几种高级氧化技术在焦化废水深度处理中的应用比选_刘金泉

焦化废水是在原煤高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水，主要含有酚类化合物、脂肪族化合物、杂环化合物、多环芳烃、氨氮、硫化物、氰化物等，属难生物降解的有机废水[1]。桑德集团采用以优化的A/O技术为核心的工艺处理焦化废水，出水COD和氨氮去除率可达90～96%以上，达到钢铁工业污染物排放标准（GB13456-1992）一级标准和国家污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准或其所在地区规定的排放要求。随着焦化产业结构的升级以及市场竞争秩序的规范，提高废水循环率，减少污水外排，降低新水耗量已成为目前钢铁工业企业广泛采用的清洁生产工艺之一，而深度处理是实现污水零排放和污水回用的最佳选择，寻求一种高效、低成本的深度处理方法具有重要意义。本研究采用高级氧化技术包括O3、ClO2及Fenton试剂对华北某焦化公司的二沉池出水进行深度处理，重点考察了这3种氧化剂对COD及UV254指标的去除效果，并从技术与经济角度对其进行比较，以选择出一种高效、经济的深度处理工艺。1试验部分1.1废水来源及特点试验用水取自华北地区某焦化公司的生化出水，出水COD、NH3-N、TP、SS硫化物及氰化物等各项指标均满足污水综合排放标准（GB8978-1996）二级排放标准，其中COD为128mg·L-1，pH为6.86。1.2试验材料与分析方法ClO2采用10%盐酸-亚氯酸钠法制备（自制ClO2化学发生器），纯度大于99%；O3由纯氧通过3S-A3系列O3发生器（北京同林科技有限公司）发生，最大产气量3g·h-1；Fenton试剂由FeSO4·7H2O（分析纯）和H2O2（30%，分析纯）组成。ClO2的纯度及浓度采用连续碘量法测定[2]；O3浓度采用碘量法测定；COD采用CTL-12型化学需氧量速测仪(承德市华通环保仪器有限公司)测定；UV254采用752型紫外可见分光光度计（上海光谱仪器有限公司）测定。1.3试验方法O3氧化反应：采用连续投加方式将O3发生器产生的O3通入反应器，试验前O3发生器空排1min。反应器为有机玻璃反应柱，柱高0.5m，有效容积3.9L，反应器底部采用微孔纯钛曝气头均匀布气（气泡直径0.1～2mm），尾气采用KI溶液吸收。试验中通过调节通气时间来控制O3投量，根据需要间歇取样，取样后用少量的0.025mol·L-1的Na2S2O3溶液终止反应，然后进行相关测定。Fenton试剂氧化反应：取500mL焦化废水置几种高级氧化技术在焦化废水深度处理中的应用比选刘金泉，王凯，王发珍，胡晓辉，李京旭（北京桑德环保集团研发中心，北京101102）摘要：采用O3、ClO2及Fenton试剂为氧化剂对焦化废水的生化出水进行深度处理，考察了这3种技术对废水COD及UV254的去除效果。并从氧化能力、有无二次污染、投资及运行费用等方面对这3种技术进行了比较，确定出O3氧化为最适宜的工艺。关键词：高级氧化；焦化废水；深度处理；比选中图分类号：X703.1;TQ031.7文献标识码：B文章编号：1000-3700(2009)01-112-04收稿日期：2008-04-14作者简介：刘金泉（1978-），男，博士，研究方向为工业废水处理与回用联系电话：13683392951；E-mail：hdliujq@126.com。第35卷第1期2009年1月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.1Jan.,2009112DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2009.01.030于烧杯中，调溶液的pH值为3后加入一定量的FeSO4·7H2O和H2O2，在室温下反应60min后，加碱调pH值为8以上以终止反应，静沉2h后取上清液进行测定。ClO2氧化反应：取500mL焦化废水置于烧杯中，加入一定量的ClO2储备溶液，在室温下反应一定时间后，加入适量Na2S2O3溶液终止反应，测定溶液COD及UV254。所有试验均在室温（20℃）条件下进行。2结果与讨论2.1O3对焦化废水的深度处理O3可以通过直接和间接两种方式与物质反应：直接反应是一个反应速率常数很低的选择性反应；而间接反应是指O3分解产生二次氧化剂羟基自由基·OH，由其与有机物发生反应，该反应是一个非选择性的即时反应。通常，在酸性条件下（pH<4）以直接反应途径为主，而当溶液为碱性时，以间接反应途径为主。由于·OH具有比O3更强的氧化能力，且反应速度快，氧化也更为彻底，因此本试验将溶液pH调节至9，以保证O3氧化以·OH反应为主。试验考察了O3投加量（由通气时间来反映）对焦化废水COD及UV254去除效果的影响，结果如图1所示。由图中可以看出，焦化废水的COD随O3通气时间的增加呈现出不规则的变化规律。在前2min的通气时间内COD