焦化废水光催化降解研究_高强

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!科技情报开发与经济ＳＣＩ-ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００8年第１8卷第29期ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｅｍｅｎｔ－Ｓｌａｇ－Ｍｏｌｄｉｎｇ－ｂｅｄＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＧｒｏｉｎｅｄＲｏｏｆＳＵＮＹｉ-ｊｉｅＡＢＳＴＲＡＣＴ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｂｅｓｉｎｔｏｃｅｍｅｎｔ－ｓｌａｇ－ｍｏｌｄｉｎｇ－ｂｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｇｒｏｉｎｅｄｒｏｏｆｆｒｏｍｖａｒｉｏｕｓａｓｐｅｃｔｓ,ａｎｄｐｒｏｖｅｓｉｔｓｃａｒｒｙｏｖｅｒｅｆｆｅｃｔｗｉｔｈａｃｔｕａｌｅｘａｍｐｌｅ.ＫＥＹＷＯＲＤＳ:ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｇｒｏｉｎｅｄｒｏｏｆ;ｃｅｍｅｎｔ－ｓｌａｇ－ｍｏｌｄｉｎｇ－ｂｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ;ｃａｒｒｙｏｖｅｒｅｆｆｅｃｔ焦化废水是在煤制焦炭、煤气净化和焦化产品回收过程中产生的大量以含酚为主的高浓度有机废水。焦化废水成分复杂，除含有大量的酚类物质外，还含有较高浓度的氨氮以及众多微生物难以降解的稠环芳烃和杂环化合物，如吲哚、萘、喹啉、茚等。目前生物处理仍是焦化废水的主要处理方法，包括活性污泥法、生物接触氧化法、生物膜法等工艺，但由于焦化废水的成分复杂和氨氮浓度较高，所以国内绝大多数的焦化厂废水在经过处理之后，虽然出水的酚、氰化物、硫化物等达到国家排放标准，但ＣＯＤｃｒ和ＮＨ３－Ｎ仍难以达标［１，２］。采用传统的化学氧化法、超声波等物化处理法降解处理焦化废水，已取得了一定的效果［３］。但国内外目前多采用生化方法处理焦化废水［４］，光催化氧化法处理焦化废水的研究处于实验室阶段，且所处理的废水大多为模拟溶液［５］，本研究选用了焦化厂排放的高浓度废水和典型焦化厂生化处理站进出水两类不同的废水，分别采用不同的催化剂组合和不同的处理方法对废水进行了处理，旨在探讨将光催化方法作为高浓度焦化废水进入生化处理前的预处理方法，以及通过增加光催化方法提高典型焦化厂生化处理站进出水水质的可能性。１实验部分１.１实验药品和仪器二氧化钛（分子量７９.８８，天津市津科精细化工研究所，光谱纯）；氧化锌（分子量８１.３８，同济大学科学技术开发公司，基准试剂）；紫外线高压汞灯（３００W，上海飞利浦亚明照明有限公司）；石英光解器；７２１分光光度计（上海第三分析仪器厂）；电磁搅拌器。１.２水样焦化废水取自太原市两个不同焦化厂：水样①为焦化厂１废水处理站进水：ＣＯＤｃｒ为５１４７ｍｇ/Ｌ；ＮＨ３－Ｎ为１４６５.７８ｍｇ/Ｌ。水样②为焦化厂２废水处理站进水和出水：进水ＣＯＤｃｒ为２７０９ｍｇ/Ｌ，ＮＨ３－Ｎ为１０３.４ｍｇ/Ｌ；出水ＣＯＤｃｒ为２７９ｍｇ/Ｌ，ＮＨ３－Ｎ为４.４６ｍｇ/Ｌ。１.３实验装置光催化降解的实验装置包括：紫外线高压汞灯、石英光解器、电磁搅拌器。光降解实验在石英光解器中进行：量取定量废水于反应器中，加入催化剂并用搅拌器进行搅拌。接通循环冷却水，开启紫外灯开始计时，一定时间间隔后静置取样分析。１.４分析方法（１）氨氮的测定：纳氏试剂比色法。（２）化学需氧量（ＣＯＤ）的测定：重铬酸钾法。（３）生化需氧量（ＢＯＤ）的测定：五日生化培养法。（４）可生化性：通过比较处理前后生化需氧量/化学需氧量的变化确定焦化废水的可生化降解性。２结果与讨论２.１光催化反应对高浓度焦化废水中ＣＯＤｃｒ去除率的影响高浓度焦化废水的ＣＯＤｃｒ为５１４７ｍｇ/Ｌ，处理的废水量为１２００ｍＬ，光照时间为０.５ｈ。１Ｌ废水中加入催化剂的量为２.０ｇ［６］。在磁力搅拌子搅拌下对废水进行以下４种处理：紫外光照；２.４ｇＴｉＯ２＋紫外光照；２.４ｇＺｎＯ＋紫外光照；０.３６ｇＺｎＯ＋２.０４ｇＴｉＯ２（ＺｎＯ占催化剂总量的１５％［７］）＋紫外光照。实验结果见表１。由表１可以看出，０.５ｈ单纯紫外光照射会使高浓度焦化废水中ＣＯＤｃｒ明显减小，增加催化剂对ＣＯＤｃｒ去除率的影响为：ＴｉＯ２＞ＺｎＯ＞无文章编号：１００５－６０３３（２００８）29－0108-03收稿日期：２００８－０９－０８焦化废水光催化降解研究高强，高峰彬，贺艳，贾媛，郭栋生（山西大学环境与资源学院，山西太原，０３０００６）摘要：在０.５ｈ和３００Ｗ高压汞灯紫外光处理条件下，采用ＴｉＯ２，ＺｎＯ和ＴｉＯ２＋ＺｎＯ不同催化剂组合，研究了紫外光催化处理对高浓度焦化废水中ＣＯＤｃｒ及氨氮去除率的影响。结果表明ＴｉＯ２是焦化废水中ＣＯＤｃｒ光降解处理的最佳催化剂；ＴｉＯ２紫外光能够有效地降低高浓度废水中的ＣＯＤ