次磷酸钠废水处理

彭治华，李 祥，陈 晨，耿 威

(云南福石科技有限公司，云南 昆明 650117)

次磷酸钠(又称次亚磷酸钠)，是磷化工重要产品之一[1]，具有很强的还原性，常被用做擦洗剂、除垢剂、漂白剂、还原剂[2]等。随着精细化工工艺日渐成熟，次磷酸钠用量也逐渐增长，国际上次磷酸钠需求量每年以10%～15%的速度递增[3]。该产品在生产过程中，排放大量的废水、废气、废渣等污染物[4]，近年来国家在环境保护力度的增强，次磷酸钠废水的治理，已经变得刻不容缓。

由于次磷酸盐结构稳定[5]，不能用常规的混凝沉淀去除，普通氧化技术很难将其氧化，必须先通过强氧化技术将其转化为正磷酸盐，再通过混凝沉淀法[6]去除。

1 工程概况

湖北尧治河化工股份有限公司次磷酸钠项目配套废水处理站处理规模为 240 m3/d，采用芬顿氧化+物化+多介质过滤工艺，出水执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4一级标准(磷酸盐<0.5 mg/L)。

2 工艺设计

2.1 废水水质

废水水质情况见表1。

表1 废水水质情况

2.2 工艺流程

次磷酸钠废水处理工艺流程如图1。

图1 次磷酸钠废水处理工艺流程图

次磷酸钠废水自车间排放至调节池，通过提升泵泵入芬顿氧化池，进行芬顿氧化反应；芬顿氧化池出水自流至中间水池1，进行曝气反应，去除残留的双氧水；经过脱气后的废水先后泵入一级化混沉淀池和二级化混沉淀池，使得废水中的磷酸根离子先后和钙离子发生絮凝反应，和絮凝剂发生强化絮凝作用，使得污泥聚集，并在沉淀池进行高效固液分离；沉淀池上清液自流至中间水池2，通过提升泵泵入多介质过滤器，进行进一步过滤，经过过滤后的清水达标排放，沉淀池的污泥泵入污泥浓缩池进行压滤，污泥压滤处理后委外处置。

2.3 各构筑物设计

2.3.1 调节池

调节池设计尺寸：6.50 m×6.00 m×6.50 m，有效水深：6 m，有效容积：234 m3，钢砼结构，池内衬5布7油环氧树脂防腐，1座。池外设两台耐酸碱提升泵(Q=25 m3/h，H=12 m，P=3.7 kW，1用1备)，提升泵管道上安装电磁流量计计量流量，提升泵出口设置支路至调节池，进行水力搅拌，池内安装液位计1台和pH计1台。

2.3.2 催化氧化池

催化氧化池设计尺寸：3.00 m×2.85 m×4.50 m，有效水深：4 m，有效容积：34.2 m3，钢砼结构，池内衬5布7油环氧树脂防腐，2座。池顶设2台立式搅拌机，转速 120 r/min，N=5.5 kW。27.5%双氧水和10%硫酸亚铁通过计量泵泵入芬顿氧化池，池内安装pH计和ORP计各1台。

2.3.3 中间水池1

中间水池1设计尺寸：3.50 m×6.00 m×6.50 m，有效水深：6 m，有效容积：126 m3，钢砼结构，池内衬5布7油环氧树脂防腐，1座。池内设置20套可提升曝气器，规格：φ67 mm-750 mm-4个，池外设置风机，风机P=3.7 kW。池外设两台耐酸碱提升泵(Q=10 m3/h，H=10 m，P=0.75 kW，1用1备)，池内安装液位计1台。

2.3.4 一级混凝池

一级混凝池设计尺寸：1.50 m×1.85 m×2.50 m，有效水深：2 m，有效容积：5.55 m3，钢砼结构，池内衬5布7油环氧树脂防腐，1座。池顶设1台立式搅拌机，转速 96 r/min，N=2.2 kW。10%石灰通过气动泵泵入混凝池，池内安装pH计1台。

2.3.5 一级絮凝池

一级絮凝池设计尺寸：1.50 m×1.85 m×2.50 m，有效水深：2 m，有效容积：5.55 m3，钢砼结构，池内衬5布7油环氧树脂防腐，1座。池顶设1台立式搅拌机，转速 36 r/min，N=1.5 kW。0.2%絮凝剂通过计量泵泵入絮凝池。

2.3.6 一级沉淀池

一级沉淀池设计尺寸：φ5.00*4.50，有效水深：4 m，表面负荷：0.51 m3/(m2·h)，沉淀时间：6.0 h。钢砼结构，池内衬3布5油环氧树脂防腐，1座。池顶设1台中心传动刮泥机，周边线速度 1.5 m/min，N=0.55 kW。池外设置排泥泵(Q=10 m3/h，H=10 m，P=0.75 kW，1用1备)。

2.3.7 二级混凝池

二级混凝池设计尺寸：1.50 m×1.85 m×2.50 m，有效水深：2 m，有效容积：5.55 m3，钢砼结构，池内衬5布7油环氧树脂防腐，1座。池顶设1台立式搅拌机，转速 96 r/min，N=2.2 kW。10%石灰通过气动泵泵入混凝池，池内安装pH计1台。

2.3.8 二级絮凝池

二级絮凝池设计尺寸：1.50 m×1.85 m×2.50 m，有效水深： 2 m，有效容积：5.55 m3，钢砼结构，池内衬5布7油环氧树脂防腐，1座。池顶设1台立式搅拌机，转速 36 r/min，N=1.5 kW。0.2%絮凝剂通过计量泵泵入絮凝池。

