高压脉冲放电处理焦化废水的研究

生态环境2006,15(2):253-256http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentE-mail:editor@jeesci.com基金项目：华中科技大学与武汉钢铁集团公司共同合作开发项目作者简介：龙淼（1981－），女，硕士研究生，研究方向为环境等离子体技术。E-mail:longmiao8651@yahoo.com.cn收稿日期：2005-11-08高压脉冲放电处理焦化废水的研究龙淼1，李胜利1，赵坤1，杨怀远21.华中科技大学环境科学与工程学院，湖北武汉430074；2.武钢安环部，湖北武汉430083摘要：焦化废水中含有大量的氰化物，如直接排放将对环境产生很大的危害，本实验采用高压毫微秒脉冲产生的非平衡等离子体处理武钢焦化废水，分析了空气流量、SO2的质量浓度、放电时间等因素对实验的影响，放电之后发现当实验条件合适时，氰化物浓度可以降低90%以上，反应60min时则降低了93.93％以上。文章同时还探讨了放电等离子体去除氰化物反应机理。关键词：焦化废水；脉冲放电；等离子体；氰化物中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1672-2175（2006）02-0253-04焦化废水是煤加工过程中产生的，这种废水主要来源于洗煤、熄焦和副产品的加工以及精产品的精制。在此类废水中，目前知道的最严重的污染物有：酚类、氰化物、硫代氰酸盐、多环芳烃、煤焦油等，COD和氨氮的指标也很高[1]。常用的处理废水中氰化物的方法有：氯氧化法、二氧化硫－空气氧化法联合处理、臭氧化法、硫酸亚铁沉淀法、生化活性污泥法等。目前,脉冲放电等离子体技术用于水处理的研究受到许多研究者的关注，并在某些领域取得可喜进展和成果，例如脉冲放电等离子体处理硝基苯废水[2]，高压脉冲放电等离子体处理印染废水[3]，放电等离子体与饲养酵母联合处理味精废水[4]，脉冲电晕放电处理焦化废水[5]等。在前期的工作中，我们以配制的KCN水溶液为处理对象，对用脉冲放电等离子体处理含氰废水的影响因素进行讨论，最终确定最佳的处理条件。在本实验中，我们对反应器进行了适当改进，并取武钢焦化公司的焦化废水进行处理，除了研究氰化物的处理情况。实验装置主要包括高压脉冲发生装置、空气压缩机、流量计以及等离子体反应器构成。脉冲发生装置产生高压脉冲；空气压缩机和流量计提供并调节空气流量；等离子体反应器（见图1）为内径10cm,高度40cm的圆柱型有机玻璃柱，内部电极分别为多孔板型（图2）接地，针尖型电极接高压。1实验装置和方法1.1实验装置实验装置如下页图3、图4所示。1.2实验方法本实验采用的是水中气泡放电方式，板电极和针电极都淹没在溶液中，电极间距为6mm。向反图1等离子体反应器Fig.1Reactorofdischargeplasma图2板电极Fig.2Plateelectrode板电极不规则小孔出气口接地进水口板电极针电极进气口中国城镇水网www.chinacitywater.org254生态环境第15卷第2期（2006年3月）应器内加入约250mL焦化废水，打开空气压缩机，调节至所需流量，开始放电，分别取不同气流量、不同时间和不同放电条件下的水样进行分析检测。实验中所加脉冲电压为24kV，频率240Hz；采用空气放电和空气+SO2放电两种形式。实验尾气用φ(NaOH)=2％的溶液吸收。1.3分析测定焦化废水中氰化物大部分属于络合氰化物，需将其总氰化物蒸馏出来，再用异烟酸-吡唑啉酮比色法（GB7486-87）检测。水样pH值用美国ORION台式PH/ISE828型测试仪测定，玻璃电极为CHN060型复合pH电极。SO2来源：广东佛山科的气体有限公司，体积分数1%SO2检测：SGA94SO2分析仪，分辨率1mg·m-3，KANE出品。2实验结果与分析2.1pH值的影响在前期的实验中，我们发现pH＝9~10之间时，氰化物的去除率最高，因此可以认为，整个处理过程中，溶液的pH值都处于最佳状态。2.2氰化物去除实验氰在焦化废水总的存在形式有2种：简单氰化物和络合氰化物，络合氰化物一般有[Zn(CN)4]2-、[Cd(CN)4]2-、[Fe(CN)6]3-、[Fe(CN)6]4-等几种形式，而络合氰化物所占的比例一般远高于简单氰化物，因此降低络合氰的含量，是控制总氰含量的关键。从图5可知，在空气放电中空气流量越大，氰化物的浓度降低越明显；当空气流量q＝1.5L·min-1时，放电20min到60min之间氰浓度的改变不大；而q＝0.5L·min-1时，氰的浓度降低量随放电时间的增长就比较明显。这说明，增大空气流量，不仅可以提高氰化物浓度降低的幅度，还大大缩短了有效放电时间。q＝1.5L·min-1，放电60min时氰化物浓度降低了93.4％。在图5中，当空气