電催化氧化法深度處理焦化廢水

黃現統，韋芳，湯愛華，張慶豐

(1.棗莊市環境監測站，山東棗莊　277000；2.山東益源環保科技有限公司，山東棗莊　277000)

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電催化氧化法深度處理焦化廢水

黃現統1，韋芳2，湯愛華2，張慶豐2

(1.棗莊市環境監測站，山東棗莊277000；2.山東益源環保科技有限公司，山東棗莊277000)

[摘要]以經過A2/O2工藝處理后的焦化廢水為研究對象，考察了電催化氧化法深度處理焦化廢水的效果和影響因素.結果表明電催化氧化能有效的提高焦化廢水的COD(Cr)去除率及廢水的可生化性.當電解電壓為10v、極板間距為1.5cm、溶液pH值為6.0、NaCl投加量為300mg/L、電解時間為60min時，廢水COD(Cr)去除率達到60%以上，B/C由原來的0.22提高到0.35以上，有效降低了后續生化處理工藝的有機負荷.

[關鍵詞]電催化氧化；深度處理；焦化廢水

0引言

焦化廢水為典型的難降解工業廢水，具有成分復雜、難降解有機物含量高、毒性大等特點，通過常規方法處理后很難達到國家所要求的排放標準[1-3].山東某焦化廠廢水經過A2/O2工藝[4-6]處理后，廢水中可生化的有機污染物大部分已經被去除，剩余的有機物以難降解的大分子和環狀及雜環有機物為主.處理后出水的CODCr為200～300mg/L、NH3-N為20～30mg/L，遠遠達不到國家或地方的排放標準.我們以涂SnO2-Sb2O3的Ti板[7-9]為陽極、Ti板為陰極，采用環境友好型的電化學催化法[10-13]對該廢水進行了處理，結果令人滿意，CODCr去除率達到60%以上，NH3-N[14]去除率達到85%以上，B/C提高50%以上，有效降低了后續生化處理工藝的有機負荷.后續廢水再經過A/O2工藝處理后出水達到《山東省南水北調沿線水污染物綜合排放標準》(DB37/599-2006)(修改單)重點保護區域標準和地方排放標準，即CODCr≤40mg/L，NH3-N≤2mg/L.

1試驗材料與方法

1.1廢水來源及其水質

廢水取自山東某焦化廠經過A2/O2工藝處理后的二沉池出水，其水質如表1所示.

表1　廢水水質

1.2試驗裝置

電催化氧化電解裝置由電解槽、陰極板、陽極板和直流電源四部分組成.電解槽為PVC防腐材質，大小為105cm×6.6cm×51cm，有效容積為30L；陰極板為100cm×50cm×1.5mm的鈦板，陽極板為100cm×50cm×1.5mm的涂SnO2/Sb2O3鈦板；直流電源最大量程為12V/100A.

1.3試驗方法

將焦化廢水加入電解槽中，調整電解電壓、廢水pH值、極板間距、及廢水中電解質含量，電解一定時間后檢測CODCr、BOD5、NH3-N等指標來說明電催化氧化技術對焦化廢水的深度處理效果.

1.4測定指標及方法

CODCr：重鉻酸鉀法；BOD5：稀釋與接種法；NH3-N：納氏試劑分光光度法；pH：玻璃電極法；SS：重量法；色度：稀釋倍數法；Cl-：離子色譜法.

2試驗結果與討論

試驗中以CODCr去除率為主要指標，考察電催化氧化技術對焦化廢水的深度處理效果，考慮極板間距、電解電壓、pH、電解時間等因素對焦化廢水處理效果的影響.

2.1電解時間的影響

試驗中，將電壓設定為6.0V，板間距設定為1.0cm，考察電解時間對CODCr去除率的影響，效果見圖1所示.

圖1　電解時間對CODCr去除率的影響

由圖1可以看出，當反應時間>60min時，電解對CODCr的去除率增加緩慢，去除率穩定在45%左右，因此確定電解的最佳時間為60min.

2.2極板間距的影響

試驗中，將電壓設定為6.0V，取焦化廢水電解60min時，不同極板間距對CODCr去除率的影響，結果見圖2所示.

圖2　極板間距對CODCr去除率的影響

由圖2可以看出，隨著極板間距增加，電解效率下降.極板間距小使得極板間產生的自由基離子擴散距離短，能很快的與有機污染物發生作用，有利于提高電催學氧化的效率.

在極板間距為1.0～2.0cm時，CODCr的去除率較高，隨著極板間距增大，電阻增大，使得電流效率降低，CODCr的去除率明顯下降.當極板間距為3.0cm、電解60min時，CODCr的去除率僅達到31.2%.極板間距過小，不利于試驗及工程操作，極板間距過大則去除率低，因此極板間距確定為1.5cm，既能達到較高的CODCr去除率，又能降低能耗.

