不同高级氧化工艺处理焦化废水二级生化工艺出水研究

作     者：何灿 陈卓苗 李懿南 武昭钰 黄国微 王灿 王建兵 HE Can;CHEN Zhuomiao;LI Yi-nan;WU Zhaoyu;HUANG Guowei;WANG Can;WANG Jianbing

作者机构：中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院 

出 版 物：《洁净煤技术》 (Clean Coal Technology)

年 卷 期：2019年第25卷第3期

页      面：122-128页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 0821[工学-纺织科学与工程] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0827[工学-核科学与技术] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(20907072) 

主　　题：焦化废水 深度处理 臭氧氧化 H2O2/O3 UV-Fenton 

摘      要：针对焦化废水二级生化处理工艺出水化学需氧量(COD)难以达标的问题,采用实际焦化废水,通过开展半连续实验室小试试验,对比研究了单独臭氧氧化、O3/H2O2氧化和UV-Fenton氧化3种工艺深度处理焦化废水的效果,并对不同工艺出水的UV254、BOD5/COD、发光细菌毒性、三维荧光光谱进行分析,研究不同高级氧化工艺对出水水质的影响规律。结果表明:增加臭氧投加量和添加H2O2能显著提高焦化废水二级生化工艺出水中有机物的去除效果。进水COD为(200±10)mg/L、O3投加量为30mg/L时,反应120min后单独臭氧氧化对COD的去除率仅为36%;而对于UV-Fenton氧化,进水COD为(200±10)mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2g/L、Fe2+与H2O2摩尔比为1∶10时,COD的去除率为50%;单独臭氧氧化和UV-Fenton均不能满足排放标准。进水COD为(200±10)mg/L、O3投加量为30mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2g/L,反应120min后COD去除率达到63%,O3/H2O2氧化工艺出水COD达到74mg/L,满足GB16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》的要求。3种工艺中,O3/H2O2氧化的COD去除效果最好,这主要归因于O3和H2O2协同产生强氧化性自由基,但当H2O2浓度过高时,体系中产生的·OH反而与H2O2反应,从而导致O3/H2O2体系的氧化能力下降。3种工艺都能有效降低出水毒性,出水发光细菌急性毒性试验显示,单独O3氧化、O3/H2O2氧化处理15min后,相对发光度分别上升到90%和87%,UV-Fenton氧化处理30min后,出水的相对发光度上升到71.57%。与单独臭氧氧化和O3/H2O2氧化工艺相比,UV-Fenton工艺处理出水急性毒性相对较高,可能与臭氧的消毒作用有关。3种工艺对废水可生化性的提高程度不明显,BOD5/COD从0.02最大提升到0.1左右。UV254和三维荧光光谱的对比分析表明,3种工艺对出水中芳香族化合物和荧光物质具有明显的分解作用。单独O3氧化可优先降解废水中腐植酸类物质中的共轭双键结构,而O3/H2O2氧化工艺对环状共轭污染物的氧化效果更显著。随着UV-Fenton氧化处理,焦化废水中大分子的类腐植酸以及紫外区类富里酸优先被氧化降解,最终转化为可见区类富里酸和类蛋白质,而类蛋白质和可见区类富里酸物质在出水中仍存在较高浓度,UV-Fenton氧化工艺对荧光物质去除能力最差。