微电解深度处理焦化废水实验分析

潘书佳 刘寅阁

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焦化废水是化工产品精制、炼焦过程中的主要产物，其处理一直是一大难题，因为焦化废水一般都具有成分复杂的特点，很多焦化废水的毒性比较大。如果任由焦化废水不做处理肆意排放，其富含的酚类、杂环化合物和多环芳香族化合物等会严重危害环境和人类健康。焦化废水在完成预处理后，一般采用生物处理法进一步处理，这种做法在国内比较普遍，但是存在一定的缺陷，处理后的废水中的化学需氧量仍然超标，因此需要考虑深度处理焦化废水的其他方法。

微电解法处理焦化废水在近几年来得到了较为广泛的应用，许多国家都在积极推广这种处理方法。铁炭微电解法就是在废水中形成无数个小的原电池，含炭物质作为阴极，以铁作为阳极，废水中丰富的离子都可以作为电解质，通过一系列的氧化还原反应和物理吸附等作用来到达废水处理的目的。微电解法预处理焦化废水方面的研究比较多，但是深度处理方面，相关研究还有待进一步的突破。

1 材料与方法

1.1 主要试验仪器和材料

MS-3型COD微波消解仪，PGS-3C型pH计，721型分光光度计，有机玻璃微电解柱(DxH=160mmx1000mm)，有机玻璃沉淀池(DxH=800mmx2000mm)。

1.2 试验用水

本试验用水取自某焦化厂A2/0生化工艺二级沉淀池出水，该水呈深黄褐色，有刺鼻气味，pH值为7.9-8.5，ρ(COD)=274--322mg/L，ρ(NH3N)=4.2-8.6mg/L.

1.3 试验方法

取某个铸铁厂的废铁屑适量，长度在8-15毫米，宽度在3-6毫米，铁屑多呈现方块状。在铁屑的预处理方面，首先应除去表面油渍，用热碱水浸泡一段时间后，再用一定浓度的稀酸浸泡，这样稀酸会与铁屑表面的氧化层发生反应，将氧化层除去，最后再用蒸馏水处理。活性炭的直径一般在4-6毫米，要保证活性炭在实验液体中浸泡足够长的时间，使得其充分吸收原液中的污染物。

取200ml的水样，再其中加入适量的铁屑和活性炭，让其充分反应，然后滴入适量的质量分数为10%的NaOH，逐渐调整PH值，待调到PH值为8-9后静沉，然后提取适量的反应后的清液，最后测出其化学含氧量。

1.4 试验项目检测方法

COD采用密封快速微波消解法，NH3-N采用纳氏试剂分光光度法，pH值采用PGS-3C型pH计。

2 结果与讨论

2.1 反应时间对实验效果的影响分析

反应最初的PH值控制在3，进而投放一定量（铁屑30g/L,活性炭10g/L）铁屑和活性炭颗粒，然后让其充分反应并观察记录，在不同的反应时间，半小时、1-4小时等不同条件下分别记录实验结果，主要考察化学含氧量变化的结果。

化学含氧量随着时间的推移，呈现明显的下降趋势。这是因为，反应时间的增加，可以有效增加原液中的新生态的[H]、亚铁离子和铁离子以及其他的氧化还原反应的中间产物，反应时间的增加有利于有机物的降解。一般在0-2小时内，随着时间的增加，化学含氧量的变化有显著的变化，但是2小时-4小时这个时间区间内，含氧量虽然一直在下降，但是下降的速率开始放缓。为了达到理想的处理效果，反应时间控制在4小时为佳。

2.2 初始pH值对实验效果的影响分析

投放一定量（铁屑30g/L,活性炭10g/L），调节PH值，观察不同PH值（初始值为3，分别考察3，5，7，9和11）下的反应结果。

根据实验结果分析，随着酸碱度的提高，化学含氧量去除效率开始降低。在PH值为3的条件下，在反应时间为4小时时，COD去除率为45.93%，出水COD的质量浓度为155.78mg/L;而原水初始pH值为11时，反应4h后COD去除率仅为24.06%，出水COD的质量浓度为218.78mg/L，实验证明在酸性条件下，焦化废水的处理效果较为理想。这主要是因为酸性环境有利于降低酚类等有机物的溶解度，而且酸性环境有助于扩大电池电极电位差，有助于加速氧化还原反应。但是不是说PH值越低越好，因为过低的PH值，会增加离子浓度。所以，一般适宜的PH值应该在3左右。

2.3 铁屑投入量变化对实验效果的影响分析

保持活性炭颗粒的投入量为10g/L，原水初始的PH值为3，逐步增加铁屑的投入量，观察化学含氧量的去除效果（铁屑投入量分别是10，20，·······50g/L）。

根据实验结果分析,铁屑投入量变化对实验效果影响较大，铁屑投入量从最初的10g/L增加为30g/L过程中，化学含氧量的去除效率较快，当铁屑投入量继续增加时，去除效率开始放缓，这是因为过多的铁屑抑制了原电池的反应，而且易造成填料板结，从而影响反应活性点。综合考虑确定铁屑合适的投加量为40g/L。

同理，如果铁屑投入量保持不变，在同等条件下，随着活性炭颗粒投入量的增加，也造成填料板结，从而影响反应活性点。活性炭投加量控制在10g/L为宜。

3 结论

微电解工艺深度处理焦化废水是未来很长一段时间研究热点之一，因为微电解工艺深度处理实质是以废治废，而且处理的效果比较好：能够有效降低焦化废水的化学含氧量，出水无色无味。本文中采用静态单因素的实验方法，通过实验数据观察对比，得出，原液初始的PH值和反应时间、活性炭和铁屑的投放量等都会影响废水的处理效果。

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