【焦化废水】芬顿试剂氧化法处理煤焦油加工废水

1 200 mg/L、微波功率为400 W、微波辐射时间为30 min、焦粉加入量为15  g时废水pH值对废水处理效果影响见图1。由图1可知：色度去除率在92%  左右;COD去除率先增加后降低，当废水pH=5时，COD去除率最大，达到86.87%，处理水COD为42.01  mg/L。这是因为在酸性条件下有利于焦粉对有机物的吸收，另外，pH过高，OH- 与Fe2+生成沉淀，减弱Fe2+的催化作用;但pH不宜过低，这时H  +会抑制H2O2 还原Fe3+ ，降低反应˙OH的生成[9]。综合考虑，确定废水pH最佳值为5。

2.2 焦粉用量的影响

在FeSO4 加入量为200 mg/L、H2O2加入量为1200 mg/L、微波功率为400 W、微波辐射时间为30  min、废水pH值为4时焦粉加入量对废水处理效果影响见图2。由图2可知：色度去除率在91%  以上，COD去除率随焦粉用量增加而增大，这一方面是焦粉吸附有机物的贡献，另一方面是因为随着焦粉量的增加使得在微波场中形成更多的“热点”，有利于污染物的去除。当焦粉用量为20  g时，COD去除率达到85.58%，处理水COD为46.14 mg/L，随后COD和色度去除率增加缓慢，考虑到焦粉酸化再生等综合因素，确定焦粉的最佳用量为20  g。

2.3 FeSO4加入量的影响

在H2O2加入量为1 200 mg/L、微波功率为400 W、微波辐射时间为30 min、焦粉加入量为15 g时、废水pH值为4时FeSO4  加入量对废水处理效果影响见图3。由图3可知：FeSO4 加入量为100～250 mg/L时，色度去除率明显增大，FeSO4 加入量为250～400  mg/L时，色度去除率开始下降;COD去除率随FeSO4 加入量增大而增大，在FeSO4 加入量300  mg/L时，COD去除率达到最大为85.27%，处理水COD为47.13 mg/L，随后降低，这是因为芬顿反应速率与FeSO4 浓度有关，FeSO4  浓度过大时，部分˙OH与Fe2+  反应生成OH-，Fe3+与H2O2反应生成氧化性较低的˙OH2[10，11]，最终造成反应速率下降;另外，FeSO4用量的降低，反应结束pH升高，含铁的沉淀物也会相应减少，给后续处理带来便利，还会降低废水色度，因此，从处理成本和去除效果俩个方面考虑，FeSO4最佳用量300  mg/L。

2.4 H2O2加入量的影响

在FeSO4 加入量为200 mg/L、微波功率为400 W、微波辐射时间为30 min、焦粉加入量为15 g时、废水pH值为4时H2O2  加入量对废水处理效果影响见图4。由图4可知：色度去除率一直维持在90%以上;H2O2 加入量为1 500  mg/L时，COD去除率达到85.27%，处理水COD为43.07mg/L，继续增加H2O2的用量，COD去除率无明显变化，因此，H2O2最佳用量为1 500  mg/L。

2.5 微波功率的影响

在FeSO4 加入量为200 mg/L、H2O2加入量为

1 200 mg/L、微波辐射时间为30 min、焦粉加入量为15  g、废水pH值为4时微波功率对废水处理效果的影响见图5。由图5可知：色度去除率一直在90%以上;微波辐射功率越高，COD去除效果越好，由于随着微波功率的提高，  活性炭表面的“热点” 数量相应增加，去除率随之提高，尤其是微波功率在300～600 W时，COD去除率明显增大，当微波功率为600  W时，COD去除率达到86.56%，处理水COD为43.07 mg/L，随后COD去除率增加不明显，因此，微波最佳功率为600 W。

2.6 微波辐射时间的影响

在FeSO4 加入量为200 mg/L、H2O2加入量为1200 mg/L、微波功率为400 W、焦粉加入量为15  g、废水pH值为4时微波辐射时间对废水处理效果影响见图6。由图6可知：微波辐射时间为0～50 min时，色度去除率逐渐增大;微波辐射时间为0～40  min时，COD去除率逐渐增大，但是随着时间继续延长，由于H2O2 含量降低、Fe2+  转化为Fe3+，COD去除率增加的趋势相对较为缓慢，综合考虑微波辐射最佳时间为40 min。

2.7 焦粉吸附-微波催化-芬顿试剂氧化法最佳工艺条件

焦粉吸附-微波催化-芬顿试剂氧化法最佳工艺条件为：废水pH值为5、焦粉加入量为20 g、FeSO4 加入量为300 mg/L、H2O2加入量为1  500 mg/L、微波功率为600 W、微波辐射时间为40  min。该工艺条件下，废水色度去除率为93.45%，COD去除率为86.74%。净化出水色度为19.65倍，COD为42.43  mg/L，色度和COD满足GB16171-2012 炼焦化学工业污染物排放标准中的要求，废水各项指标达到排放标准。

3 结 论

(1)最佳工艺条件为：FeSO4加入量为300 mg/L、H2O2加入量为1 500 mg/L、微波功率为600 W、微波辐射时间为40  min、焦粉加入量为20 g、废水pH值为5。

(2)在最佳工艺条件下，废水色度去除率为93.45%，COD去除率为86.74%，净化出水色度为19.65倍，COD为42.43  mg/L，色度和COD满足GB16171-2012 炼焦化学工业污染物排放标准中的要求，废水各项指标达到排放标准。

(3)实现了焦粉的合理利用。

延伸阅读：

实验：混凝与芬顿氧化联合处理染料废水