黃現(xiàn)統(tǒng)，韋芳，湯愛(ài)華，張慶豐

(1.棗莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山東棗莊　277000；2.山東益源環(huán)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(xiàn)統(tǒng)1，韋芳2，湯愛(ài)華2，張慶豐2

(1.棗莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山東棗莊277000；2.山東益源環(huán)?？萍加邢薰?，山東棗莊277000)

[摘要]以經(jīng)過(guò)A2/O2工藝處理后的焦化廢水為研究對(duì)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(jié)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(dāng)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(shí)間為60min時(shí)，廢水COD(Cr)去除率達(dá)到60%以上，B/C由原來(lái)的0.22提高到0.35以上，有效降低了后續(xù)生化處理工藝的有機(jī)負(fù)荷.

[關(guān)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(yè)廢水，具有成分復(fù)雜、難降解有機(jī)物含量高、毒性大等特點(diǎn)，通過(guò)常規(guī)方法處理后很難達(dá)到國(guó)家所要求的排放標(biāo)準(zhǔn)[1-3].山東某焦化廠廢水經(jīng)過(guò)A2/O2工藝[4-6]處理后，廢水中可生化的有機(jī)污染物大部分已經(jīng)被去除，剩余的有機(jī)物以難降解的大分子和環(huán)狀及雜環(huán)有機(jī)物為主.處理后出水的CODCr為200～300mg/L、NH3-N為20～30mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)家或地方的排放標(biāo)準(zhǔn).我們以涂SnO2-Sb2O3的Ti板[7-9]為陽(yáng)極、Ti板為陰極，采用環(huán)境友好型的電化學(xué)催化法[10-13]對(duì)該廢水進(jìn)行了處理，結(jié)果令人滿(mǎn)意，CODCr去除率達(dá)到60%以上，NH3-N[14]去除率達(dá)到85%以上，B/C提高50%以上，有效降低了后續(xù)生化處理工藝的有機(jī)負(fù)荷.后續(xù)廢水再經(jīng)過(guò)A/O2工藝處理后出水達(dá)到《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB37/599-2006)(修改單)重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)和地方排放標(biāo)準(zhǔn)，即CODCr≤40mg/L，NH3-N≤2mg/L.

1試驗(yàn)材料與方法

1.1廢水來(lái)源及其水質(zhì)

廢水取自山東某焦化廠經(jīng)過(guò)A2/O2工藝處理后的二沉池出水，其水質(zhì)如表1所示.

表1　廢水水質(zhì)

1.2試驗(yàn)裝置

電催化氧化電解裝置由電解槽、陰極板、陽(yáng)極板和直流電源四部分組成.電解槽為PVC防腐材質(zhì)，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(yáng)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(yàn)方法

將焦化廢水加入電解槽中，調(diào)整電解電壓、廢水pH值、極板間距、及廢水中電解質(zhì)含量，電解一定時(shí)間后檢測(cè)CODCr、BOD5、NH3-N等指標(biāo)來(lái)說(shuō)明電催化氧化技術(shù)對(duì)焦化廢水的深度處理效果.

1.4測(cè)定指標(biāo)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(shù)法；Cl-：離子色譜法.

2試驗(yàn)結(jié)果與討論

試驗(yàn)中以CODCr去除率為主要指標(biāo)，考察電催化氧化技術(shù)對(duì)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(shí)間等因素對(duì)焦化廢水處理效果的影響.

2.1電解時(shí)間的影響

試驗(yàn)中，將電壓設(shè)定為6.0V，板間距設(shè)定為1.0cm，考察電解時(shí)間對(duì)CODCr去除率的影響，效果見(jiàn)圖1所示.

圖1　電解時(shí)間對(duì)CODCr去除率的影響

由圖1可以看出，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間>60min時(shí)，電解對(duì)CODCr的去除率增加緩慢，去除率穩(wěn)定在45%左右，因此確定電解的最佳時(shí)間為60min.

2.2極板間距的影響

試驗(yàn)中，將電壓設(shè)定為6.0V，取焦化廢水電解60min時(shí)，不同極板間距對(duì)CODCr去除率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2所示.

