潘書(shū)佳 劉寅閣

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焦化廢水是化工產(chǎn)品精制、煉焦過(guò)程中的主要產(chǎn)物，其處理一直是一大難題，因?yàn)榻够瘡U水一般都具有成分復(fù)雜的特點(diǎn)，很多焦化廢水的毒性比較大。如果任由焦化廢水不做處理肆意排放，其富含的酚類、雜環(huán)化合物和多環(huán)芳香族化合物等會(huì)嚴(yán)重危害環(huán)境和人類健康。焦化廢水在完成預(yù)處理后，一般采用生物處理法進(jìn)一步處理，這種做法在國(guó)內(nèi)比較普遍，但是存在一定的缺陷，處理后的廢水中的化學(xué)需氧量仍然超標(biāo)，因此需要考慮深度處理焦化廢水的其他方法。

微電解法處理焦化廢水在近幾年來(lái)得到了較為廣泛的應(yīng)用，許多國(guó)家都在積極推廣這種處理方法。鐵炭微電解法就是在廢水中形成無(wú)數(shù)個(gè)小的原電池，含炭物質(zhì)作為陰極，以鐵作為陽(yáng)極，廢水中豐富的離子都可以作為電解質(zhì)，通過(guò)一系列的氧化還原反應(yīng)和物理吸附等作用來(lái)到達(dá)廢水處理的目的。微電解法預(yù)處理焦化廢水方面的研究比較多，但是深度處理方面，相關(guān)研究還有待進(jìn)一步的突破。

1 材料與方法

1.1 主要試驗(yàn)儀器和材料

MS-3型COD微波消解儀，PGS-3C型pH計(jì)，721型分光光度計(jì)，有機(jī)玻璃微電解柱(DxH=160mmx1000mm)，有機(jī)玻璃沉淀池(DxH=800mmx2000mm)。

1.2 試驗(yàn)用水

本試驗(yàn)用水取自某焦化廠A2/0生化工藝二級(jí)沉淀池出水，該水呈深黃褐色，有刺鼻氣味，pH值為7.9-8.5，ρ(COD)=274--322mg/L，ρ(NH3N)=4.2-8.6mg/L.

1.3 試驗(yàn)方法

取某個(gè)鑄鐵廠的廢鐵屑適量，長(zhǎng)度在8-15毫米，寬度在3-6毫米，鐵屑多呈現(xiàn)方塊狀。在鐵屑的預(yù)處理方面，首先應(yīng)除去表面油漬，用熱堿水浸泡一段時(shí)間后，再用一定濃度的稀酸浸泡，這樣稀酸會(huì)與鐵屑表面的氧化層發(fā)生反應(yīng)，將氧化層除去，最后再用蒸餾水處理?；钚蕴康闹睆揭话阍?-6毫米，要保證活性炭在實(shí)驗(yàn)液體中浸泡足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使得其充分吸收原液中的污染物。

取200ml的水樣，再其中加入適量的鐵屑和活性炭，讓其充分反應(yīng)，然后滴入適量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的NaOH，逐漸調(diào)整PH值，待調(diào)到PH值為8-9后靜沉，然后提取適量的反應(yīng)后的清液，最后測(cè)出其化學(xué)含氧量。

1.4 試驗(yàn)項(xiàng)目檢測(cè)方法

COD采用密封快速微波消解法，NH3-N采用納氏試劑分光光度法，pH值采用PGS-3C型pH計(jì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響分析

反應(yīng)最初的PH值控制在3，進(jìn)而投放一定量（鐵屑30g/L,活性炭10g/L）鐵屑和活性炭顆粒，然后讓其充分反應(yīng)并觀察記錄，在不同的反應(yīng)時(shí)間，半小時(shí)、1-4小時(shí)等不同條件下分別記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，主要考察化學(xué)含氧量變化的結(jié)果。

化學(xué)含氧量隨著時(shí)間的推移，呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。這是因?yàn)椋磻?yīng)時(shí)間的增加，可以有效增加原液中的新生態(tài)的[H]、亞鐵離子和鐵離子以及其他的氧化還原反應(yīng)的中間產(chǎn)物，反應(yīng)時(shí)間的增加有利于有機(jī)物的降解。一般在0-2小時(shí)內(nèi)，隨著時(shí)間的增加，化學(xué)含氧量的變化有顯著的變化，但是2小時(shí)-4小時(shí)這個(gè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)，含氧量雖然一直在下降，但是下降的速率開(kāi)始放緩。為了達(dá)到理想的處理效果，反應(yīng)時(shí)間控制在4小時(shí)為佳。

2.2 初始pH值對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響分析

投放一定量（鐵屑30g/L,活性炭10g/L），調(diào)節(jié)PH值，觀察不同PH值（初始值為3，分別考察3，5，7，9和11）下的反應(yīng)結(jié)果。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，隨著酸堿度的提高，化學(xué)含氧量去除效率開(kāi)始降低。在PH值為3的條件下，在反應(yīng)時(shí)間為4小時(shí)時(shí)，COD去除率為45.93%，出水COD的質(zhì)量濃度為155.78mg/L;而原水初始pH值為11時(shí)，反應(yīng)4h后COD去除率僅為24.06%，出水COD的質(zhì)量濃度為218.78mg/L，實(shí)驗(yàn)證明在酸性條件下，焦化廢水的處理效果較為理想。這主要是因?yàn)樗嵝原h(huán)境有利于降低酚類等有機(jī)物的溶解度，而且酸性環(huán)境有助于擴(kuò)大電池電極電位差，有助于加速氧化還原反應(yīng)。但是不是說(shuō)PH值越低越好，因?yàn)檫^(guò)低的PH值，會(huì)增加離子濃度。所以，一般適宜的PH值應(yīng)該在3左右。

2.3 鐵屑投入量變化對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響分析

保持活性炭顆粒的投入量為10g/L，原水初始的PH值為3，逐步增加鐵屑的投入量，觀察化學(xué)含氧量的去除效果（鐵屑投入量分別是10，20，·······50g/L）。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,鐵屑投入量變化對(duì)實(shí)驗(yàn)效果影響較大，鐵屑投入量從最初的10g/L增加為30g/L過(guò)程中，化學(xué)含氧量的去除效率較快，當(dāng)鐵屑投入量繼續(xù)增加時(shí)，去除效率開(kāi)始放緩，這是因?yàn)檫^(guò)多的鐵屑抑制了原電池的反應(yīng)，而且易造成填料板結(jié)，從而影響反應(yīng)活性點(diǎn)。綜合考慮確定鐵屑合適的投加量為40g/L。

同理，如果鐵屑投入量保持不變，在同等條件下，隨著活性炭顆粒投入量的增加，也造成填料板結(jié)，從而影響反應(yīng)活性點(diǎn)?；钚蕴客都恿靠刂圃?0g/L為宜。

3 結(jié)論

微電解工藝深度處理焦化廢水是未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間研究熱點(diǎn)之一，因?yàn)槲㈦娊夤に嚿疃忍幚韺?shí)質(zhì)是以廢治廢，而且處理的效果比較好：能夠有效降低焦化廢水的化學(xué)含氧量，出水無(wú)色無(wú)味。本文中采用靜態(tài)單因素的實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)觀察對(duì)比，得出，原液初始的PH值和反應(yīng)時(shí)間、活性炭和鐵屑的投放量等都會(huì)影響廢水的處理效果。

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