超声、电解与Fenton试剂联合处理焦化废水的试验研究

超声、电解与Fenton试剂联合处理焦化废水的试验研究摘要：摘要：对生化处理后的焦化废水，一般采用活性炭吸附来脱色、去除COD，但该工艺设备庞大，且初投资和运行成本均比较高，所以寻找经济有效的处理焦化废水的方法一直是废水处理领域的难题之一。焦化废水种类多，有机组分复杂，目前国内主要采用A/O、A2/O生化方法进行处理，但生化处理后的焦化废水色度高，含有大量生物难降解有机物，还不能达到国家规定的排放标准。对生化处理后的焦化废水，一般采用活性炭吸附来脱色、去除COD，但该工艺设备庞大，且初投资和运行成本均比较高，所以寻找经济有效的处理焦化废水的方法一直是废水处理领域的难题之一。李义久等采用复合氯氧化剂处理焦化废水，色度从140倍降至60倍以下，其它污染指标亦明显降低。近二十年来，Fenton试剂在废水处理中的应用在国内外受到普遍重视。研究表明Fenton试剂处理含酚废水对酚、CODCr、TOC都有较好的去除率。利用光、电、声、磁催化氧化技术处理有机废水，尤其是难于生化降解的三致(致癌、致畸、致突)有机污染物，是当前世界水处理技术研究中相当活跃的领域。本文采用Fenton试剂，并辅以超声和准稳态阳极（DSA电极）催化，对生化处理后的焦化废水作进一步的氧化处理，处理后水质达到国家一级排放标准，且大大缩短了反应时间。1实验部分1.1实验装置氟离子选择性电极(上海雷磁仪器厂)；氰离子选择性电极(上海雷磁仪器厂)；磁力搅拌器(JB一I)(上海雷磁仪器厂)；DSA类电极(SnO2、Sb2O3涂布Ti电极，自制，有效接触面积为18cm2)；超声波发生器(中科院上海声学实验室)，功率70W。1.2样品来源废水取自某钢铁集团化工公司生化处理后的焦化废水，主要污染物指标见表1。色度F-/(mg.L-1)CN-1/(mg.L-1)CODCr/(mg.L-1)NH3-N/(mg.L-1)101223.93.7223.99.661.3实验方法(1)取水样500mL，用硫酸调节pH值，加入一定量的Fe2+和H2O2(Fenton试剂)，置于30℃恒温水浴锅中恒温一定时间，再用石灰水调节pH值，加入絮凝剂FeCl3，助凝剂PAM，沉降后，过滤，取样测定CODCr、色度、氨氮、CN-、F-。(2)上述实验中在加入Fenton试剂的同时，导入超声电极进行实验，其余步骤相同。(3)上述实验中在加入Fenton试剂的同时，导入DSA电极进行实验，其余步骤相同。2结果与讨论2.1确定Fenton试剂最佳氧化--混凝沉淀条件综合考虑影响Fenton试剂氧化和混凝沉降效果的因素：pH值、H2O2浓度、Fe2+的浓度、反应温度、FeCl3的浓度和PAM的浓度，根据实际的工况条件，对实验过程做了以下几方面的限制：(1)考虑实际成本问题，控制H2O2的浓度尽可能低；(2)pH控制在3～4；(3)由于实际生化处理出水温度为30℃以上，因此试验温度定为30℃；(4)反应时间为2.5小时。为此，设计了以H202的浓度、Fe2+的浓度、FeCl3的浓度和PAM的浓度为变量的4因素3水平的L9(34)正交试验，如表2所示，试验结果列于表3。表2正交试验因素水平水样（500ml）H2O2/(mg.L-1)Fe2＋/(mg.L-1)FeCl3/(mg.L-1)PAM/(mg.L-1)1200802042250160244.83280200306表3正交试验结果水样(500ml)H2O2/(mg.L-1)Fe2+/(mg.L-1)FeCl3/(mg.L-1)PAM/(mg.L-1)COD/(mg.L-1)COD去除率/%120080204168.5240432200160244.843.2580.68320020030690.0159.64425080246159.928.29525016030470.1368.556250200204.894.6757.54728080304.8127.342.91828016020630.6486.26928020024457.8274.07K1j%54.8931.8856.0855.68K2j%51.4678.4760.9860.35K3j%67.7563.7557.0358.06Rj%16.2931.754.904.67从表3可看出，Fe2+的投加量对CODCr去除率影响最大，其次是H2O2，再次FeCl3和PAM。最佳反应条件确定为：[H2O2]=200mg/L，[Fe2+]=160mg/L，[FeCl3]=24mg/L，[PAM]=4.8mg/L。在此条件下处理焦化废水后水质指标见表4。表4Fenton试剂氧化混凝沉淀处理结果名称色度CODCr/(mg.L-1)NH3-N/(mg.L-1)F-/(mg.L-1)CN-/(mg.L-1)指标4543.2