杨旭

（武汉景弘环保科技股份有限公司，武汉 430000）

混凝-Fenton法深度处理焦化废水

杨旭

（武汉景弘环保科技股份有限公司，武汉 430000）

以经A2/O生化法处理后的焦化废水为研究对象，采用混凝-Fenton法对其进行深度处理。确定了聚合硫酸铁等铁盐处理焦化废水的最佳投药量和pH值，讨论了影响其混凝效果的主要因素。处理后出水的COD去除率达40%以上。混凝剂处理焦化生化外排水中的难降解有机物，COD去除率只有40%左右。但经过Fenton试剂氧化后，去除率可达到70%左右，外排水达到国家排放标准。

焦化废水；混凝；Fenton试剂

1 实验目的

焦化废水经A2/O生化法处理后，尚含有大量的生物难降解有机物，COD和色度仍然较高。为了解决焦化废水现有处理工艺中的上述问题，本文以武汉钢铁集团焦化厂生化外排水为研究对象，研究了以下课题：1）混凝处理降低焦化废水中COD值的研究。主要研究以铝盐和铁盐作为混凝剂，在不同的投加量、搅拌时间、pH值等条件下，对比外排水样的COD和NH3-N的处理效果，找出最佳方案。2）在混凝处理最佳方案的基础上，试投加Fenton试剂，进行深度处理。

本实验力求通过以上研究，找出最佳方案，并通过调整工艺参数使武钢焦化厂的生化外排水COD值能够达到国家标准后排放。

2 混凝实验

2.1 各种混凝剂初步处理效果比较

取水样200mL， 在加入混凝剂后，置于六联实验搅拌器快速搅拌。搅拌方案参考文献[1]。以200r/min的速度快速搅拌1min，60r/min的速度慢速搅拌30min，静止沉淀30min后直接取样分析测定水样COD和氨氮。3种常用混凝剂在不同投加浓度条件下对水样COD去除率的影响见图1。

图1 3种混凝剂的处理效果比较

由图1曲线可明显看出，混凝剂聚合硫酸铁（PFS）在几种不同投加量的情况下效果较好，曲线较平缓，这说明对于焦化废水的混凝处理，PFS的效果稳定。初步确定选用铁盐作为混凝剂，讨论其在药剂投加量、混凝搅拌时间、水样pH值等情况下的处理效果。

考虑到工程项目操作的便利与经济，以简单铁盐FeSO4代替以上的混凝剂，进行混凝实验。由表1的实验结果可见，COD随试剂投加量的增加而不断变化，投加量达30ppm时达到最佳处理效果。

2.2 水样的pH值对处理效果的影响

废水中的pH值对混凝剂也有一定的影响。铁盐在pH值4～11之间都能形成絮体。水样中，游离的Fe2+和Fe3+易与氢氧根形成Fe(OH)2和Fe(OH)3，效果较好。用三价铁离子FeCl3作为混凝剂，研究讨论水样在不同pH值条件下，对处理效果的影响。取pH为4.0、6.0、8.0和10.0四个点，实验结果见表2。由表2可知，FeCl3的处理效果在水样pH为8.0时，处理效果最佳。

表1 混凝剂FeSO4的处理效果

表2 水样pH值对处理效果的影响

2.3 搅拌强度与时间的讨论

混凝工艺包括混合、反应和分离3个阶段，混合阶段的基本要求是使药剂迅速而均匀地扩散到水中，投药后的搅拌速度与时间对混凝效果有直接影响，通常混凝作用需要快速搅拌，作用时间一般不超过2min，而絮凝作用则要求搅拌缓慢。

以FeSO4作为混凝剂，在最佳投加量30ppm不变的条件下，进一步研究讨论混凝搅拌过程及时间对混凝效果的影响。开始快速搅拌仍然以1min不变，慢搅拌时间调整为10min、20min、30min。处理效果如图2，由坐标曲线分析可知，在其他条件不变的情况下，当慢搅拌时间为10min时，处理效果最好。

图2 搅拌强度对COD去除率的影响

2.4 混凝实验的结果分析

通过对上述4种混凝剂处理焦化废水的研究可知，铁系混凝剂在降低焦化废水COD方面具有良好的效果，不仅形成的絮凝体颗粒小、数量少、沉降速度快，且不会造成二次污染，其主要处理技术指标均优于其它系列的絮凝剂，是经济实用的水处理剂。PFS是一种比传统絮凝剂效能更优异的高分子混凝剂，其絮体形成速度快，颗粒密度大，沉降快，易分离，且投加量较少，对于COD有很好的去除效果。

铁盐在pH值4～11间都能形成絮体。pH＜4时的混凝效果较差；pH＞10时，水样中游离的Fe2+和Fe3+易与OH-形成Fe(OH)2、Fe(OH)3，效果稍好。本文选择最佳pH值为8.0。

实验表明，在加入混凝剂过程中，搅拌有利于混凝剂的水解、分散和混凝作用。由于混凝处理后所形成的絮体体积相对较小，故一般在絮体形成后轻微搅拌甚至不搅拌更利于絮体的沉淀。值得注意的是，磁力搅拌对PFS的实验有一定影响，可使用机械搅拌，调整搅拌时间以达到最佳效果。

