煤化工廢水處理焦化廢水屬于典型的有毒的難降解有機(jī)廢水，其所含有有機(jī)污染物成分復(fù)雜，在常規(guī)生化處理中不能被有效去除，出水水質(zhì)很難達(dá)到地方或國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。近年來，隨著各類廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格及水位的不斷攀升，工業(yè)廢水回用的呼聲越來越高。因此，對(duì)常規(guī)生化處理后的工業(yè)廢水進(jìn)行深度處理并回用已日益迫切。Fenton試劑氧化法因其反應(yīng)快，易操作，處理效果好而得到研究者的重視，但尚無將其應(yīng)用于焦化廢水深度處理的研究報(bào)道。筆者以實(shí)際焦化廢水經(jīng)A²0工藝處理后的出水為研究對(duì)象，考察了Fenton試劑氧化法深度處理焦化廢水的效果及影響因素。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)用水
試驗(yàn)用水的某鋼鐵公司實(shí)際焦化廢水經(jīng)常規(guī)A²0工藝處理后的出水，其COD為100~340mg/L,色度為480~940倍。
1.2 試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)裝置如圖1所示。反應(yīng)器有效容器為6L，內(nèi)置加熱器，攪拌器及溫度計(jì)。向反應(yīng)器內(nèi)加入6L原水，開啟攪拌及加熱裝置及預(yù)設(shè)溫度，用0.2mol/L的硫酸調(diào)節(jié)ph，然后加入適量0.05mol/L的Fe²和0.8mol/L開始反應(yīng)，間隔不同時(shí)間取樣200ML,加入適量0.5mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph值至9終止反應(yīng)，并置于80r/min的搖床上搖動(dòng)10min，在靜置30 min去上趟液進(jìn)行分析。
1.3 分析項(xiàng)目及方法
COD:重鉻酸鉀法；色度：XS-1型袖珍色度儀；ph;PHS-2C型精密PH機(jī)。
2 結(jié)果與討論
2.1 反應(yīng)溫度及處理效果的影響
在原水初始ph值為2.5投加量為0.4mmol/L，反應(yīng)時(shí)間為6h(反應(yīng)充分)的條件下，考察了不同反應(yīng)溫度對(duì)Fenton氧化法深度效果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)控制反應(yīng)溫度為30°C時(shí)，對(duì)COD的去除率為47.1％:；當(dāng)溫度升至40°C時(shí)，對(duì)COD的去除率，升至65.3％，當(dāng)溫度升至50°C以上時(shí)，對(duì)COD的去除率基本穩(wěn)定在70°C左右，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，過高的溫度會(huì)加速分解，同事運(yùn)行成本也會(huì)大大提升，因此確定適宜的反應(yīng)溫度為40~50°C.
2.2 PH對(duì)處理效果的影響
在反應(yīng)溫度為50°C，投量為8 mmol/L，投加量為0.4 mmol/L的條件下，考慮了不同初始PH值對(duì)Fenton氧化法深度處理的影響。結(jié)果表明，當(dāng)原水初始PH值由2逐漸增加至6時(shí)，對(duì)COD的去除率基先升高后降低，在PH值為2.5時(shí)對(duì)COD的去除率最大，當(dāng)初始PH值繼續(xù)增至6以上時(shí)，對(duì)COD的去除率基本不變。因此確定適宜的初始PH值為2,5左右。
由以上各式可知，堿性或強(qiáng)酸性條件均不利于Fenton氧化反應(yīng)的進(jìn)行，在適宜的酸性條件下可中和反應(yīng)（1）產(chǎn)生的OH,使反應(yīng)向產(chǎn)生OH的方向進(jìn)行，利于氧化反應(yīng)的進(jìn)行。但當(dāng)PH值過低時(shí)，會(huì)使反應(yīng)(2)向右進(jìn)行，消耗已產(chǎn)生的OH，同時(shí)還會(huì)抑制反應(yīng)（3）的進(jìn)行，阻礙循環(huán)利用，最終導(dǎo)致處理效果下降，另外，在堿性條件下，過多的OH會(huì)與Fe結(jié)合而使其失去催化活性，同樣不利于氧化反應(yīng)。
