海绵铁预处理焦化废水的实验研究_郭浩磊

第25卷第8期2009年4月甘肃科技GansuScienceandTechnologyVol.25No.8Apr.2009海绵铁预处理焦化废水的实验研究郭浩磊1,吉亚鹏1,唐铭1,刘艳娟2(1.兰州大学资源环境学院,甘肃兰州730000;2.唐山学院环化系,河北唐山063000)摘要:设计采用静态和动态实验,研究海绵铁预处理焦化废水。静态实验在海绵铁的粒径、pH值、反应时间、海绵铁的投加量四个方面研究其最佳处理条件,分别为1～2mm、6min、60min、20g;动态实验模拟实际工程,研究海绵铁在不同水力负荷下对废水中的色度,氨氮,和CODcr的去除率,为实际工程提供设计依据和经验参数。实验结果表明,水力负荷越小,出水水质越好,但工程中应保证水力负荷不低于1m3/m2·d。关键词:海绵铁;焦化废水;CODcr;色度;氨氮中图分类号:X131.21引言焦化废水所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等,是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水[1]。目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理、然后进行生物脱酚二次处理,但是,焦化废水经上述处理后,外排废水中氰化物、CODcr及氨氮等指标仍然很难达标。针对这种状况,近年来国内外学者开展了大量的研究,找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为物化法、生物法和化学法三类。各种处理技术各有千秋,都有各自的优缺点,但我们能从中看出,生物处理方法常作为二级处理,在没有预处理的情况下,单纯依靠二级处理很难将废水中氰化物、CODcr及氨氮等指标处理至国家标准,要达到国标往往投资巨大。这就要求人们在处理焦化废水的时候从预处理着手,寻求一种预处理技术,使在预处理的过程中废水中氰化物、CODcr及氨氮等难降解的指标得到一定程度的降解,为后续的处理提供条件。在众多的预处理技术中,对海绵铁的研究越来越引起人们的关注。兰州交通大学沈丽娜[2],等对海绵铁处理低浓度含酚废水进行了研究,取得了令人满意的效果,海绵铁以其优越的特性在降解助色大分子物质中起到了至关重要的作用。经过前人多年的研究以及经验的总结,我们不难看出海绵铁以其独特的优越性,在废水的处理中越来越受到人们的青睐,面对焦化废水在废水处理中的困难,我们有理由相信海绵铁在处理焦化废水时也能发挥出其神奇的力量,为焦化废水的处理打开一条新路。海绵铁是一种新型的水处理材料,它是由精矿粉和氧化铁磷经过研磨、磁选后再高温烧结,然后冷却、冲洗、破碎,再重新磁选和筛选得到的多孔状颗粒物质,为疏松海绵状,外观呈灰黑色,主要成分为铁氧化物。海绵铁的组成及各项性能指标如表1所示。表1海绵铁的组成及各项性能指标[3]金属铁的含量碳(C)及其它杂质含量体积质量(g/cm3)堆积密度(g/cm3)粒径(mm)>90%3%～4%2.3～2.781.7～1.8880.5～3.0海绵铁与传统水处理中的铁屑滤料很相似,它具有比表面积大、比表面能高以及电化学富集、氧化还原、物理吸附、絮凝沉淀性能更好等特点,水处理效果更好,且其价格低廉、再生简单等优点,故近年来越来越受到关注。2实验部分2.1实验所用废水以焦化废水为实验用水,焦化废水取自兰州某焦化厂氨洗车间排放的废水,具体水质指标见表2。表2焦化废水水质CODcr(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)pH色度(倍)6080～7000240～26014404～150006.5～7.2400～6002.2静态实验方法量取一定量的焦化废水于锥形瓶中,加入适量的海绵铁,室温下在转速为120r/min的恒温振荡器中充分反应一段时间,取下锥形瓶静置30min,取上层清液用中速滤纸过滤,去除悬浮物和海绵铁粉末的干扰[4]。用标准的钠氏试剂光度法[5]在分光光度计上以420nm波长测定废水的吸光度,并从工作校正曲线上求出相应的NH3-N浓度,计算NH3-N去除率。用重铬酸钾滴定法[5]测定CODcr的值,并计算去除率,用稀释倍数法[5]测其色度,并计算去除率。2.3动态实验方法本实验设计用有机玻璃柱,内径36mm,长约400mm,底部放置约2cm高的粒径均匀的卵石填料,海绵铁放在卵石上部。控制水力负荷分别为1.23、1.57、2.36、4.72m3/m2·d,在不同的水力负荷下研究填料对废水各项指标的去除效果。装置如图1所示。图1动态装置图3结果与讨论3.1静态实验3.1.1海绵铁粒径对实验的影响用量筒量取5份焦化废水水样100mL,分别置于250mL的锥形瓶中,称取粒径分别为<0.5、0.5～1、1～2.0、>2.0mm的海绵铁各20g于锥形瓶中,然后置于转速为120r/min的恒温振荡器上振荡60min,按实验方法2.2计算各指标的去除率,得到不同粒径海绵铁对水样中各个指标的去除率的影响,实验结果见图2。图