焦化废水之芬顿试剂氧化法处理煤焦油加工废水.docx

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1、焦化废水之芬顿试剂氧化法处理煤焦油加工废水以焦粉吸附-微波催化-芬顿试剂氧化法深度处理生物系统处理之后的煤焦油加工废水，研究了废水PH值、焦粉用量、FeS04参加量、H202参加量、微波功率、微波辐射时间对废水处理效果的影响。实验结果说明：在废水PH值为5、焦粉参加量为20g、FeS04参加量为300mg/L、H202参加量为1500mg/L、微波功率为600W、微波辐射时间为40min的工艺条件下，废水色度去除率为93.45%,COD去除率为86.74%。净化出水色度为19.65倍,COD为42.43mg/L,满足GB16171-20*炼焦化学工业污染物排放标准中的要求。并实现了焦粉的合理利

2、用。煤焦油是炼焦工业的一个重要产品，它是组成极其复杂的混合物，其经物理、化学方法处理后可以得到多种化工产品。但煤焦油在加工过程中会产生并排放大量浓度高、毒性大工业废水。其所含有毒有害物质包括氨氮、硫化物、氟化物、酚及酚的同系物、单环或多环芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物，如蔡、苯胺、叱哽、喳琳、口引味、苯并花、二氮杂苯、氮杂范、氮杂菲等。酚类化合物对所有的生物都有毒，多环、杂环芳煌可使人致癌，一般很难生物降解，其中，CoD浓度为1520gL,氨氮浓度为27gL,酚浓度为3120gL,其进入水体后将消耗水体中的溶解氧，破坏水体的生态平衡。目前，国内外对于煤焦油污水的处理主要采用气浮、吸附除

3、油预处理结合A/0或A2/0等生物处理工艺，处理后水的酚、氟含量基本达标。但生物处理后的废水色度高，含有大量难降解有机物质，其COD不能到达国家规定的排放标准(COD80mg/L)o在不改变主体生物法工艺的情况下，还需要对生物系统的外排水开展深度处理。本项目以焦粉吸附-微波催化-芬顿试剂氧化法深度处理生物系统处理之后的煤焦油加工废水，焦粉被充分利用，处理后出水可以到达(GB16171-20*)炼焦化学工业污染物排放标准要求，以期为煤焦油加工企业废水的深度处理提供工艺依据。1试验部分1.1 试验废水主要性质试验用废水取自*黄陵某煤化工企业生物处理后的煤焦油加工废水，其主要水质指标见表1,可以看出

4、废水中COD和色度较高，尚未到达国家排放标准。1.2 试验仪器、试剂和材料试验仪器：WD800G型微波炉、5B-2C型COD测定仪、SDYS-100SH色度测定仪、PHS-3C酸度计、SHZTII型循环水真空抽滤机、AL204型电子天平;T6型紫外-可见分光光度计、JJ-4A型六联同步自动搅拌机。试剂和材料：硫酸亚铁、双氧水(质量分数为30%),硫酸、氢氧化钠，分析纯；焦粉(焦化厂产品，粒径约为46mm,使用前酸化处理)；其他药剂为市售化学纯。1.3 试验依据由于微波技术具有高效快速、反应过程易于控制、设备体积小等特点，微波技术应用于处理难降解有机污染物方面已经取得了一定成熟经验；焦炭空隙多、

5、比表面积大，对废水中有机物和微波有很强的吸收能力，当微波辐射时，焦炭比表面的金属点位能与微波发生强烈的相互作用而产生许多“热点”，这些“热点”的温度和能量要比其它部位高得多，可用作诱导化学反应的催化剂；微波作用下可使芬顿试剂反应速率大幅提高，有机物可以氧化成H20和C02,调节PH可去除废水中残余的Fe3o1.4 试验方法在500mL烧杯内参加250mL试验用废水，用硫酸和氢氧化钠调节溶液pH值，然后参加适的焦粉和芬顿试剂，将烧杯放入微波炉，启动搅拌器，微波辐射反应一定时间后，参加NaOH溶液调节PH至10终止芬顿试剂反应，取出反应产物冷却至室温后，抽滤除去水中的微小焦粉颗粒，测定COD和色度

6、。1. 5分析方法COD采用5B-2C型COD测定仪测定；色度采用SDYS-IOOSH色度测定仪测定;PH值采用PHS-3C酸度计测定。2结果与讨论2. 1废水PH的影响在FeS04参加量为200mgLH202参加量为1200mg/L、微波功率为400W、微波辐射时间为30min、焦粉参加量为15g时废水PH值对废水处理效果影响见图Io由图1可知：色度去除率在92%左右;COD去除率先增加后降低，当废水pH=5时，COD去除率最大，到达86.87%,处理水COD为42.01mgLo这是因为在酸性条件下有利于焦粉对有机物的吸收，另外，pH过高，0H-与Fe2生成沉淀，减弱Fe2的催化作用；但PH

