采用臭氧和芬顿工艺协同处理焦化废水的方法

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申请日 20200821

公开（公告）日 20201127

IPC分类号 C02F9/04; C02F103/34; C02F101/12

摘要

本发明属于焦化废水处理相关技术领域，其公开了一种采用臭氧和芬顿工艺协同处理焦化废水的方法，所述方法包括：S1，向生化处理后的焦化废水添加硫酸调节其pH为酸性，并通入臭氧，反应第一预设时间；S2，向步骤S1所得溶液中添加芬顿催化剂Fe2+溶液和氧化剂H2O2发生一级芬顿反应并持续曝气第二预设时间；S3，向步骤S2所得溶液中添加氢氧化钠以调节其pH为中性，而后加入PAC、PAM搅拌混合、絮凝、沉淀，第三预设时间后完成所述焦化废水的处理。采用臭氧和芬顿工艺协同对焦化废水进行处理，显著增强了对焦化废水中的COD和氰化物的处理结果，工艺简单，经济可行。



权利要求书

1.一种采用臭氧和芬顿工艺协同处理焦化废水的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，向生化处理后的焦化废水添加硫酸调节其pH为酸性，并通入臭氧，反应第一预设时间；

S2，向步骤S1所得溶液中添加芬顿催化剂Fe2+溶液和氧化剂H2O2发生一级芬顿反应并持续曝气第二预设时间；

S3，向步骤S2所得溶液中添加氢氧化钠以调节其pH为中性，而后加入PAC、PAM搅拌混合、絮凝、沉淀，第三预设时间后完成所述焦化废水的处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2还包括：向所述一级芬顿反应后的溶液中加入Fe2+溶液和氧化剂H2O2发生二级芬顿反应并持续曝气第四预设时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一级芬顿反应添加的Fe2+溶液的浓度为1000～2000ppm，H2O2的浓度为320～800ppm；所述二级芬顿反应添加的Fe2+溶液的浓度为500～2000ppm，H2O2的浓度为320～800ppm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸调节后的溶液PH为2～4。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述臭氧的浓度为200～2000mg/L。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氢氧化钠调节后的溶液pH为7～8。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PAC浓度为200～300mg/L，PAM浓度为2～3mg/L。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设时间为20～30min，所述第二预设时间为40～60min，所述第三预设时间为10～30min，所述第四预设时间为20～40min。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1～S3中反应的温度为20～70℃。

说明书

一种采用臭氧和芬顿工艺协同处理焦化废水的方法

技术领域

本发明属于焦化废水处理相关技术领域，更具体地，涉及一种采用臭氧和芬顿工艺协同处理焦化废水的方法。

背景技术

焦化废水是一种典型的有毒难降解的废水，主要在煤气净化、煤炼焦、化工产品回收和化工产品精制过程中产生。焦化废水的成分复杂，含有大量难降解污染物且浓度高、色度高、毒性大，可生化性差。由于煤气净化、煤炼焦等工艺流程和生产操作方式的不同，焦化废水的水质差异很大，其中除含有氨氮、氰化无及硫氰根等无机污染物外，还含有酚类、吡啶、喹啉等杂环及多环芳香族化合物(PAHs)，是一种成分极其复杂的难处理的工业废水。氰化物是焦化废水中主要污染物之一，具有浓度高、毒性大等特点，特别是易释放氰化物浓度，受输入水的易释放氰化物浓度的影响较大，输入水的氰化物的一点波动就可能使得最终出水的氰化物浓度难以达到《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012所要求的标准。

目前焦化废水主要采用预处理、生化处理和混凝沉淀工艺，即使二级生物处理后经芬顿氧化工艺，一些焦化废水中的COD、易释放氰化物等污染物仍难以达标排放。随着污水处理厂提标改造的推进，对水中的COD、氨氮、总氮、总磷等的排放指标提高，现有的焦化废水的处理工艺难以满足新的污水排放标准，严格制约了企业的可持续发展。

