合成烯丙异噻唑制程废水处理方法

Posted 2023-01-15 分数

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高级氧化技术包括[1]：化学氧化、化学催化转化、湿式氧化、超临界水氧化、光化学氧化、超声微波技术等。目前对高浓度有机废水处理常用湿式氧化或Fenton 技术。湿式氧化[2-3]污染物去除率高，但因高温、高压、操作维护较难、设备费用高等条件限制，一般企业更容易接受Fenton 技术。近十几年来的国内外研究[4-5]结果证实了Fenton 技术在污染治理中的有效性，处理有机污染物方面具有反应时间短、反应过程易于控制、对有机物的降解无选择性和比较彻底，可以将有机污染物直接氧化成无机物，或将其转化成低毒的易生物降解的中间产物等优点。

过氧化氢与催化剂Fe2+ 构成的Fenton 试剂是一种不需要高温高压而且工艺简单的化学氧化水处理技术。其机理[6]是由于在酸性（pH＜3.5）条件下，过氧化氢被催化分解产生的反应活性很高的羟基自由基，即在Fe2+ 催化剂作用下，过氧化氢产生2 种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。

为了降低过氧化氢的用量，减小污水处理运行成本，在选用Fenton 试剂基础上再引入廉价的空气做氧源，并加入50 mg/L 的粉末活性炭作为吸附剂，提高反应接触面积和反应速率。

华东地区某公司生产的杀菌剂烯丙异噻唑的有效成分为：3-烯丙氧基-4，5-苯丙异噻唑-1，1-二氧化物，用其处理水稻可促使根系吸收，保护作物不受稻瘟病和稻田叶枯病菌的侵害，施于水稻或育苗箱可防治稻瘟病。烯丙异噻唑合成过程中的氯化、浓缩、分散醚化工艺产生的尾气经碱性水中和吸收后产生尾气吸收废水；在洗涤、离心工艺过程中产生洗涤废水。吸收废水每天产生量为8 m3，洗涤废水每天产生量为15 m3，此2 种废水的混合废水（根据每天产水量按比例混合）原水水质情况见表1。

表1 原水水质

Tab.1 Raw water quality

1999 年公司建起一套污水处理设施，工艺流程：混合高浓度废水→调节池→多级反应池→气浮池→厌氧池→配水池→生物接触氧化池→生化沉淀池→放流调整池→计量排放。

经多次对各反应池出水水质进行分析，反应气浮池COD 去除率约为15%，厌氧水解池COD 去除率约为15%，配水池COD 稀释为原来的1/8，接触生化处理COD 去除率约为80%，由此推算系统出水COD 仍超过300 mg/L。根据国家及当地环保部门规定，该企业经处理出水水质指标按污水综合排放标准（GB 8978－1996）的一级标准执行，因此现行工艺不能满足达标排放，对污水处理设施工艺改造势在必行。经慎重研究，拟增加一套预处理系统，以大大降低原水COD，现通过试验确定高级氧化预处理效果在工艺改造中的作用。

1 试验部分

1.1 试验仪器

烧怀、移液管、锥形瓶、漏斗、滴定管、回流装置、pH 计等。

1.2 试验方法

取吸收废水300 mL，用质量分数10%硫酸调节pH 至2.65，依次加入H2O2（质量分数30%）3 mL，硫酸亚铁（质量分数10%）0.3 mL，粉末活性炭5mg，搅拌反应8 h 后，先用石灰乳调节废水的pH 到10.5，然后分别依次加入FeCl3（质量分数37%）3滴，PAM（质量分数0.05%）1.5 mL，搅拌反应后静置2 h，取滤液测定各废水COD。

取洗涤废水300 mL，用质量分数10%硫酸调节pH 至2.15，逐次加入H2O2（质量分数30%）0.75 mL，硫酸亚铁（质量分数10%）0.2 mL，粉末活性炭2 mg，搅拌反应8 h 后，先用石灰乳调节废水的pH 到10.5，然后分别依次加入FeCl3（质量分数37%）3 滴，PAM（质量分数0.05%）1.5 mL，搅拌反应后静置2 h，取滤液测定各废水COD。

向3 只烧杯中各注入混合废水300 mL 吸收废水190 mL，洗涤废水110 mL），分别标记为1#、2#、3#，用质量分数10%硫酸调节pH 至2.50，逐次向1#、2#、3# 加入过氧化氢（质量分数30%）2.5、5、10mL，硫酸亚铁各（质量分数10%）0.25 mL，粉末活性炭各4 mg，搅拌反应8 h 后待用。废水1# 先用石灰乳调节废水的pH 到11，然后分别依次加入FeCl3（质量分数37%）3 滴，PAM（质量分数0.05%）1.5mL，搅拌反应后静置2 h，取滤液测定各废水COD。废水2#、3# 用过量石灰乳与废水充分反应完全后，再分别依次加入FeCl3（质量分数37%）6 滴，PAM（质量分数0.05%）3 mL，混合液经过滤后取滤液测定各废水COD。

2 结果与讨论

2.1 试验结果

试验结果见表2。

2.2 讨论

通过测试，3 种水经过氧化、混凝、絮凝反应沉淀后，上清液澄清透明，吸收废水COD 去除率为74%；洗涤废水COD 去除率为15%；混合废水1#、2#、3# COD 去除率分别为69%、87%、87.8%；本工艺是将吸收废水和洗涤废水混合处理，孙德智[2]研究初始COD 为700 mg/L左右的有机废水通过Fenton法COD 去除率达到70%，此试验对于高浓度有机废水COD 去除率超过69%，取得了较好的去除效果，说明废水中绝大部分有机污染物被氧化分解。实验中起加强作用的O2 通过机械搅拌或通入空气增加废水中O2 的含量，以提供足够的氧源。

洗涤废水COD 去除率只有15%，相对其它结果而言很低，其它试验条件相同，只有H2O2 加入量较少，因此洗涤废水中的COD 没有充分氧化。

试验结果SO42- 保持相对稳定，变化不大，说明废水中的SO32-已基本被H2O2 氧化。

混合废水1# COD 去除率明显低于2#、3# 废水，试验条件相同的情况下，1# 废水H2O2 投入量过低，只有2.5 mL，1# 废水中的COD 没有被充分氧化分解。

混合废水3# H2O2 投入量是2# 废水的2 倍，但COD 下降并不明显，过多的加药量并没有起到较高的处理效果，并且处理费用成倍增加，工程实际运用不经济。。

同时原混合废水中的NaCl 含量为3.4%，如果混合废水直接进行生化处理会严重抑制微生物的生长甚至会杀死微生物[7]，因此结合原有设施情况，混合废水预处理后，进行8 倍的稀释，不仅能够保证生化处理80%以上的COD 去除率，而且基本上消除无机盐（NaCl 和Na2SO4）对微生物的影响。

因此通过上述分析对比，确定混合废水2# 试验作为预处理工艺，流程如图1 所示。

表2 试验结果

Tab.2 Experimental results

Fig.1 Process chart of pretreatment

3 结论

通过小试论证了高级氧化技术Fenton 试剂对烯丙异噻唑制程废水预处理的有效性，经过预处理可以有效的降低混合废水中的有机物，并经过稀释合理的降低废水中无机盐含量，避免过高的含盐量对后续生化系统的影响，为实际工程的改造提出了可行的方案。