焦化廢水是典型的含難降解有機(jī)污染物的工業(yè)廢水，其組成復(fù)雜，除含有大量的酚類、聯(lián)苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機(jī)物外，還含有硫化物、礦物質(zhì)油、氰、氨氮等有毒有害物質(zhì)。污染物不僅色度高，而且在水中以真溶液或準(zhǔn)膠體的形式存在，性質(zhì)非常穩(wěn)定。對焦化廢水的處理國內(nèi)一般采用物化+生化法。研究表明，即使生物處理最大限度地發(fā)揮作用，也很難實(shí)現(xiàn)焦化廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，故有效的后續(xù)處理是焦化廢水處理過程中重要的組成部分。

本研究結(jié)合Fenton 法氧化機(jī)理簡單、反應(yīng)速度快、可以產(chǎn)生絮凝，微電解能改變有機(jī)物結(jié)構(gòu)和特性的特點(diǎn)，采用Fenton 試劑—微電解聯(lián)用技術(shù)對焦化廢水進(jìn)行了深度處理，考察了pH、H2O2投加量、FeSO4投加量、反應(yīng)時(shí)間等因素對處理效果的影響，確定了最佳反應(yīng)條件，為工程實(shí)踐提供了技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

儀器：FA2004N 電子分析天平，上海精密有限公司；HACH DRB200 消解反應(yīng)器，美國哈希；HACH DR5000 COD 分析儀，美國哈希；TU-1901 紫外分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；pHS-3C 精密pH 計(jì)，上海雷磁儀器廠。

試劑：濃硫酸，AR，廣州化學(xué)試劑廠；濃鹽酸，AR，東莞東江化學(xué)試劑有限公司； H2O2，30%，GR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；NaOH，GR，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；FeSO4，AR，蘭溪市申業(yè)精細(xì)化工廠。

實(shí)驗(yàn)用鐵屑取自天津某鑄鐵廠刨花鐵屑。鑄鐵屑呈條狀，長8~15 mm，寬3~6 mm。使用前先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的NaOH 浸泡去除表面油漬，然后用體積分?jǐn)?shù)為1%的HCl 浸泡去除表面氧化層，再用蒸餾水洗滌至中性。

1.2 實(shí)驗(yàn)用水

實(shí)驗(yàn)用水取自某化肥廠經(jīng)生化處理后的焦化廢水，其水質(zhì)為：COD 366 mg/L，揮發(fā)酚﹤0.5 mg/L，色度800 倍，氨氮8.3 mg/L，pH 6.73。其中COD、色度均未達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，深度處理主要是解決COD、色度的達(dá)標(biāo)排放問題。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

Fenton 法處理焦化廢水實(shí)驗(yàn)在燒杯內(nèi)進(jìn)行。取500 mL 試驗(yàn)廢水，調(diào)節(jié)pH 后加入所需劑量的H2O2、FeSO4，攪拌一定時(shí)間，攪拌速度為80 r/min。反應(yīng)結(jié)束后用石灰調(diào)節(jié)pH=9，靜置沉淀后取上清液進(jìn)行分析，找出最佳反應(yīng)條件，并以其作為微電解工藝的進(jìn)水。

微電解處理焦化廢水實(shí)驗(yàn)在高500 mm、直徑45 mm的圓柱型有機(jī)玻璃柱內(nèi)進(jìn)行，內(nèi)填充洗凈的鑄鐵屑。加入Fenton 法處理后的廢水500 mL，回調(diào)pH 至2.5，反應(yīng)一定時(shí)間后，用石灰調(diào)節(jié)pH=8，靜置沉淀后取上清液進(jìn)行分析，找出最佳反應(yīng)條件。

1.4 分析方法

COD 的測定采用重鉻酸鉀法；pH 的測定采用電極法；色度的測定采用稀釋倍數(shù)法。

2 結(jié)果與討論

2.1 Fenton 法處理焦化廢水的工藝條件確定

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了以H2O2投加量、FeSO4投加量、pH、反應(yīng)時(shí)間為變量的4 因素3 水平正交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各因素對COD 去除的影響順序：H2O2投加量>pH>反應(yīng)時(shí)間> FeSO4投加量；對色度去除的影響順序：FeSO4投加量>H2O2投加量>反應(yīng)時(shí)間>pH。Fenton 法的最佳工藝條件：pH=3.5，H2O2投加量2.0 mL/L，F(xiàn)eSO4投加量100 mg/L，反應(yīng)時(shí)間30 min。

2.1.1 H2O2投加量對處理效果的影響

在pH=3.5，F(xiàn)eSO4投加量為100 mg/L，反應(yīng)時(shí)間為30 min 的條件下，考察了H2O2投加量對處理效果的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，隨著H2O2投加量的增大，COD 及色度去除率均增加。當(dāng)H2O2投加量增加到2.0 mL/L時(shí)，COD 及色度去除率的增長速度變緩，并基本趨于平穩(wěn)。這是因?yàn)椋�在一定范圍�?nèi)增加H2O2的投加量可以增加產(chǎn)生高活性的HO·，從而提高處理效果。綜合考慮，選定2.0 mL/L 為H2O2的最佳投加量。