2.3.9 二级沉淀池

一级沉淀池设计尺寸：3.70 m×4.2 m×4.50 m，有效水深：4 m，表面负荷：0.64 m3/(m2·h)，沉淀时间：6.0 h。钢砼结构，池内衬3布5油环氧树脂防腐，1座。池内设置斜管填料，斜长 1.00 m。池外设置排泥泵(Q=10 m3/h，H=10 m，P=0.75 kW，1用1备)。

2.3.10 中间水池2

中间水池2设计尺寸：2.50 m×1.50 m×6.50 m，有效水深：6 m，有效容积：22.5 m3，钢砼结构，1座。池外设置中间水池提升泵(Q=10 m3/h，H=15 m，P=1.5 kW，1用1备)。

2.3.11 多介质过滤器

多介质过滤器设计尺寸：φ1.50×3.30，过滤流速 5.3 m/H，碳钢衬胶，1座。设置反冲洗泵(Q=20 m3/h，H=15 m，P=1.5 kW，1用1备)。

2.3.12 终端pH调整池

终端pH调整池设计尺寸：1.60 m×1.40 m×2.50 m，有效水深：2 m，有效容积：4.48 m3，钢砼结构，池内衬5布7油环氧树脂防腐，1座。池顶设1台立式搅拌机，转速 96 r/min，N=2.2 kW。30%硫酸通过计量泵泵入终端pH调整池，池内安装pH计1台。

2.3.13 污泥浓缩池

污泥浓缩池设计尺寸：4.20 m×2.50 m×6.50 m，有效水深：6 m，有效容积：63 m3，钢砼结构，1座。池外设置污泥泵(Q=10 m3/h，H=15 m，P=1.5 kW，1用1备)，厢式压滤机1台，过滤面积80 m2，池内设置液位计1台。

3 不同工况对处理效果的影响

3.1 不同初始pH对处理效果的分析

pH直接影响芬顿氧化体系中·OH的活性[7]，运行过程中记录了不同初始pH对系统运行效果的影响，磷酸盐的去除率随不同初始pH的变化如图2所示。

图2 出水磷酸盐指标随不同初始pH的变化

由图2可知，总体出水磷酸盐在0.22～0.49 mg/L；初始pH=3.0～3.5时，出水磷酸盐在0.22～0.30 mg/L；初始pH=4.0～4.5时，出水磷酸盐在0.31～0.40 mg/L；初始pH=4.5～5.0时，出水磷酸盐在0.39～0.49 mg/L。虽磷酸盐均可达标排放，但pH较高时，磷酸盐有超标风险。

3.2 不同环境温度对处理效果的分析

有研究表明[8]，随着反应温度的升高，芬顿效果逐渐增强。温度影响运行过程中记录了不同环境温度对系统运行效果的影响，磷酸盐的去除率随不同环境温度的变化如图3所示。

图3 出水磷酸盐随不同环境温度的变化

由图3可知，总体出水磷酸盐在0.23～0.50 mg/L；当环境温度在5～10 ℃ 时，出水磷酸盐在0.40～0.50 mg/L；当环境温度在15～20 ℃ 时，出水磷酸盐在0.32～0.42 mg/L；当环境温度在25～30 ℃ 时，出水磷酸盐在0.23～0.33 mg/L。虽磷酸盐均可达标排放，但温度较底时，磷酸盐有超标风险。

3.3 不同药剂投加量对处理效果的分析

运行过程中记录了不同药剂投加量对系统运行效果的影响，磷酸盐的去除率随不同药剂投加量的变化如图4所示。

图4 出水磷酸盐随不同药剂投加量的变化

由图4可知，总体出水磷酸盐在0.19～0.49 mg/L；当ρ(FeSO4)=1.30 kg/m3，ρ(H2O2)=1.00 kg/m3时，出水磷酸盐在0.39～0.49 mg/L；当ρ(FeSO4)=1.50 kg/m3，ρ(H2O2)=1.20 kg/m3时，出水磷酸盐在0.19～0.26 mg/L；当ρ(FeSO4)=1.80 kg/m3，ρ(H2O2)=1.40 kg/m3时，出水磷酸盐在0.19～0.25 mg/L。磷酸盐均可达标排放，但投加量较少时磷酸盐有超标风险，投加量超过一定量时，出水磷酸盐维持在一定数值。

4 运行费用分析及整体情况

4.1 运行费用分析

系统投运后，当天水质达标，本工程稳定运行，药剂运行费用分析见表2。药剂合计的运行费用为3.069元/m3废水。系统新增运行功率为 28 kW，单耗为 2.8 kWh/m3废水，电价为0.70元/kWh，电费为1.96元/m3废水。本系统新增劳动人员2名，人均工资4000元/月，人工费为0.445元/m3。以上药剂、电费、人工费合计为5.473 元/m3废水。

表2 药剂运行费用分析表

4.2 总体情况

本项目自建成后，一直稳定运行，均可达到《污水综合排放标准》 (GB8978-1996)表4一级标准(磷酸盐<0.5 mg/L)。

5 结论

1)采用芬顿氧化+物化+多介质过滤器工艺处理次磷酸钠废水，实现了废水的达标排放。

2)从运行数据看出，不同的运行工况对磷酸盐去除效果不同。通过数据分析可知，当初始pH=3、温度25～30 ℃、ρ(FeSO4)=1.50 kg/m3，ρ(H2O2)=1.20 kg/m3时，磷酸盐去除效果较好。