焦化类废水强化预处理催化微电解技术

焦化类废水强化预处理催化微电解技术

焦化废水是在炼焦荒煤气化产回收流程中产生的含多种酚类、多环芳香族、含氮杂环化合物及脂肪族化合物的废水，所含污染物浓度大、成分复杂，是典型的有毒有害、难降解工业废水。

现有处理技术主要采用生物净化脱氮和混凝沉淀等深度处理集成工艺，由于焦化废水难降解和有生物毒性的特点，直接用生物处理污染物负荷高，处理效率低，甚至需要在生物段添加大量的稀释水才能满足生物处理负荷要求，造成大量新水浪费和吨焦耗新水指标超标。

如何提高其预处理效果，大幅度提高废水的可生化性，减少稀释水的用量，是目前焦化废水关注的重点。

杰尧科技针对上述行业痛点，以催化微电解技术为核心，耦合Fenton氧化-絮凝沉淀工艺对焦化废水进行强化预处理，并研究与总结其对焦化废水污染物去除效果和对可生化性的影响，为其在焦化废水预处理中的应用提供参考。

当微电解耦合芬顿技术相结合时，二者产生了显著的协同效应。微电解过程中产生的 Fe??可以直接作为芬顿反应的催化剂，减少了外部亚铁离子的投加量，降低了运行成本。同时，微电解产生的新生态 [H] 也能与 H?O?发生反应，促进?OH 的生成，进一步增强体系的氧化能力。在这种协同作用下，废水中的有机污染物能够更快、更彻底地被氧化分解，相比于单独使用微电解或芬顿技术，处理效果得到了大幅提升。

 

当微电解与芬顿结合时，微电解对废水 pH 值的调节作用可以减少酸碱调节剂的使用量，降低处理成本。此外，微电解将大分子有机物分解为小分子物质，提高了废水的可生化性，使得原本难以被芬顿氧化处理的高浓度、难降解废水，变得更容易被处理。这种协同作用拓宽了微电解和芬顿技术的应用范围，能够处理更多种类的工业废水。

1、废水来源以及水质

本实验使用的废水来自于某焦化厂经气浮除去油和悬浮物后的焦化废水，其COD为2000~3500mg/L，BOD5为600~800mg/L，B/C为0.2~0.29，氨氮为25~100mg/L，挥发酚为300~500mg/L，pH为8.5~9.5。

2、 微电解填料

微电解填料是杰尧科技自主研产的多元催化材料，多元金属合金融合催化剂经高温微孔活化生产而成，其铁碳比约为5∶1，粒径1~3cm，填充空隙率65%，密度约1.4g/cm3，比表面积1.2m2/g。

 

3、 检测方法

COD，重铬酸钾法;BOD5，稀释接种法;氨氮，纳氏试剂分光光度法;挥发酚，4-氨基安替比林分光光度法;Fe2+，邻菲啰啉分光光度法。

4、实验方法

微电解反应静态实验：研究微电解在最佳进水pH下(pH=3)的停留时间对焦化废水的污染物去除效果的影响，同时研究微电解过程中体系pH和Fe2+浓度的变化。

微电解-Fenton氧化-絮凝沉淀连续动态实验：通过微电解小试实验、工程经验和查询文献确定Fenton氧化和絮凝沉淀的反应条件，通过动态实验验证不额外投加Fe2+的情况下对污染物的处理效果。

微电解反应静态实验

取焦化废水50L，调节pH=3，将其注入微电解反应器并曝气，达到充氧和搅拌的目的，定时取样，化验出水的COD、BOD5、pH和Fe2+浓度指标。

微电解反应时间对COD、BOD5的影响

微电解过程中污染物和pH随反应时间的变化见图1。

 

微电解过程中Fe2+浓度的影响

微电解过程中，铁碳填料中Fe被氧化成Fe²⁺，其浓度影响了Fenton反应的氧化作用，实验过程中Fe²⁺浓度的变化如图2所示。

 

经过以上实验分析，在控制进水pH=3的条件下，微电解反应120min时，对COD的去除、可生化性的提升以及Fe²⁺浓度都可以达到一个较好的效果，处理后废水的COD为1980mg/L，去除率20.2%，体系内Fe2+质量浓度可以达到410mg/L。

微电解-Fenton氧化-絮凝沉淀实验

实验条件和流程

微电解反应条件以静态实验的结果为准，设计进水pH=3，反应时间120min，曝气气水比3∶1，m(H2O2)∶m(COD)=1∶1，反应时间为120min。

絮凝沉淀使用PAM作为絮凝剂，以质量分数为30%的NaOH溶液作为调碱剂，控制反应pH8~9、PAM投加质量分数0.08%、絮凝时间30min、沉淀时间3h。

该实验为动态实验，实验流程如图3所示。来水进入调酸罐调酸后，通过计量泵以1m3/h的速度均匀地泵入反应系统，依次经过调酸罐、微电解反应器、二次调酸罐、Fenton氧化反应器、絮凝沉淀池后，取出水测定污染物指标。

 

对COD的去除效果

动态实验中系统对COD的去除效果如图4所示。

 

由图4可知，来水的COD基本稳定在2200~2800mg/L，最终出水的COD基本稳定在1200~1700mg/L，系统对COD的最大去除率达到47%，平均去除率为37%，其中微电解、Fenton氧化、絮凝沉淀阶段对COD的去除贡献分别占54.5%、32.8%、12.7%，微电解阶段是COD去除的主要阶段。运行期间，进水的B/C在0.24~0.29，可生化性较差，经过强化预处理，可生化性有了显著提高，基本在0.35以上，平均为0.39，为后续生化处理提供了可靠的保证。

实验结果表明，微电解-Fenton氧化-絮凝沉淀作为焦化废水的预处理技术，可有效预降解焦化废水中的COD和挥发酚等有害物质，提高可生化性，同时降低生物处理负荷，使后续A/O、A/A/O等生物处理工艺无需再额外加入新水，可有效降低吨焦外排水指标。

Fenton反应后的沉淀产物主要是含铁污泥，可作为烧结配矿等二次资源利用，不产生二次污染。因此，该技术具有高效、节水、无二次污染的特点。