高级氧化处理焦化废水中氰化物的研究

摘要

焦化废水具有污染物种类繁多，成分复杂，含有大量的难降解物，可生化性较差，废水毒性大，色度高等特点。近年来，国内外对焦化废水的处理工艺包括生化处理、混凝沉降、活性炭吸附深度处理和湿式催化氧化法等，焦化废水中COD、酚、氨氮等经过处理可以得到有效治理，但是氰化物作为焦化废水中主要污染物之一，浓度依然很高，达不到日益提高的水质要求。氰化物中除少数稳定的复盐外，多有剧毒，特别是当其处于酸性环境时，将变成剧毒的氢氰酸。氰化物会与人体中高铁细胞色素酶结合，生成氰化高铁细胞色素氧化酶而失去氧的传递功能，在体内引起组织缺氧而窒息。目前，含氰废水处理方法有生物法、碱氯法、臭氧法、电解法、离子交换法、活性炭催化氧化、酸化沉淀—中和法等，但在焦化废水处理工程设计过程中极少涉及针对氰化物的专门处理单元。鉴于此，本研究分别采用化学沉淀结合Fenton法、臭氧氧化法和臭氧催化氧化法三种高级氧化处理技术对某焦化厂二级生化出水进行了处理，在单因素实验的基础上采用合理的实验设计方案，应用响应面法优化了总氰和易释放氰去除工艺条件，具体内容如下:
　　(1)采用化学沉淀结合Fenton法处理焦化废水中的氰化物，在分别讨论了FeSO4的投加量、H2O2的投加量以及溶液初始pH对总氰和易释放氰去除率影响的基础上，采用合理的实验设计方案，应用响应面法优化了总氰和易释放氰去除工艺条件。实验结果表明， FeSO4投加量、溶液初始pH对总氰和易释放氰的去除率影响极为显著;回归分析和验证实验表明应用响应面法优化实验是合理可行;在H2O2投加量为175μL/L、FeSO4投加量为265 mg/L、pH为5.10，总氰和易释放氰去除率分别为97.35％和65.66％，此时溶液中残留的总氰和易释放氰浓度分别为0.272 mg/L和0.231 mg/L，可以实现达标排放。
　　(2)采用臭氧氧化法处理焦化废水中的氰化物，在分别讨论了O3的投加量、反应时间以及溶液初始pH对总氰和易释放氰去除率影响的基础上，采用合理的实验设计方案，应用响应面法优化了总氰和易释放氰去除工艺条件。实验结果表明，O3投加量、反应时间对总氰和易释放氰的去除率影响极为显著;回归分析和验证实验表明应用响应面法优化实验是合理可行;在O3投加量为74.0 mg/L、反应时间为42 min、 pH为8.96，总氰和易释放氰去除率分别为72.48％和65.86％，此时溶液中残留的总氰和易释放氰浓度分别为2.923 mg/L和0.231 mg/L，无法实现达标排放。
　　(3)采用臭氧催化氧化法处理焦化废水中的氰化物，在分别讨论了O3的投加量、催化剂加入量以及溶液初始pH对总氰和易释放氰去除率影响的基础上，采用合理的实验设计方案，应用响应面法优化了总氰和易释放氰去除工艺条件。实验结果表明，O3投加量、催化剂用量和溶液初始pH对总氰和易释放氰的去除率影响极为显著;回归分析和验证实验表明应用响应面法优化实验是合理可行;O3投加量为84.35 mg/L、催化剂用量为120 mg/L、pH为9.26，总氰和易释放氰去除率预测值分别为91.38％和73.12％，此时溶液中残留的总氰和易释放氰浓度分别为0.884 mg/L和0.183 mg/L，可以实现达标排放。
　　由此可以看到，化学沉淀结合Fenton法是最行之有效的处理方法，臭氧氧化处理氰化物效果最差。由于使用催化剂，提高·OH产率，因此，臭氧催化氧化比臭氧氧化具有更高的臭氧利用率和更强的氧化能力。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 焦化废水概述

1．1．1 焦化废水的来源及水质特点

1．1．2 焦化废水的处理现状

1．2 氰化物概述

1．2．1 氰化物危害

1．2．2 氰化物现有治理现状

1．3 化学Fenton技术

1．4 臭氧催化氧化技术

1．5 实验优化方法

1．5．1 单因素实验

1．5．2 正交实验

1．5．3 响应面法

1．6 本文的目的意义及主要研究内容

1．6．1 目的和意义

1．6．2 主要研究内容

第2章 化学沉淀结合Fenton法处理焦化废水中氰化物

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 材料和药品

2．2．2 试验主要仪器和装置

2．2．3 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 单因素实验各因子对氰化物去除率的影响

2．3．2 响应面实验结果

2．4 小结

第3章 臭氧氧化法处理焦化废水中的氰化物

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 材料和药品

3．2．2 试验主要仪器和装置

3．2．3 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 单因素实验各个因子对氰化物去除率的影响

3．3．2 响应面实验结果

3．4 小结

第4章 臭氧催化氧化法处理焦化废水中的氰化物

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 材料和药品

4．2．2 试验主要仪器和装置

4．2．3 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 单因素实验各个因子对氰化物去除率的影响

4．3．2 响应面实验结果

4．4 小结

第5章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