2.3 Fe投加量對(duì)處理效果的影響
Fe作為催化劑，在Fenton體系中起著至關(guān)重要的作用，在反應(yīng)溫度為50°C時(shí)，初始PH值為2,5，投加量為8mmol/L的條件下，考察了Fe投加量為Fenton氧化處理效果的影響。結(jié)果表明，當(dāng)Fe投加量為零逐漸增加至1mmol/L時(shí)，對(duì)COD的去除效果最好。分析原因是：當(dāng)濃度過高時(shí)，根據(jù)反應(yīng)（2），其輝消耗已產(chǎn)生的OH，而當(dāng)濃度過低時(shí)，，體系產(chǎn)生OH的效率則較慢，且會(huì)導(dǎo)致濃度變低，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)化受阻，嚴(yán)重破壞Fenton體系鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的延續(xù)，從而影響Fenton體系的氧化能力。研究還發(fā)現(xiàn)，在Fe的最佳投加范圍內(nèi)，F(xiàn)enton試劑氧化有機(jī)物的速率與其投加量呈正相關(guān)，因此，F(xiàn)e的投加量為0.4mmol/L
2.4 投加量對(duì)處理效果的影響
在反應(yīng)溫度為50°C，初始PH值為2.5，F(xiàn)e投加量為0.4 mmol/L，進(jìn)水COD為340mg/L的條件，結(jié)果表明，隨投加量的增加，對(duì)COD的去除率逐漸升高，當(dāng)投加量增至8 mmol/L后，對(duì)COD的去除率逐漸趨于穩(wěn)定。水的最佳投加量與進(jìn)水COD濃度有關(guān)，當(dāng)進(jìn)水COD為110mg/L左右時(shí)，最用水投量為4mmol/L。而當(dāng)進(jìn)水COD為左右時(shí)，最佳誰投量為8 mmol/L。
2.5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響
在實(shí)際工程應(yīng)用中，反應(yīng)時(shí)間是影響建設(shè)和運(yùn)用的重要因素之一，較長的反應(yīng)時(shí)間意味著容量大的反應(yīng)器以及較多的耗材。在初始ph值為，投加量為0,4 mmol/L的條件下，分別控制反應(yīng)溫度為30、40、50、，考察不同反應(yīng)溫度下Fenton試劑氧化時(shí)COD去除效果的影響。結(jié)果表明，不管在哪種溫度下，對(duì)COD去除率均隨反應(yīng)時(shí)間的延長，并最終趨于穩(wěn)定，總體來看，F(xiàn)enton氧化反應(yīng)左右基本完成，反應(yīng)溫度的對(duì)大去除率越小或達(dá)到對(duì)大去除率的反應(yīng)時(shí)間越長。綜上分析，考慮經(jīng)濟(jì)成本，確實(shí)的反應(yīng)溫度（40~50°C）下，最佳反應(yīng)時(shí)間2~3h
2.6 Fenton氧化法深度處理焦化廢水的效果
在上述最佳運(yùn)行參數(shù)下，考察了Fenton氧化法廢水深度處理效果。結(jié)果表明，在試驗(yàn)條上，F(xiàn)enton氧化法對(duì)焦化廢水具有良好的深度處理。且其康水質(zhì)沖擊能力較強(qiáng)，當(dāng)原水COD分108和298mg/L，色度分別為480和870倍時(shí)，可分解降至39.1、57.8 mg/L，色度分別降至21.26倍。
3 結(jié)論
反應(yīng)溫度，初始PH投加量，水投加量和反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fenton試劑法深度處理焦化廢水的效果均有一定影響。在本實(shí)驗(yàn)中，適應(yīng)的反應(yīng)的條件：反應(yīng)溫度為40-50℃，初始Ph值為2.5，投量為0.4 mmol/L，水的投量為4~8 mmol/L，反應(yīng)時(shí)間為2-3h，在上訴最佳反應(yīng)條件下，當(dāng) 進(jìn)水COD為100~340 mg/L,色度為480-940倍時(shí)，出水COD,色度等指標(biāo)均可達(dá)到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）的要求，由此表明采用Fenton試劑氧化法深度處理焦化廢水是可行和有效的。
