Fe_2_NaClO深度处理焦化废水的研究

Abstract: In this paper, we used NaClO to p roduce HClO for rep lacing H2 O2 in the Fenton reagent to treat cokep lant bio2 chem ical effluent. The results showed that the dosage of NaClO , the pH value, the dosage of Fe2 + , reaction temperature and do2 sing methods but not reaction time p layed a significant role in the Fe2 + /NaClO oxidation p rocess. Fe2 + /NaClO collaborative treat2 ment of CokingW astewater was better than the Fenton reagent in the same experimental conditions. Under the conditions of pH = 310, NaClO dosage of 2 mL /L , Fe2 + addition of 40 mg /L , reaction time of 10 m in, temperature 25℃～45℃, Fe2 + /NaClO for coking wastewater treatment worked best and its CODcr removal and colour removal were respectively 6212% and 8117%. The re2 maining CODcr could be reduced to 136 mg /L while colour was reduced to 64 times. The effluent could reach second class national discharge standard.
的原理类似 ,主要是因为 HC lO 在 Fe2 + 离子的催化 作用下能够分解产生羟基自由基 HO ·。同其他的 一些氧化剂相比 ,羟基自由基具有更高的氧化电极 电位 ,因而具有更强的氧化能力 。
HC lO 在水溶液中可以与超氧自由基 (O2- ·)发 生反应 ,产生羟基自由基 (HO ·)
O2- · + HC lO —O2 + HO · + C lHC lO 与 Fe2 +作用 ,产生氢氧化自由基 (HO ·) Fe2 + + HC lO —HO · + Fe2 + + C l当液相中有有机物质存在时 , HO ·自由基可以 从有机化合物中提取氢原子 ,按下列机理形成有机 自由基 R ·: RH + HO ·—R · + H2 O
焦化废水效果的重要因素 ,而反应时间对处理效果的影响不大 。在相同实验条件下 , Fe2 + /NaClO 协同处理焦
化废水的效果优于 Fenton试剂 。NaClO 投加量为 2 mL /L , pH = 3, Fe2 +投加量为 40 mg/L ,反应时间为 10 m in,
反应温度为 25℃～45℃的最佳实验条件下 , Fe2 + /NaClO 对 CODcr的去除率和色度的去除率分别为 6212%和 8117% ,剩余 CODcr能降到 136 mg /L ,色度减小为 64倍 ,达到了国家二级排放标准的要求 。 关键词 :焦化废水 ;深度处理 ;次氯酸钠
Key words: coking wastewater; advanced treatment; sodium hypochlorite
焦化废水成分复杂 ,含有大量的难降解有机污 染物 ,污染物色度高 ,较难去除 。一般焦化厂采用 A /O 或 A2 /O 工艺 ,经过二级生化处理后废水中的 色度 、COD 等还不能满足国家或地方的排放标准以 及回用要求 ,因此还需要进行深度处理 。 Fenton试 剂氧化处理含酚废水非常有效 [ 1 ] ,但 H2 O2 价格昂 贵 ,使用量较大 ,用在实际工程中较少 。本文用 Na2 C lO 代替 H2 O2 对焦化废水进行深度处理 ,探讨影响 水样 CODcr及色度去除率的因素 ,并分析该方法的 可行性 ,对焦化废水的深度处理方法以及污水资源
1 实验部分
111 废水来源及水质 废水来源于山东省某市焦化厂经过二级生化处
理后的废水 。原水中主要污染物指标和国家排放标 准见表 1。
表 1 原水中主要污染物指标及国家排放标准
污染物
原水指标
国家二级 排放标准
国家一级 排放标准
CODcr (mg/L ) 色度 (倍 ) pH
300 ～400 350 ～400 710～1010
图 1 NaClO 投加量对污染物去除效果影响图
