Fenton高级氧化法深度处理焦化废水的试验研究

摘要

焦化废水属于典型的难降解的有机废水，它的成分极其繁琐，且具有很强的毒性，其中包罗的有毒有害诸如酚、氰、喹啉、吡啶、氨氮等污染物的浓度非常高。传统的二级生化处理后的出水COD浓度仍难达标，可生化性差。近年来，随着水资源短缺和环境污染等问题的日益严峻，对常规生化工艺处理后的工业废水进行深度处理以实现回用已更加迫切。
　　本文针对安阳市某煤焦集团二沉池出水 COD、氨氮偏高等问题，在对焦化废水的各种深度处理方法进行综合分析的基础上，提出采用Fenton试剂高级氧化法对该废水进行深度处理，以期达到分质回用和趋零排放的目的。
　　在Fenton氧化处理试验研究中，通过正交试验和单因素优化试验分析可知：影响 Fenton氧化降解该废水中 COD的主次关系为：H2O2投加量>Fe2+投加量>初始pH值>反应时间；影响Fenton氧化降解该废水中NH4+-N的主次关系为：Fe2+投加量>反应时间>初始pH值>H2O2投加量。Fenton氧化处理该焦化废水的最佳运行参数为：H2O2投加量为333mg/L，Fe2+的投加量为200mg/L，初始pH值为3，反应时间为60min。在该运行条件下，COD和NH4+-N的去除率分别为77.81％和51.33%，即处理后的指标分别为57.72mg/L和2.92mg/L。可达到《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）的要求。
　　Fenton氧化降解COD的动力学试验研究中，根据微分法求得Fenton氧化降解COD时反应总级数为2.0017，COD、H2O2和Fe2+的反应分级数分别为0.4940、0.5685、0.9392，且线性拟合具有很好的相关性。Fenton氧化降解该实际焦化废水的表观反应动力学方程为：
　　此处为公式
　　动力学方程中，Fe2+的反应分级数（0.4961）低于 H2O2的反应分级数（0.5685），表明Fenton氧化降解COD过程中H2O2浓度的影响较Fe2+大；较低的反应活化能Ea（3.86kJ/mol）表明反应较易发生。
　　GC-MS分析结果表明，经Fenton法深度处理后，废水中有机物种类大量减少，酚类、链烃、醛、酯类等物质被氧化的效果较明显，出水中主要是低分子的有机酸和邻苯二甲酸二丁酯。通过研究分析，可以推断其可能的降解途径。

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1 绪论

1.1 焦化废水来源及性质

1.2 焦化废水处理技术现状

1.3 Fenton氧化处理理论及应用

1.4 课题研究的目的、内容和意义

2 试验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 试验方法

2.3 试验步骤

2.4 GC-MS分析

3 Fenton氧化处理实验

3.1 正交试验

3.2 单因素优化试验

3.3 本章小结

4 Fenton氧化降解COD的动力学试验研究

4.1 反应动力学模型的探索

4.2 COD浓度的反应分级数的研究

4.3 H2O2的反应分级数的研究

4.4 Fe2+的反应分级数的研究

4.5 温度对反应速率影响的研究

4.6 反应动力学模型的建立

4.7 本章小结

5 GC-MS分析

5.1 GC-MS试验结果

5.2 焦化废水中难降解物质降解途径浅析

5.3 本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

个人简历、在校发表的论文及研究成果

致谢