2.3電解電壓的影響

板間距設定為1.5cm，調節不同電壓電解60min時，取水樣測定CODCr，考察電解電壓對焦化廢水CODCr去除率的影響，結果見圖3所示.

圖3　電解電壓對CODCr去除率的影響

由圖3可以看出，電解電壓越大，CODCr去除效果越好.這是因為隨著電解電壓的增加，直接增大了廢水中帶電粒子運動的推動力，導致廢水中·OH自由基濃度升高，與有機物的接觸機會增多，從而提高焦化廢水中CODCr去除率.但電解電壓越大，能耗也越大，綜合考慮經濟因素，選擇最佳電壓為10V.

2.4NaCl對焦化廢水處理效果的影響

經測定原廢水中Cl-含量為485.2mg/L，當板間距設定為1.5cm，電壓為10V，向焦化廢水中加入不同量的NaCl電解60min時，考察加入不同濃度NaCl對CODCr去除率的影響，試驗結果見圖4所示.

圖4　NaCl添加濃度對CODCr去除率的影響

試驗表明，隨著NaCl的質量濃度的提高而增加了間接電化學氧化有機物的能力.由圖4可以看出，電解焦化廢水時加入少量的NaCl，CODCr去除率明顯提高.原因是Cl-在陽極失去電子后和水反應，生成Cl2、ClO-等氧化劑，加強了廢水的處理效果，不但能提高CODCr去除率還能提高NH3-N的去除率，NH3-N由原來的45.7mg/L降低為6.1mg/L，NH3-N去除率達到85%以上.但NaCl的投加量過高時，會引入過多的鹽分且生成難降解的有機氯化物，因此電解時加入NaCl的量確定為300mg/L.

2.5廢水pH值對焦化廢水深度處理的影響

加稀硫酸調節廢水pH值，板間距設定為1.5cm，電壓為10V，焦化廢水中加入300mg/L的NaCl電解60min，考察不同pH值對CODCr去除率的影響，試驗結果見圖5所示.

圖5　pH值對CODCr去除率的影響

由圖5可以看出，pH≤6.0時，焦化廢水的處理效果較好，綜合考慮運行成本及電解完出水對后續生化系統的影響，選擇pH值為6.0.

電壓定為10V，極板間距為1.5cm，經A2/O2工藝處理后焦化廢水中加入300mg/L NaCl并調節pH值為6.0電解60min時，測量各指標，結果見表2所示.

表2　出水水質

由表2可以看出，經電催化氧化后，CODCr由245mg/L降低為76.5mg/L，去除率達到68.78%；NH3-N由原來的45.7mg/L降低為4.8mg/L，去除率達到89.38%；B/C由原來的0.22提高到了0.38，大大提高了廢水的可生化性.

3結論

(1)研究表明，電催化氧化深度處理焦化廢水的最佳處理條件如下：pH值為6.0，電解電壓為10V，極板間距為1.5cm，電解時間為60min，NaCl投加量為300mg/L，在此條件下，焦化廢水的CODCr去除率達到60%以上，NH3-N去除率達到85%以上，B/C由原來的0.22提高到0.35以上，大大提高了廢水的可生化性，為后續的生化系統減輕負荷.

(2)噸水運行成本遠遠低于fenton氧化，且電解過程不生成污泥，不產生二次污染.

(3)后續廢水再經過A/O2工藝處理后出水達到《山東省南水北調沿線水污染物綜合排放標準》(DB37/599-2006)(修改單)重點保護區域標準和地方排放標準，即CODCr≤40mg/L，NH3-N≤2mg/L.

參考文獻

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[責任編輯：周峰巖]

Advanced Treatment of Coking Waste Water by Electric Catalytic Oxidation Process

HUANG Xian-tong1, WEI Fang2, TANG Ai-hua2, ZHANG Qing-feng2

(1.Zaozhuang Environmental Monitor Station, Zaozhuang 277000,China;2.Shandong Yiyuan Environmental Protection Technology Co. LTD Zaozhuang 277000,China)

Abstract:Taking the coking waste water after treated by A2/O2 process as research object, the efficiency and influencing factors in advanced treatment of coking waste water by electric catalytic oxidation was investigated. The results show that this method can effectively remove COD(Cr) from coking waste water and hence improve the biodegradability. When the electrolytic voltage was 10.0V, the electrode distance was 1.5cm, the pH value was 6.0, the concentration of NaCl was 300mg/L and the electrolysis time was 60min, the removal rate of COD(Cr )reached over 60% and B/C rose from original 0.22 to more than 0.35, and the biodegradability of waste water was greatly improved.

Key words:electric catalytic oxidation; advanced treatment; coking waste water

[中圖分類號]X703.1

[文獻標識碼]A

[文章編號]1004-7077(2016)02-0071-05

[作者簡介]黃現統(1979-)，男，山東棗莊人，棗莊市環境監測站工程師，碩士，主要從事水污染控制類工程研究.

[收稿日期]2016-01-06