2.1.2 FeSO4投加量對處理效果的影響

在pH=3.5，H2O2投加量為2.0 mL/L，反應(yīng)時(shí)間為30 min 的條件下，考察了FeSO4投加量對處理效果的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2 可知，反應(yīng)初期，隨著FeSO4投加量的增加，色度及COD 去除率均有明顯增加；當(dāng)FeSO4投加量增加到100 mg/L 時(shí)，色度及COD 去除率達(dá)到最大值；繼續(xù)增加FeSO4投加量，色度及COD 去除率反而有所下降。這是由于Fe2+本身也是一種還原劑，當(dāng)濃度過高后會與H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，與有機(jī)物形成競爭，增加了H2O2中·OH 的消耗，造成處理效果的下降；同時(shí)較高濃度的Fe2+被氧化為深棕黃色的Fe3+也增加了出水的色度。

2.1.3反應(yīng)時(shí)間對處理效果的影響

在pH=3.5，H2O2投加量為2.0 mL/L，F(xiàn)eSO4投加量為100 mg/L 的條件下，考察了反應(yīng)時(shí)間對處理效果的影響。結(jié)果表明，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，COD 及色度去除率都在增加，但當(dāng)反應(yīng)時(shí)間增加到30 min后，COD 及色度去除率的增加變緩�？紤]到增加反應(yīng)時(shí)間必然造成反應(yīng)器容積及攪拌功率的增加，提高運(yùn)行成本，因此反應(yīng)時(shí)間取30 min。

2.1.4 pH 對處理效果的影響

在H2O2投加量為2.0 mL/L，F(xiàn)eSO4投加量為100 mg/L，反應(yīng)時(shí)間為30 min 的條件下，考察了pH對處理效果的影響。結(jié)果表明，隨著pH 的增大，色度及COD 去除率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。當(dāng)pH=3.5 時(shí)，對色度及COD 的處理效果最佳。

通過上述分析，F(xiàn)enton 法的最佳工藝條件：pH=3.5，H2O2投加量為2.0 mL/L，F(xiàn)eSO4投加量為100mg/L，反應(yīng)時(shí)間為30 min。

2.2 微電解法處理焦化廢水的工藝條件確定

2.2.1 pH 對處理效果的影響

在反應(yīng)時(shí)間為60 min 的條件下，考察了pH 對處理效果的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3 可知，隨著pH 的增大，COD 去除率降低，色度去除率則呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。當(dāng)pH=2.5 時(shí)，色度去除率達(dá)到最佳。這可能是由于過低的pH 導(dǎo)致鐵的消耗量增加，從而增加了Fe3+的形成；而過高的pH 使反應(yīng)不能進(jìn)行完全。

2.2.2反應(yīng)時(shí)間對處理效果的影響

在pH=2.5 的條件下，考察了反應(yīng)時(shí)間對處理效果的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4 可知，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，COD 及色度去除率都在增加，但當(dāng)反應(yīng)時(shí)間增加到60 min后，COD 及色度的去除率已經(jīng)趨于穩(wěn)定。因此，選擇微電解反應(yīng)時(shí)間為60 min。

2.3 Fenton 試劑—微電解聯(lián)用的處理效果

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)和單因素優(yōu)化結(jié)果，F(xiàn)enton 試劑—微電解聯(lián)用技術(shù)的最佳反應(yīng)條件如下：取廢水1 L，用濃硫酸調(diào)節(jié)pH 到3.5，加入2.0 mLH2O2，100 mgFeSO4 ，反應(yīng)30 min，調(diào)節(jié)pH 到9，靜置沉淀。取反應(yīng)后的上清液（調(diào)節(jié)pH 到2.5）進(jìn)入微電解反應(yīng)器反應(yīng)60 min，調(diào)節(jié)pH 到8，靜置沉淀。取上清液分析水質(zhì)，多次測定結(jié)果的平均值如表1 所示。

表1 Fenton試劑—微電解處理效果

實(shí)驗(yàn)表明，優(yōu)化條件下，采用Fenton 試劑一微電解法深度處理生化后的焦化廢水，可取得良好的處理效果，出水COD 及色度均能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

通過上述實(shí)驗(yàn)研究，得到Fenton 試劑一微電解法深度處理生化處理后的焦化廢水的最佳工藝條件。Fenton 法的最佳工藝條件：pH=3.5，H2O2投加量為2.0 mL/L，F(xiàn)eSO4投加量為100 mg/L，反應(yīng)時(shí)間為30 min。微電解反應(yīng)的最佳工藝條件：pH=2.5，反應(yīng)時(shí)間為60 min。在此條件下，可獲得良好的處理效果，出水COD 及色度均能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。