7、不宜过低，这时H会抑制H202复原Fe3,降低反应OH的生成。综合考虑，确定废水PH最正确值为5o2.2 焦粉用量的影响FeS04参加量为20OmgLH202参加量为1200mgL.微波功率为40OW、微波辐射时间为30min、废水PH值为4时焦粉参加量对废水处理效果影响见图2。由图2可知：色度去除率在91%以上，COD去除率随焦粉用量增加而增大，这一方面是焦粉吸附有机物的奉献，另一方面是因为随着焦粉量的增加使得在微波场中形成更多的“热点”，有利于污染物的去除。当焦粉用量为20g时,COD去除率到达85.58%,处理水COD为46.14mgL,随后COD和色度去除率增加缓慢，考虑到焦粉酸化再生

8、等综合因素，确定焦粉的最正确用量为20go2.3 FeS04参加量的影响在H202参加量为1200mg/L、微波功率为400W、微波辐射时间为30min、焦粉参加量为15g时、废水PH值为4时FeS04参加量对废水处理效果影响见图3。由图3可知：FeS04参加量为100250mg/L时，色度去除率明显增大，FeS04参加量为250400mg/L时，色度去除率开始下降;COD去除率随FeS04参加量增大而增大，在FeS04参加量300mg/L时，COD去除率到达最大为85.27%,处理水CoD为47.13mgL,随后降低，这是因为芬顿反应速率与FeS04浓度有关，FeS04浓度过大时，部分OH与

9、Fe2反应生成OH-,Fe3与H202反应生成氧化性较低的-0H2,最终造成反应速率下降；另外，FeS04用量的降低，反应完毕PH升高，含铁的沉淀物也会相应减少，给后续处理带来便利，还会降低废水色度，因此，从处理成本和去除效果俩个方面考虑，FeS04最正确用量300mgLo2.4 H202参加量的影响在FeS04参加量为200mg/L、微波功率为400W、微波辐射时间为30min、焦粉参加量为15g时、废水PH值为4时H202参加量对废水处理效果影响见图4。由图4可知：色度去除率一直维持在90%以上;H202参加量为1500mg/L时,COD去除率到达85.27%,处理水COD为43.07mg

10、L,继续增加H202的用量，COD去除率无明显变化，因此，H202最正确用量为1500mg/Lo2.5 微波功率的影响在FeS04参加量为200mg/L、H202参加量为1200mg/L,微波辐射时间为30min、焦粉参加量为15g、废水PH值为4时微波功率对废水处理效果的影响见图5。由图5可知：色度去除率一直在90%以上;微波辐射功率越高，COD去除效果越好，由于随着微波功率的提高，活性炭表面的“热点”数量相应增加，去除率随之提高，尤其是微波功率在30060OW时，COD去除率明显增大，当微波功率为600W时，COD去除率到达86.56%,处理水COD为43.07mg/L,随后COD去除率增

11、加不明显，因此，微波最正确功率为600Wo2.6 微波辐射时间的影响FeS04参加量为20OmgLH202参加量为1200mgL.微波功率为400W、焦粉参加量为15g、废水PH值为4时微波辐射时间对废水处理效果影响见图6。由图6可知：微波辐射时间为050min时，色度去除率逐渐增大;微波辐射时间为040min时，COD去除率逐渐增大，但是随着时间继续延长，由于H202含量降低、Fe2转化为Fe3,COD去除率增加的趋势相对较为缓慢，综合考虑微波辐射最正确时间为40rnio2.7 焦粉吸附-微波催化-芬顿试剂氧化法最正确工艺条件焦粉吸附-微波催化-芬顿试剂氧化法最正确工艺条件为：废水PH值为5

12、、焦粉参加量为20g、FeS04参加量为300mgL.H202参加量为1500mgL.微波功率为600W、微波辐射时间为40min该工艺条件下，废水色度去除率为93.45%,COD去除率为86.74%o净化出水色度为19.65倍，COD为42.43mgL,色度和COD满足GB16171-20*炼焦化学工业污染物排放标准中的要求，废水各项指标到达排放标准。3结论(1)最正确工艺条件为：FeS04参加量为300mgL.H202参加量为1500mg/L、微波功率为600W、微波辐射时间为40min、焦粉参加量为20g、废水PH值为5。(2)在最正确工艺条件下，废水色度去除率为93.45%,COD去除率为86.74%,净化出水色度为19.65倍,COD为42.43mgL,色度和COD满足GB16171-20*炼焦化学工业污染物排放标准中的要求，废水各项指标到达排放标准。(3)实现了焦粉的合理利用。