水监测分析方法》(第四版)的分析方法进行检测。

1.3 cod和TP的去除

取一定量的300mL废水，加入一定量的氢氧化钙，用硫酸调节pH值，加入一定量的过氧化氢和七水硫酸亚铁，在室温下反应一定时间后，用氢氧化钙调节pH值至8左右，测定废水中的COD和TP，计算出污染物指标D的去除率:D = C/C = 1-C/C，其中，C、C、Q分别为初始、去除和反应时间T时的污染物指标浓度。

2.结果和讨论

2.1总磷对Fenton氧化法COD去除率的影响

取300mL废水，通过加入不同量的氢氧化钙控制总磷含量，然后加入稀硫酸调节pH至3，加入0.45g七水硫酸亚铁，溶解后加入0.9mL过氧化氢，反应3小时，中和氢氧化钙至pH 8，测试废水中COD和TP的含量。

如图1所示，废水中总磷的含量直接影响芬顿氧化工艺对该工业废水中COD的去除效率。废水中总磷含量越高，废水中COD的去除效率越低。当废水中总磷含量高于100mg/L时，COD的去除率低于10%，而当总磷含量低于20mg/L时，废水中COD的去除率高于80%。当加入七水硫酸亚铁时，溶解的Fe2+立即与PO4-反应生成Fe3(PO4)2，溶度积Ksp = 1.0×10-36。所以反应比较迅速，导致Fenton反应体系中与过氧化氢生成-OH的亚铁离子催化剂迅速减少，说明废水中COD的去除率降低。

2.2 pH对Fenton氧化催化效果的影响

反应过程如2.1所示。通过加入过量的氢氧化钙将废水中总磷的含量控制在0.5mg/L以下，然后加入稀硫酸调节不同的pH值。其他参数在2.1中描述。测试了废水中COD和TP的含量。

如图2所示，芬顿氧化系统中的反应pH直接影响废水中COD的去除。pH范围高于4时，废水COD去除率小于50%，出水COD约为200mg/L，不符合该企业排放标准要求。Fenton氧化体系pH值低于3时，COD去除率高于80%，COD低于90mg/L，符合企业提出的排放标准。

2.3过氧化氢用量对催化效果的影响

反应步骤和参数参考2.2，改变废水中双氧水的投加参数，测试废水中COD和TP的含量。

如图3所示，芬顿氧化体系中过氧化氢的投加量直接影响废水中COD的去除。对于该废水，当双氧水投加量高于3mL/L时，废水中COD的去除率稳定高于80%，出水COD含量低于90mg/L，符合企业排放标准。

2.4硫酸亚铁用量对催化效果的影响

有关反应步骤和参数，请参考2.2。改变废水中七水硫酸亚铁的投加参数，测试废水中COD和TP的含量。

如图4所示，芬顿氧化系统中硫酸亚铁的投加量直接影响废水中COD的去除。对于该废水，当过氧化氢投加量高于1.5mg/L时，该废水COD去除率高于80%，出水COD含量低于90mg/L，符合企业排放标准。当七水硫酸亚铁用量过高时，会导致固体废物产量和处理成本的增加。因此，双氧水和硫酸亚铁的合理投加量应在废水水质的去除效果、二次污染和处理成本之间权衡利弊。

3.结论

锂电池电极材料生产企业的工业废水，处理工艺路线为:钙沉淀+Fenton氧化工艺，氢氧化钙投加量为0.55g/L，双氧水投加量为3mL/L，七水硫酸亚铁投加量为1.5g/L，反应pH为3，反应时间为3小时，出水COD小于90mg/L，TP小于0.5mg/L，出水主要控制指标达到广东省《水

废水中总磷的含量直接影响Fenton氧化法对该工业废水中COD的去除效率。当废水中总磷含量高于100mg/L时，COD的去除率低于10%，而当总磷含量低于20mg/L时，废水中COD的去除率高于80%。(来源:南京大学盐城环保技术与工程研究院、江苏省工业技术研究院水环境工程技术研究所)

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