中国矿业大学(北京)王建兵教授团队开展单独O3氧化、O3/H2O2氧化、UV-Fenton氧化等工艺深度处理焦化废水研究，系统比较不同工艺的处理效果，探索不同处理工艺出水水质特征，为焦化废水处理工艺的选择提供技术支撑。

作者

何 灿，陈卓苗，李懿南，武昭钰，黄国微，王 灿，王建兵

作者单位

中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院

摘要

针对焦化废水二级生化处理工艺出水化学需氧量(COD)难以达标的问题，采用实际焦化废水，通过开展半连续实验室小试试验，对比研究了单独臭氧氧化、O3/H2O2氧化和UV-Fenton氧化3种工艺深度处理焦化废水的效果，并对不同工艺出水的UV254、BOD5/COD、发光细菌毒性、三维荧光光谱进行分析，研究不同高级氧化工艺对出水水质的影响规律。

结果表明：增加臭氧投加量和添加H2O2能显著提高焦化废水二级生化工艺出水中有机物的去除效果。进水COD为(200±10) mg/L、O3投加量为30 mg/L时，反应120 min后单独臭氧氧化对COD的去除率仅为36%；而对于UV-Fenton氧化，进水COD为(200±10) mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2 g/L、Fe2+与H2O2摩尔比为1∶10时，COD的去除率为50%；单独臭氧氧化和UV-Fenton均不能满足排放标准。进水COD为(200±10) mg/L、O3投加量为30 mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2 g/L，反应120 min后COD去除率达到63%，O3/H2O2氧化工艺出水COD达到74 mg/L，满足GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》的要求。3种工艺中，O3/H2O2氧化的COD去除效果最好，这主要归因于O3和H2O2协同产生强氧化性自由基，但当H2O2浓度过高时，体系中产生的·OH反而与H2O2反应，从而导致O3/H2O2体系的氧化能力下降。3种工艺都能有效降低出水毒性，出水发光细菌急性毒性试验显示，单独O3氧化、O3/H2O2氧化处理15 min后，相对发光度分别上升到90%和87%，UV-Fenton氧化处理30 min后，出水的相对发光度上升到71.57%。与单独臭氧氧化和O3/H2O2氧化工艺相比，UV-Fenton工艺处理出水急性毒性相对较高，可能与臭氧的消毒作用有关。3种工艺对废水可生化性的提高程度不明显，BOD5/COD从0.02最大提升到0.1左右。UV254和三维荧光光谱的对比分析表明，3种工艺对出水中芳香族化合物和荧光物质具有明显的分解作用。单独O3氧化可优先降解废水中腐植酸类物质中的共轭双键结构，而O3/H2O2氧化工艺对环状共轭污染物的氧化效果更显著。随着UV-Fenton氧化处理，焦化废水中大分子的类腐植酸以及紫外区类富里酸优先被氧化降解，最终转化为可见区类富里酸和类蛋白质，而类蛋白质和可见区类富里酸物质在出水中仍存在较高浓度，UV-Fenton氧化工艺对荧光物质去除能力最差。

文中插图

图1 臭氧投加量对焦化废水中COD去除率的影响

图2 H2O2投加量对焦化废水中COD去除率的影响

图3 Fe2+与H2O2摩尔比对COD去除率的影响

图4 不同工艺中出水的UV254、BOD5/COD和极性毒性变化规律

图5 不同工艺出水的三维荧光光谱

结论

1）对比分析了单独O3氧化、O3/H2O2氧化和UV-Fenton氧化3种工艺深度处理焦化废水二级生化出水。3种工艺中，O3/H2O2氧化的COD去除效果最好，进水COD为(200±10)mg/L、O3投加量为30 mg/L、H2O2(30%)投加浓度为2 g/L、反应120 min后化学需氧量(COD)去除率达到63%，出水COD达到74 mg/L，满足GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》要求。

2）3种深度处理工艺中均能有效去除废水中有机物，大幅降低出水毒性，但对可生化性的提高作用非常有限。与单独O3氧化和O3/H2O2氧化工艺相比，UV-Fenton工艺处理出水急性毒性相对较高，这可能与臭氧的消毒作用有关。

3）3种不同工艺深度处理焦化废水出水UV254变化表明，芳香族化合物的去除主要是由于臭氧的氧化作用，而UV-Fenton工艺对其去除效果有限。

4）通过三维荧光光谱对比分析可知，单独O3氧化可优先降解废水中腐植酸类物质中的共轭双键结构，而O3/H2O2氧化工艺对环状共轭污染物的氧化效果更显著，但UV-Fenton氧化工艺对荧光物质去除能力最低。

引文格式

何灿，陈卓苗，李懿南，等.不同高级氧化工艺处理焦化废水二级生化工艺出水研究[J].洁净煤技术，2019，25(3):122-128.

HE Can,CHEN Zhuomiao,LI Yi'nan,et al.Treatment of the secondary biochemical effluent from coking wastewater by different advanced oxidation processes[J].Clean Coal Technology，2019，25(3):122-128.