工业废水是我国水体的主要污染源之一。工业废水的处理还未得到彻底的解决，尤其是各大化工行业(石油、冶金、制药、印染等)在生产过程中排放的高浓度难降解的高COD废水，此类废水水质非常复杂，且难以被生物降解，其引起的环境污染问题极其严峻。因此，化工废水进行高效、经济的研究处理是一件非常有意义和价值的事情。
磷化铝被广泛用于粮食、种子、药材、烟草等物品的薰蒸杀虫、灭鼠，全国每年排放磷化铝残渣的量约为5万吨。磷化铝经过无害化处理后残渣中含有约70%的氢氧化铝，具有回收和综合利用的价值。如何将磷化铝处置残渣变害为利，也是危废行业研究的重要课题之一。
本着以废治废，综合利用的目的，寻找一种高效、经济的COD去除方法变得尤为重要。本文采用芬顿试剂结合磷化铝处置残渣进行COD的去除实验研究，实现了以废治废的目的。
1、试验部分
1.1 试验材料
工业废水来自某化工浅处理后废水，pH=6.65，COD=1380mg/L。磷化铝残渣来自某科技公司，经过无害化处置后用于该实验，其主要成分为氢氧化铝、氢氧化钙及少量磷酸盐，pH=11.34。聚合氯化铝(工业级)，双氧水(工业级)，硫酸亚铁(工业级)，生石灰，硫酸(工业级)，PAM为市售聚丙烯酰胺。雷磁JB-1搅拌器，TDL-50台式大容量离心机。
1.2 试验流程及原理
工业废水试验流程图如图1所示。
通过简单的离心分离，将水跟有机物进行一个简单的预处理，然后进行过滤去除废水中的部分有机物，再利用芬顿试剂进行氧化处理。芬顿试剂主要是由Fe2+和H2O2按照一定的比例进行混合，其具有很强的氧化性。在Fe2+的作用下，H2O2会分解成为羟基自由基。羟基自由基具有很强的氧化性，可以将有机废水中的大部分有机物进行分解，进而达到COD的去除。
磷化铝处置残渣中含有大量的铝盐，可以配合PAM的使用，达到混凝沉淀的效果。混凝是污水处理的重要方法之一，适用于各种工业废水的处理，既可以去除废水中的悬浮物和胶体物质，还可以对废水进行除油和脱色。工业废水中大多有机物都呈胶态或悬浮态，因此也可以利用磷化铝处置残渣中的铝盐来进行混凝沉淀处理工业废水。
2、过程与讨论
2.1 离心预处理时间对去除COD的影响
取废水50g，置于离心管中，分别进行离心5，10，15，20，25min后过滤。过滤后检测废水的COD含量，结果见表1。
由表1可知，离心预处理可以去除部分有机物，随着离心预处理时间的增加，COD去除率也随之增加。当离心预处理时间达到15min后，COD去除率基本不变。故预处理时间选择15min。
2.2 磷化铝处置残渣与聚合氯化铝去除COD的对比
将废水进行简单离心15min后过滤。取过滤废水300g，根据表2加入聚铝和磷化铝处置残渣;充分搅拌，并加入1%PAM1g，搅拌15min，静置20min;过滤后检测废水的COD含量，结果见表2。
由表2可知，随着聚铝加入量的增加，废水COD去除率随之增加。当聚铝加入量为15g时，体系COD去除率达53%，随后加大磷化铝残渣用量COD去除率基本不变。同时，随着磷化铝处置残渣加入量的增加，废水COD去除率随之增加。当磷化铝处置残渣加入量为30g时，体系COD去除率达56%(其COD去除率相当于加入15g的聚铝)，随后加大聚铝用量COD去除率基本不变。当同时加入聚铝和磷化铝处置残渣时，COD去除率仅达60%，略大于单独加入聚铝和磷化铝处置残渣(4%)。可见，磷化铝处置残渣可以替代聚铝，但是由于磷化铝处置残渣中含有大量氢氧化钙，使得处置后废水体系pH值略大。
2.3 硫酸亚铁与双氧水质量比对COD去除效果的影响
将废水进行简单离心15min后过滤。取过滤废水300g，根据表3加入芬顿试剂;充分搅拌，反应120min，并加入1%PAM2g，静置20min;过滤后检测废水的COD含量，结果见表3。