圖2　極板間距對(duì)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(chǎn)生的自由基離子擴(kuò)散距離短，能很快的與有機(jī)污染物發(fā)生作用，有利于提高電催學(xué)氧化的效率.

在極板間距為1.0～2.0cm時(shí)，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(dāng)極板間距為3.0cm、電解60min時(shí)，CODCr的去除率僅達(dá)到31.2%.極板間距過(guò)小，不利于試驗(yàn)及工程操作，極板間距過(guò)大則去除率低，因此極板間距確定為1.5cm，既能達(dá)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(shè)定為1.5cm，調(diào)節(jié)不同電壓電解60min時(shí)，取水樣測(cè)定CODCr，考察電解電壓對(duì)焦化廢水CODCr去除率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖3所示.

圖3　電解電壓對(duì)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?yàn)殡S著電解電壓的增加，直接增大了廢水中帶電粒子運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力，導(dǎo)致廢水中·OH自由基濃度升高，與有機(jī)物的接觸機(jī)會(huì)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(jīng)濟(jì)因素，選擇最佳電壓為10V.

2.4NaCl對(duì)焦化廢水處理效果的影響

經(jīng)測(cè)定原廢水中Cl-含量為485.2mg/L，當(dāng)板間距設(shè)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(shí)，考察加入不同濃度NaCl對(duì)CODCr去除率的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4所示.

圖4　NaCl添加濃度對(duì)CODCr去除率的影響

試驗(yàn)表明，隨著NaCl的質(zhì)量濃度的提高而增加了間接電化學(xué)氧化有機(jī)物的能力.由圖4可以看出，電解焦化廢水時(shí)加入少量的NaCl，CODCr去除率明顯提高.原因是Cl-在陽(yáng)極失去電子后和水反應(yīng)，生成Cl2、ClO-等氧化劑，加強(qiáng)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(lái)的45.7mg/L降低為6.1mg/L，NH3-N去除率達(dá)到85%以上.但NaCl的投加量過(guò)高時(shí)，會(huì)引入過(guò)多的鹽分且生成難降解的有機(jī)氯化物，因此電解時(shí)加入NaCl的量確定為300mg/L.

2.5廢水pH值對(duì)焦化廢水深度處理的影響

加稀硫酸調(diào)節(jié)廢水pH值，板間距設(shè)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(duì)CODCr去除率的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5所示.

圖5　pH值對(duì)CODCr去除率的影響

由圖5可以看出，pH≤6.0時(shí)，焦化廢水的處理效果較好，綜合考慮運(yùn)行成本及電解完出水對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)的影響，選擇pH值為6.0.

電壓定為10V，極板間距為1.5cm，經(jīng)A2/O2工藝處理后焦化廢水中加入300mg/L NaCl并調(diào)節(jié)pH值為6.0電解60min時(shí)，測(cè)量各指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表2所示.

表2　出水水質(zhì)

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

3結(jié)論

(1)研究表明，電催化氧化深度處理焦化廢水的最佳處理?xiàng)l件如下：pH值為6.0，電解電壓為10V，極板間距為1.5cm，電解時(shí)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(dá)到60%以上，NH3-N去除率達(dá)到85%以上，B/C由原來(lái)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(xù)的生化系統(tǒng)減輕負(fù)荷.

(2)噸水運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于fenton氧化，且電解過(guò)程不生成污泥，不產(chǎn)生二次污染.

(3)后續(xù)廢水再經(jīng)過(guò)A/O2工藝處理后出水達(dá)到《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB37/599-2006)(修改單)重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)和地方排放標(biāo)準(zhǔn)，即CODCr≤40mg/L，NH3-N≤2mg/L.

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[責(zé)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(lèi)號(hào)]X703.1

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1004-7077(2016)02-0071-05

[作者簡(jiǎn)介]黃現(xiàn)統(tǒng)(1979-)，男，山東棗莊人，棗莊市環(huán)境監(jiān)測(cè)站工程師，碩士，主要從事水污染控制類(lèi)工程研究.

[收稿日期]2016-01-06