近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)能迅速躍居世界第一，由此帶動了工業(yè)焦炭生產(chǎn)能力的顯著增加。與此同時，在焦化廠的煉焦、煤氣凈化和副產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的焦化廢水，成為中國最嚴重的水體環(huán)境污染問題之一。焦化廢水中污染物組成復雜，除含有揮發(fā)酚、氰化物外，還含有許多難以生物降解的芳香族有機物、多環(huán)化合物，以及含氮、氧、硫等的雜環(huán)化合物。焦化廢水中的大多數(shù)有機物具有強毒性、誘變致癌性并可能產(chǎn)生長遠的環(huán)境和生態(tài)影響。焦化廢水是一種典型的難處理高濃度工業(yè)有機廢水，如何對其進行有效的處理和回收利用一直是國內(nèi)外工業(yè)廢水污染控制領(lǐng)域的一大難題。

常用的焦化廢水處理方法有A-O法、A-A-O法和活性污泥法等。但采用這些方法處理后，出水COD、NH3-N和色度等指標很難同時達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級排放標準。因此，為了使處理后的焦化廢水能夠穩(wěn)定達標排放甚至實現(xiàn)工業(yè)回用，常需要結(jié)合采用化學法（如氧化法）或物理化學法（如吸附法）對其進行深度處理。在化學處理法中，F(xiàn)enton試劑氧化法作為一種高級氧化技術(shù)得到廣泛采用。Fenton試劑是由過氧化氫與催化劑Fe2+構(gòu)成的氧化體系，其對廢水中難降解有機污染物具有氧化分解能力強，降解效果顯著的特點。相對于其他高級氧化技術(shù)（如光催化氧化、臭氧氧化等），F(xiàn)enton試劑氧化法具有操作過程簡便、藥劑易得、運行成本低、無需復雜設(shè)備且對環(huán)境友好等優(yōu)勢，具有很好的應用前景。

本研究采用硫酸亞鐵和過氧化氫構(gòu)成的Fenton試劑氧化體系對焦化生化廢水進行深度處理，重點考察了藥劑投加量、廢水pH等工藝條件對焦化生化廢水處理效果的影響規(guī)律。

1 實驗部分
 
1.1 主要儀器與試劑
 
主要儀器：JJ-4型六聯(lián)電動攪拌器，江蘇金壇市榮化儀器制造廠；pHS-3D型pH計，上海精科電子有限公司；ET99732型多用途微電腦水質(zhì)快速測定儀，北京艾諾威公司；SD-9011型色度儀，上海昕瑞儀器儀表有限公司。

主要試劑：過氧化氫（H2O2），質(zhì)量分數(shù)為30%，廣東省精細化學品工程技術(shù)研究開發(fā)中心；七水合硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O），廣東省精細化學品工程技術(shù)研究開發(fā)中心；聚丙烯酰胺（PAM），平均相對分子質(zhì)量約為300萬，安徽巨成精細化工有限公司；硫酸，湖南星空化玻有限責任公司；氫氧化鈉，長沙市湘科精細化工廠。實驗所用試劑均為分析純。

1.2 實驗用水
 
實驗用水為某鋼鐵企業(yè)經(jīng)活性污泥生化處理后的焦化廢水，外觀呈淺棕色，有刺激性氣味，其水質(zhì)：COD為479 mg/L，NH3-N為180 mg/L，色度為389度，pH為9.50。

1.3 實驗方法
 
于常溫下取200 mL焦化生化廢水置于500 mL燒杯中，先用質(zhì)量分數(shù)為15%的H2SO4溶液或質(zhì)量分數(shù)為10%的NaOH溶液調(diào)節(jié)廢水pH至某一設(shè)定值，再加入一定量的FeSO4·7H2O和一定體積的H2O2，然后用六聯(lián)電動攪拌器在轉(zhuǎn)速120 r/min下攪拌10 min。加入一定量800 mg/L的PAM，繼續(xù)在轉(zhuǎn)速60 r/min下攪拌5 min。靜置沉降30 min，取上清液分別測定其COD、NH3-N和色度，并計算COD、 NH3-N和色度去除率。

2 結(jié)果與討論
 
2.1 初始pH對處理結(jié)果的影響
 
在FeSO4·7H2O投加量為500 mg/L，H2O2投加量為3.5 mL/L，PAM投加量為4.0 mg/L的條件下，考察了廢水初始pH對處理效果的影響，結(jié)果見 圖 1。