高级氧化法中的芬顿氧化法被认为是降解难处理有机污染物的有前途的技术，具有反应条件温和、操作简单、成本低、无二次污染的优点。芬顿氧化法的基本原理是利用Fe2+与H2O2进行反应，产生高度活泼的羟基自由基(·OH)与有机物进行反应，由于羟基自由基极强的氧化性，可以去除很多有机物。但是由于焦化废水的复杂性和难降解性，单独使用芬顿氧化法无法使得处理后的焦化废水达标排放，所以需要将芬顿工艺和其他工艺协同处理焦化废水，从而降低废水的COD、氰化物等指标。专利(CN 107555641 A“一种焦化废水的预处理方法”)中将高浓度焦化废水经过一级芬顿(Fenton)氧化、二级Fenton氧化和混凝沉淀组合工艺预处理后，可以极大提高废水的可生化性，后续进行生化处理后有望达标排放。臭氧氧化技术是通过臭氧的强氧化性(氧化还原电位为2.07eV)来降解废水中的有机污染物。臭氧的氧化能力仅次于氟，可以氧化分解很多其他氧化剂不能分解的物质，可除去废水中的酚、氰和烃类等物质。同时，臭氧在水中易分解为氧，不会残留有害成分，为废水处理带来其他问题。臭氧氧化还具有传质速率快，无二次污染、设备操作简单等优点，在实际废水应用处理中具有很强的应用潜力。但是，臭氧对有些有机物的氧化速率较慢、效率较低，单独使用臭氧时，由于氧化效率较低，导致部分有机物氧化产生中间产物，最终产物难以控制。

由上可知，由于焦化废水成分复杂多变，现有的处理技术难以满足污水处理厂提标改造的要求，亟需开发出处理效果好、工艺流程简单、经济可行的处理工艺。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种采用臭氧和芬顿工艺协同处理焦化废水的方法。采用臭氧和芬顿工艺协同对焦化废水进行处理，显著增强了对焦化废水中的COD和氰化物的处理结果，工艺简单，经济可行。

为实现上述目的，本发明提供了一种采用臭氧和芬顿工艺协同处理焦化废水的方法，其特征在于，所述方法包括：S1，向生化处理后的焦化废水添加硫酸调节其pH为酸性，并通入臭氧，反应第一预设时间；S2，向步骤S1所得溶液中添加芬顿催化剂Fe2+溶液和氧化剂H2O2发生一级芬顿反应并持续曝气第二预设时间；S3，向步骤S2所得溶液中添加氢氧化钠以调节其pH为中性，而后加入PAC、PAM搅拌混合、絮凝、沉淀，第三预设时间后完成所述焦化废水的处理。

优选地，步骤S2还包括：向所述一级芬顿反应后的溶液中加入Fe2+溶液和氧化剂H2O2发生二级芬顿反应并持续曝气第四预设时间。

优选地，所述一级芬顿反应添加的Fe2+溶液的浓度为1000～2000ppm，H2O2的浓度为320～800ppm；所述二级芬顿反应添加的Fe2+溶液的浓度为500～2000ppm，H2O2的浓度为320～800ppm。

优选地，所述硫酸调节后的溶液pH为2～4。

优选地，所述臭氧的浓度为200～2000mg/L。

优选地，所述氢氧化钠调节后的溶液pH为7～8。

优选地，所述PAC浓度为200～300mg/L，PAM浓度为2～3mg/L。

优选地，所述第一预设时间为20～30min，所述第二预设时间为40～60min，所述第三预设时间为10～30min，所述第四预设时间为20～40min。

优选地，步骤S1～S3中反应的温度为20～70℃。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的采用臭氧和芬顿工艺协同处理焦化废水的方法至少具有如下有益效果：

1.臭氧在酸性条件下可以直接或间接与焦化废水中的有机物进行反应，臭氧和氰化物反应首先生成氰酸盐，氰酸盐进一步与臭氧反应分解为氮气和碳酸氢根；臭氧和硫氰酸盐反应时，生成氢氰酸和硫酸根，然后氢氰酸继续和臭氧反应生成氮气和碳酸氢根，产物清洁无污染；

2.酸性条件下有利于络合物Fe2[Fe(CN)6]和Fe4[Fe(CN)6]3的生成，加快了沉淀物的生成效率，进而加快了焦化废水的处理效率；

3.在含有臭氧的出水中加入Fe2+，可产生强氧化的自由基，同时加入H2O2也可产生强氧化的自由基，进而与芬顿反应一起产生协同作用，促进焦化废水中有机物的氧化降解；

4.采用臭氧和芬顿工艺协同对焦化废水进行处理，促进了体系中氧化性自由基尤其是·OH的产生，显著增强了对焦化废水中的COD和氰化物的处理效果，工艺简单，经济可行；

5.采用臭氧和芬顿工艺协同对焦化废水进行处理显著缩短了处理时间，处理效率高。

发明人 （徐乐瑾;麦荣;王林平;孙培杰;）



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