3 Fenton实验

本实验的水样来源为武钢焦化厂生化外排水，经研究讨论出混凝剂投加的最佳方案即：以FeSO4作为混凝剂，投加浓度30ppm，在pH为8.0左右的条件下，先以150r/min快速搅拌1min，然后再以60r/min慢速搅拌10min后，静置1h，可以达到最佳效果。

Fenton实验在上述混凝处理方案的基础上，对处理后的水样进行深度处理，力求使COD值能够进一步降低。

3.1 FeSO4用量的确定

取上述水样100mL，加入不同量的5%的FeSO4溶液，用H2SO4调节pH=3，然后加入2mL30%的H2O2，磁力搅拌1h，测定废水的COD值。

如图3所示，当H2O2的用量不变时，FeSO4溶液的最佳用量为1.5mL/100mL废水。

图3 FeSO4用量对COD去除率的影响

3.2 H2O2用量的确定

取废水100mL，加入浓度为5.0%的FeSO4溶液1mL，加入H2SO4调节pH为3，再加入一定H2O2（30%）搅拌，测定COD值，结果如图4。从图4可以看出，当FeSO4的用量不变时，H2O2的用量为2.0mL/100mL废水。

图4 H2O2用量对COD去除率的影响

4 实验小结

将混凝沉淀法与Fenton氧化法结合起来，并采用合理的FeSO4和H2O2投加方式，可提高COD的去除率，降低Fenton法的成本。混凝-Fenton法可有效去除废水中的有机物质。混凝剂的最佳投加量为30ppm；Fenton试剂的最佳配比约为H2O2: Fe2+=50 : 1。

因此，Fenton试剂氧化处理废水中的难降解有机物，作为混凝处理的后续处理，对COD的去除效果较好，可进一步氧化COD中难降解的化合物。武钢焦化废水经混凝-Fenton法处理后，出水COD值可达到100mg/L以下，去除率达70%，达到国家排放标准。

5 总结与建议

（1）混凝处理所用的PFS、PAC等药剂具有其各自的使用特性，掌握其反应机理和投加技巧是化学混凝处理中的重要环节之一。因此使用前需做相应的投加试验，以取得数据。生化出水COD在300mg/L左右采用混凝方法作为废水三级处理较为合理，生化出水COD大于320mg/L采用此方法是不经济的。因PFS是偏酸性液体，混凝出水pH值都有一定降低，因此，PFS作混凝剂非常适用于偏碱性的水质。对于中性废水，在投加PFS后，有时需调整出水pH值。实验确定了处理废水，选择合适的混凝剂，既需要满足处理效果的要求，又要考虑工程的经济效益。所以在大量的实验后，确定了作为初步处理的混凝过程中，混凝剂的种类、投加量、搅拌时间和水样所调节的pH值等各项参数，达到了混凝处理的最佳效果，以便和后面的深度处理相配合，进一步降低出水的COD值。但混凝处理对废水中有机物和部分无机物（如硫化物等）有去除效果，而对氨氮几乎没有作用，因此，须采用其它工序保证氨氮的出水水质。

（2）经过生化处理的焦化废水常含有多种用自然沉降法不能去除的悬浮物和可溶性胶体污染物，这类污染物质也是COD的一个重要组成部分。对于此类物质可采用化学药剂破坏胶体并加以氧化，因此进行了Fenton试剂深度处理混凝后水样的试探性研究工作。Fenton试剂几乎可以氧化所有有机物，传统废水处理技术无法去除的难降解有机物也能被Fenton试剂氧化而有效去除。同时，Fenton试剂中用到的FeSO4和H2O2都是常见的廉价药品。因此，用Fenton法处理废水具有巨大的应用和研究价值。高级氧化技术对于焦化废水中的难降解有机物的氧化去除效果较好。经Fenton试剂氧化后，水样的COD值降到100mg/mL以下，符合国家排放标准。但Fenton试剂的成本较高，工程操作控制不易。所以，对于利用Fenton试剂作为深度处理外排水方案的可行性，有待进一步研究讨论。

[1] 赵玲，吴梅.混凝澄清在焦化废水中的应用[J].冶金动力，2003（3）.

Advanced Treatment of Coking Wastewater by Mixed Coagulation-Fenton Process

YANG Xu
(Kinghome Environment Technologies Co., Ltd, Wuhan 430000, China)

By taking coking wastewater as a research object after treated by A2/O bio-chemical process, the paper uses the mixed coagulation-Fenton process to carry out the advanced treatment, con fi rms the optimum medicine dose and pH value by using the polymerized iron sulfate to treat coking wastewater, and discusses the main factors that affect the mixed coagulation effect. The result shows that the removal ef fi ciency of COD can reach at over 40% after treatment. The removal ef fi ciency of refractory degradation organics and COD in coking bio-chemical wastewater treated by the mixed coagulation is about 40%.After the treatment of Fenton reagent oxidation process, the removal ef fi ciency of COD can reach at about 70% and the ef fluents complies with the national discharge standard.

coking wastewater; mixed coagulation; Fenton reagent

X703

A

1006-5377（2017）11-0043-03