由图 1可以看出 , NaC lO 投加量是影响 CODcr和 色度去除效果的重要因素 ,去除率随着 NaClO 投加 量的增加而相应地上升 ,但色度的去除率比 CODcr 的去除率相对要高 。当 NaC lO 投加量为 112 mL /L 时 ( Fe2 + /N aClO 的比为 6617 g /L ) , CODcr去除率为 3813% ,色度的去除率为 6415% ; 当 NaClO 投加量 为 2 mL /L 时 ( Fe2 + /NaC lO 的比为 40 g /L ) , CODcr降 到 180 mg /L ,其相应的去除率为 5010% ,如再增加 NaClO 投加量 , CODcr去除率上升缓慢 ,去除效果不 大明显 。当色度降到 80 倍时 ,其下降趋势减缓 ,再 投加 NaClO ,其对色度的去除影响不大 。
收稿日期 : 2009 - 10 - 22 作者简介 :蒋辉 (1982 - ) ,男 ,青岛理工大学环境与市政工程学院在
读硕士研究生 ,主要研究方向为水处理技术 。 通讯联系人 :蒋辉
化作初步的实验研究及理论分析 。 Fe2 + /N aC lO 处理废水的机理 [ 2 - 4 ] 与 Fenton 法
这是因为 , NaClO 投加量增加 , 在水中生成的 HClO 也会相应地增加 ,从而生成更多的 HO ·,使 得其氧化性增强 ; 但当 NaClO 投加量过高时 ,会使 溶液中的 H + 相对不足 ,故生成的 HClO 增加缓慢 , HO ·也相应的增加缓慢 ,这自然会使 CODcr和色度 的去除率增加也缓慢 。故 NaClO 的最佳投加量为 2 mL /L。 21112 pH 值
CODcr测定方法 :采用标准重铬酸钾法 ( GB11914 89) ;
色度测定方法 : 采用稀释倍数法 ( GB11903 89) 。 115 实验方法
取焦化厂二级生化出水 600 mL 置于烧杯中 ,调 节溶液 pH ,定位在恒温水浴震荡器上 ,加入一定量 的 Fe2 +和 NaC lO ,在一定温度下反应一段时间 ,然后 加碱调溶液 pH 到 10 左右终止反应 ,沉淀半小时 后 ,吸取上清液 ,测定其 CODcr和色度 。
第 35卷第 4期 2010年 4月
环境科学与管理 ENV IRO NM ENTAL SC IENCE AND M ANAGEM ENT
文章编号 : 1674 - 6139 (2010) 04 - 0085 - 05
Vol135 No14 Ap r. 2010
Fe2 + /NaClO深度处理焦化废水的研究
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第 35卷第 4期 2010年 4月
蒋辉等 ·Fe2 + /NaClO 深度处理焦化废水的研究
Vo - HO · + RC l 羟基自由 基 同 有 机 自 由 基 同 时 产 生 诱 发 链 反 应 ,最终导致了液相中有机基质的氧化 。
蒋辉 ,范迪 ,王娟
(青岛理工大学 环境与市政工程学院 ,山东 青岛 266033)
摘 要 :研究采用 NaClO 产生的 HClO 代替 Fenton试剂中的氧化剂 H2O2 ,并与 Fe2 +协同处理焦化厂二级生化
出水 。结果表明 : NaClO 投加量 ,溶液的初始 pH值 , Fe2 +投加量 ,反应温度和投加方式是影响 Fe2 + /NaClO 处理
度的变化趋势相类似 ,都是先减小后增大 。在 pH pH = 3。
值 = 3时 ,出现峰值 , CODcr去除率和色度去除率同 21113 Fe2 +投加量
时达到最大值 , 分别为 5411%和 7718%。由此可
在 NaClO 投加量为 2 mL /L , pH = 3,反应温度
见 ,酸度过强或过弱都不利于焦化废水有机物的降 25℃,反应时间为 10 m in的条件下 ,考察 Fe2 + 投加
pH分别为 2、3、4、5、6、7。pH 值对 CODcr和色度的 去除效果影响实验结果如图 2所示 。
图 2 pH值对污染物去除效果影响图
由图 2可以看出 , pH 值是影响 CODcr和色度去 随着 pH的升高 ,溶液中加入的 NaC lO 难以完全转
除效果的重要因素 。随着 pH 值的增大 , CODcr和色 化为 HC lO ,导致降解效率下降 。因此 ,实验的最佳
Fe2 +投加量为 20 m g /L ～120 mg /L 时 ( Fe2 + /NaC lO 的比为 10 g /L ～60 g /L ) ,色度去除率稳定在 70% ～
CODcr先减少后增加 , CODcr去除率先升高后降低 。 当 Fe2 + 投加量为 40 mg /L 时 ( Fe2 + /N aClO 的比为 20 g /L ) , CODcr降到 118 mg /L ,去除率达到最大值 , 为 6119%。继续增加 Fe2 + ,剩余 CODcr反而升高 ,其 去除率相应地减小 。当 Fe2 + 投加量大于 80 mg /L 时 ( Fe2 + /N aClO 的比大于 40 g /L ) , CODcr去除率不 再降低 ,趋于稳定 。