Fenton氧化与吸附法联合处理焦化废水的研究_李亚峰

收稿日期:2004-12-08基金项目:建设部科技攻关项目(03-2-068)作者简介:李亚峰(1960-),男,教授,博士研究生,主要从事水处理技术研究.文章编号:1671-2021(2005)04-0354-04Fenton氧化与吸附法联合处理焦化废水的研究李亚峰1,王春敏1,2,周红星2,王维军2(1.沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168;2.唐山学院土木系,河北唐山063000)摘要:目的为了寻求一种行之有效的焦化废水处理新技术.方法利用Fenton氧化预处理联合活性炭吸附后续处理,以焦化废水的COD为考察指标,通过研究H2O2投加量、pH值、反应时间、[Fe2+]/[H2O2](摩尔比)等因素对Fenton氧化预处理阶段处理效果的影响,确定Fenton氧化预处理阶段的操作条件;通过研究活性炭投加量、活性炭吸附时间、pH值等因素对后续活性炭吸附阶段处理效果的影响,确定活性炭吸附阶段的操作条件.结果实验表明,Fenton氧化-活性炭吸附联合工艺的最佳操作条件为:先在H2O2投加量为158mmol/L,[Fe2+]/[H2O2]=1∶10,初始pH=3的条件下Fenton氧化预处理30min,然后投加1g/L活性炭吸附处理30min.结论在最佳操作条件下,Fenton氧化-活性炭吸附联合工艺处理焦化废水取得了良好的效果,处理后焦化废水COD由1935mg/L降为46.4mg/L,去除率达到97.6%,为该工艺的工业化应用提供了实验依据,同时对其他工业废水的处理具有借鉴意义.关键词:焦化废水;Fenton氧化;吸附;COD去除率中图分类号:X703文献标识码:A近年来Fenton试剂法在废水处理中的应用已成为研究热点之一.而作为传统的废水处理技术,吸附法能有效的去除废水中多种污染物,经其处理后出水水质好且比较稳定,随着排放标准的日趋严格,水资源回收利用的日益迫切,吸附法在废水处理中的作用将越来越重要.其中活性炭吸附法是一种应用较早的方法,但由于活性炭价格较高,因而将其应用于低浓度污染性强的废水处理或深度处理更能充分发挥其优势,降低废水处理成本的同时提高处理效率和效果.因此,笔者将Fenton试剂氧化作为前处理,而将活性炭吸附法作为后续处理,即采用Fenton氧化-吸附法联用技术处理焦化废水,取得了良好的效果.1实验仪器与方法1.1主要仪器及药品实验仪器利用HH-5型COD测定仪,pHS-29A型酸度计,DBJ-621定时变速搅拌机.化学药品选择了30%H2O2、FeSO4·7H2O、粉末活性炭等.实验中水样为某焦化厂生化处理前的废水,外观呈棕色,有刺激性气味,pH值约为7.2,COD为1935mg/L,主要污染物包括氨氮、酚类化合物、芳香族化合物,并有少量的硫化物和氰化物.1.2试验方法(1)Fenton氧化实验取一定量水样于烧杯中,在PHS-29A型酸度计上用H2SO4或NaOH调节pH=3,再向溶液中加入一定量的硫酸亚铁和双氧水,迅速混合,反应30min后测COD.(2)吸附实验取一定量经Fenton氧化预处理的焦化废水于烧杯中,加入活性炭,在DBJ-621定时变速搅拌机上边搅拌边吸附一定时间,然后将吸附后水2005年7月第21卷第4期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)July2005Vol.21,No.4样过滤,取滤液测COD.2实验结果与分析2.1Fenton氧化实验(1)H2O2投加量对焦化废水COD去除率的影响根据初步实验,确定Fenton试剂氧化处理焦化废水的初始pH=3,[Fe2+]与[H2O2]的摩尔比为1∶10,反应时间为30min.在此条件下,试验H2O2投加量对焦化废水COD去除率的影响,结果如图1所示.分析图1可知,随H2O2投加量的增加,焦化废水COD去除率增加,但COD去除率并非随H2O2投加量的成倍增加而成倍提高.最初焦化废水COD去除率随H2O2投加量的增加而迅速提高,随后COD去除率增加越来越缓慢,当H2O2投加量达到158mmol/L以后,COD去除率基本稳定.这可能是因为在H2O2质量浓度较低时增加H2O2投加量,生成的·OH量增加,使得焦化废水COD去除率会迅速提高;而在H2O2投加量较大时,较高质量浓度的H2O2一方面会造成其自身分解反应加剧,另一方面H2O2本身能清除·OH[4]:H2O2+·OH※HO2·+H2O。此外,H2O2浓度过高,还会将Fe2+氧化成Fe3+,而使氧化在Fe3+的催化下进行,降低了·OH的产生效率.图1H2O2浓度对焦化废水COD去除率的影响(2)[Fe2+]/[H2O2](摩尔比)对焦化废水COD去除率的影响实验中固定H2O2投加量为158m