 圖 1 廢水初始pH對處理效果的影響

由圖 1可知，廢水初始pH對處理效果的影響很大。當初始pH在4以內(nèi)時，隨著pH的增加，COD和NH3-N去除率均升高；當初始pH為4~10時，COD和NH3-N去除率基本維持不變。而色度去除率則在pH為2~10的范圍內(nèi)隨著pH的增加而升高。當初始pH達到10以上時，COD、NH3-N和色度去除率均迅速下降，這是因為初始pH過高，廢水中會存在大量的OH-，從而抑制了·OH的產(chǎn)生，同時使其中的Fe2+和Fe3+以氫氧化物的形式直接生成沉淀而失去了催化能力。從處理效果和試劑的消耗等方面綜合考慮，廢水初始pH維持在原水pH（即 pH＝9.50）時較為適宜。

2.2 FeSO4·7H2O投加量對處理結(jié)果的影響
 
在廢水初始pH為9.50，H2O2投加量為2.5 mL/L，PAM 投加量為4.0 mg/L的條件下，考察了 FeSO4·7H2O投加量對處理效果的影響，結(jié)果見 圖 2。

 圖 2 FeSO4·7H2O投加量對處理效果的影響

由圖 2可知，隨著FeSO4·7H2O投加量的增加，COD、NH3-N和色度去除率升高，當FeSO4·7H2O投加量增加至500 mg/L時，處理效果達到最佳，繼續(xù)增加FeSO4·7H2O投加量，COD、NH3-N和色度去除率則有所下降。這是因為當FeSO4·7H2O投加量較低時，溶液中Fe2+催化H2O2產(chǎn)生·OH的速度慢、產(chǎn)量少，因此氧化效果差；而當FeSO4·7H2O投加量過大時，過量的Fe2+會與·OH發(fā)生如式（1）的氧化反應，從而消耗掉起主要作用的有效因子·OH，導致COD、NH3-N和色度去除率下降〔11〕。選擇FeSO4·7H2O投加量為500 mg/L較為適宜。

 2.3 H2O2投加量對處理結(jié)果的影響
 
在廢水初始pH為9.50，F(xiàn)eSO4·7H2O投加量為500 mg/L，PAM投加量為4.0 mg/L的條件下，考察了H2O2投加量對處理效果的影響，結(jié)果如圖 3所示。

 圖 3 H2O2投加量對處理效果的影響

由圖 3可知，隨著H2O2投加量的增加，COD、NH3-N和色度去除率升高，當H2O2投加量增加到一定程度后，繼續(xù)增加H2O2投加量，COD和NH3-N去除率的變化變得平緩，而色度去除率則有所下降。這可能是因為H2O2投加量較低時，增加H2O2投加量會使生成的·OH增加，從而使COD、NH3-N和色度去除率迅速升高；而當H2O2投加量過大時，較高濃度的H2O2一方面會加劇其自身的分解反應，另一方面H2O2本身會消耗·OH，發(fā)生如式（2）的反應。此外，過大用量的H2O2還會將Fe2+氧化為Fe3+，從而使氧化過程按式（1）進行，導致大量的·OH消耗于Fe2+的催化氧化過程，而廢水中微溶的Fe3+由于其本身所具有的顏色特征，也會使色度有所上升。從處理效果與試劑的消耗成本等方面綜合考慮，選擇 H2O2投加量為3.5 mL/L較為適宜。

 2.4 PAM投加量對處理結(jié)果的影響
 
在廢水初始pH為9.50，F(xiàn)eSO4·7H2O投加量為500 mg/L，H2O2投加量為3.5 mL/L的條件下，考察了PAM投加量對處理效果的影響，結(jié)果見圖 4。

 由圖 4可知，PAM投加量對焦化生化廢水的處理效果有一定的影響。隨著PAM投加量的增加，COD、NH3-N和色度去除率均升高，當PAM投加量﹥ 4.0 mg/L時，COD、NH3-N和色度去除率的升高幅度不大。從PAM的降解性、處理效果和試劑的消耗等方面綜合考慮，選擇PAM投加量為4.0 mg/L較為適宜。具體參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論
 
（1）對于焦化有機廢水，在現(xiàn)有的活性污泥法一級處理基礎(chǔ)上，采用Fenton高級氧化法對其進行深度處理，可使廢水中的COD、NH3-N和色度得到進一步有效去除。

（2）常溫下采用Fenton高級氧化法處理焦化生化廢水，影響處理效果的最主要因素是廢水初始pH、Fenton試劑（硫酸亞鐵和過氧化氫）投加量和絮凝劑PAM的投加量。

（3）對于中等濃度的焦化生化廢水（COD為 200~500 mg/L），較適宜的Fenton高級氧化工藝條件：廢水初始pH為8~10，F(xiàn)eSO4·7H2O投加量為500 mg/L，H2O2投加量為3.5 mL/L，PAM投加量為4.0 mg/L。在此條件下，COD、NH3-N和色度去除率分別可達85.9%、97.3%、84.6%。經(jīng)Fenton高級氧化法深度處理后的焦化廢水能夠穩(wěn)定達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級排放標準，并有望實現(xiàn)其在企業(yè)內(nèi)部的循環(huán)回用。