由表3看出，芬顿试剂配比对COD去除有显著的影响，当双氧水质量不变，增加硫酸亚铁的添加量时COD去除率先降低后不变;当硫酸亚铁质量不变，增加双氧水的添加量时COD去除率随之升高;当硫酸亚铁与双氧水质量比达到1：2时，COD去除率最高，往后几乎不变。故选择硫酸亚铁与双氧水质量比为1：2。
2.4 芬顿试剂在不同pH值下对COD去除效果的影响
将废水进行简单离心15min后过滤。取过滤工业废水300g，利用生石灰、硫酸调节体系pH值分别为1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，并分别加入芬顿试剂;充分搅拌，反应120min，并加入1%PAM2g，静置20min;过滤后检测废水的COD含量，结果如图2所示。
由图2看出，pH值对芬顿试剂去除COD的影响显著。首先，随着pH值的升高，COD去除率也随之增加，当pH值升高至3~4时，COD去除率最高;之后随着pH值升高，COD去除率开始降低。同理，出水COD浓度首先也随着pH值的升高而降低，当pH值升至3~4时，COD出水浓度最低;之后随着pH值的升高，出水COD浓度开始升高。故选择芬顿氧化最佳pH值为3~4。
2.5 芬顿试剂加入量对COD去除效果的影响
将废水进行简单离心15min后过滤。取过滤废水300g，利用硫酸调节体系pH值为3~4，分别加入芬顿试剂(硫酸亚铁和双氧水质量比=1：2)5，10，15，20，25，30，35，40g;充分搅拌反应120min，加入磷化铝处置残渣30g，并加入1%PAM3g，充分搅拌静置20min;过滤后检测废水的COD含量，结果如图3所示。
由图3看出，芬顿试剂加入量对体系COD去除影响显著，随着芬顿试剂加入量的增加，COD去除率也随之增加;当芬顿试剂加入量为15g时，COD去除率达到最大;之后，随着芬顿试剂量的增加，COD去除率基本不变。故芬顿试剂添加量选择为废水量的5%~10%。
2.6 氧化时间对COD去除效果的影响
将废水进行简单离心15min后过滤。取过滤废水300g，利用硫酸调节体系pH值为3~4，加入芬顿试剂(硫酸亚铁和双氧水质量比=1：2)15g;充分搅拌反应30，60，90，120，150，180，210，240min，加入磷化铝处置残渣30g，并加入1%PAM3g，充分搅拌静置20min，过滤后检测废水的COD含量。
由图4看出，芬顿试剂氧化时间对COD去除影响显著，随着氧化时间的增加，COD去除率也随之增加;当氧化时间到达120min时，COD去除率最高;之后，随着氧化时间的增加，COD去除率基本不变。故芬顿试剂氧化时间为120min。
3、结论
通过离心预处理，芬顿试剂氧化，再结合磷化铝处置残渣中廉价氢氧化钙、氢氧化铝的利用，在特定条件下可以实现工业废水中COD的去除。此方法不仅节约成本，还达到以废治废的目的。
1)在含COD废水体系中磷化铝处置残渣基本能代替聚铝的使用，磷化铝处置残渣加入量为废水量的10%，而聚铝加入只需为废水量的5%。但磷化铝处置残渣中含有大量氢氧化钙，加入后废水体系可以少加或者不加石灰，将pH值从3~4调制为7~8，而只加入聚铝时需要再添加石灰进行调节pH值。
2)含COD废水经离心15min预处理后过滤，在pH为3~4，芬顿试剂(硫酸亚铁质量：双氧水质量=1：2)加入量为5%~10%，氧化时间120min，磷化铝处置残渣加入量为10%~15%，0.1%PAM加入量为1%~2%的条件下，废水中COD从1380mg/L降至165.6mg/L，COD去除率达88%。处理后的废水中COD含量小于GB8978-1996《污水综合排放标准》中COD(200mg/L)的二级排放标准。
3)芬顿试剂在处理含COD废水的过程中，产生的二价铁或在反应后端产生的三价铁，都能与氢氧化物反应生成络合物，这些络合物具有絮凝、沉淀的功能。芬顿试剂在处理工业废水过程中，不仅作为氧化剂，也发挥出一定的絮凝沉淀作用。（来源：云南大地丰源环保有限公司，云南大地绿坤环保科技有限公司）
