摘要：采用三維電極固定床技術(shù)對焦化廢水進(jìn)行了深度處理的實(shí)驗(yàn)研究，并取得了相應(yīng)的工藝參數(shù)。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，三維電極技術(shù)能有效的處理焦化廢水，在槽電壓為12V，液體催化劑量為1500mg/l，反應(yīng)時(shí)間為60min，PH為3，CODcr去除率可達(dá)62%。

　　關(guān)鍵詞：焦化廢水 三維固定床電極 羥基自由基

　　焦化廢水的種類較多，從產(chǎn)生廢水的源頭分，有煉焦煤帶入的水分、焦化產(chǎn)品回收及精制過程中使用直接蒸汽時(shí)轉(zhuǎn)化的水、工藝介質(zhì)、洗滌溶鹽等加入的水、添加稀化學(xué)劑帶入的水、工藝管道設(shè)備等清洗加入的水、清洗油品槽車水等。從其排出方式上分，有從焦?fàn)t煤氣冷凝液中分離出來的剩余氨水、焦化產(chǎn)品回收及精制過程中工藝介質(zhì)的分離水，以及其它一些污水，屬于難處理的工業(yè)廢水。目前國內(nèi)處理焦化廢水的技術(shù)主要采用生化法，生化法對廢水中的苯酚類及苯類物質(zhì)有較好的去除作用，但對喹啉類、吲哚類、吡啶類、咔唑類等等一些難降解有機(jī)物處理效果較差，使得焦化行業(yè)外排水CODcr難以達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)。

　　電催化氧化法處理難生化降解有機(jī)廢水的研究是近年人們普遍重視的課題,尤其在國外,對該技術(shù)已有較多的研究。但總的來看,仍處于探索階段。

　　根據(jù)文獻(xiàn)分析,在三維電極電解體系中，通過電解產(chǎn)生的O2和溶解O2在陰極上可能發(fā)生如下的還原反應(yīng)，產(chǎn)生活性中間體H2O2 。

　　酸性體系：O2+2H++2e→H2O2             (1)

　　堿性體系：O2+H2O +2e→HO2- +OH-   (2)

　　HO2- + H2O→ H2O2+OH-       (3)

　　電生成Fenton試劑是Fe2+和H2O2的結(jié)合產(chǎn)物，H2O2在Fe2+催化下產(chǎn)生·OH，·OH有極強(qiáng)的氧化能力，可使有機(jī)物氧化為CO2和H2O，CODcr去除率高，而且自身還原為水，不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。在傳統(tǒng)的電生成Fenton試劑體系中，通常以鐵作為陽極，在電解過程中產(chǎn)生大量的Fe2+、Fe3+,增加了水的色度。本試驗(yàn)用鈦電極代替鐵作為陽極，采用外加Fe2+的方法，通過調(diào)控外加Fe2+的量使Fe2+的催化功能最優(yōu)化。

　　當(dāng)溶液中不存在 Fe2+時(shí)，氧化有機(jī)物分子主要靠H2O2來完成，而當(dāng)溶液中存在Fe2+時(shí)會發(fā)生如下反應(yīng)

　　Fe2+ + H2O2＝Fe3+ + OH- +·OH     (5)

　　Fe3+ + H2O2＝Fe2+ + HO2·+ H+     (6)

　　Fe3+ +e ＝Fe2+                                 (7)

　　反應(yīng)（5）中生成的·OH 的氧化能力極強(qiáng)，主要由它來氧化有機(jī)物分子，反應(yīng)（5）消耗的Fe2+由反應(yīng)（6），反應(yīng)（7）補(bǔ)充，F(xiàn)e2+ 可循環(huán)使用。但Fe2+  濃度過大會使有機(jī)物去除率下降，這是因?yàn)楫?dāng)有過量的Fe2+存在，F(xiàn)e2+  會消耗一部分·OH：

　　Fe2++·OH+H+＝Fe3+ +H2O           (8)

　　采用活性炭和某些液體催化劑（含有Fe2+）作為復(fù)合催化劑的三維電極技術(shù)降解CODcr的機(jī)理可能為活性炭的吸附、陽極反應(yīng)，·OH自由基的氧化，F(xiàn)enton反應(yīng)和絮凝反應(yīng)。

　　本文介紹用三維固定床電極技術(shù)對焦化廢水進(jìn)行深度處理的實(shí)驗(yàn)研究，對影響CODcr去除效果的因素進(jìn)行初步探索。

　　1 試驗(yàn)部分

　　1.1 試驗(yàn)廢水的來源及水質(zhì)

　　廢水取自某煉焦車間生化處理出水，廢水水質(zhì)：PH為6~9，CODcr為180~200mg/l。

　　1.2 測試指標(biāo)

　　CODcr:重鉻酸鉀法

　　1.3 試驗(yàn)設(shè)備及方法

　　電解裝置由電解槽、變壓器、電壓表、直流電流表和整流器等組成。電解槽中以石墨板作為陽極和陰極，填充粒子為10~20目的水處理用柱形活性炭和相同粒徑范圍的石英砂。該反應(yīng)槽有效容積為0.2L,每次實(shí)驗(yàn)前先用待處理水對活性炭進(jìn)行飽和，飽和后加入焦化廢水，同時(shí)加入一定量的液體催化劑，并用硫酸和氫氧化鈉來調(diào)節(jié)PH值，然后通電，調(diào)節(jié)電壓到所需值進(jìn)行間歇實(shí)驗(yàn)。

　　2 試驗(yàn)結(jié)果和討論

　　分別考察了槽電壓、反應(yīng)時(shí)間、液體催化劑用量和PH值對CODcr去除率的影響。

　　2.1 槽電壓與CODcr去除率的關(guān)系

　　實(shí)驗(yàn)條件：反應(yīng)時(shí)間為60min，液體催化劑用量為1000mg/l，PH為3。　槽電壓與CODcr 去除率關(guān)系的單因素試驗(yàn)表明：隨著槽電壓的增加，CODcr去除率逐漸增大 。

　　2.2 反應(yīng)時(shí)間與CODcr去除率的關(guān)系

　　實(shí)驗(yàn)條件：槽電壓為12V，液體催化劑用量為1000mg/l，PH為3。　反應(yīng)時(shí)間與CODcr 去除率關(guān)系的單因素試驗(yàn)表明：隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，CODcr去除率逐漸增大并趨于平緩 。

　　2.3 液體催化劑量與CODcr去除率的關(guān)系

　　實(shí)驗(yàn)條件：槽電壓為12V，反應(yīng)時(shí)間為60min，PH為3。液體催化劑量與CODcr 去除率關(guān)系的單因素試驗(yàn)表明：隨著液體催化劑量的增加，CODcr去除率逐漸增大 。

　　2.4 PH與CODcr去除率的關(guān)系

　　實(shí)驗(yàn)條件：槽電壓為12V，反應(yīng)時(shí)間為60min，液體催化劑量為1000mg/l。PH值與CODcr 去除率關(guān)系的單因素試驗(yàn)表明：隨著PH值的增加，CODcr去除率逐漸降低。

　　2.5 討論

　　1) 在實(shí)驗(yàn)條件下，由電催化氧化技術(shù)原理可知，隨著槽電壓的增大和Fe2+的增加，在主電極與通過靜電感應(yīng)產(chǎn)生的粒子群電極表面產(chǎn)生的H2O2的量也隨之增加，在有Fe2+存在條件下，更有利于生成Fenton試劑，COD的去除率也隨之增加。

　　2）在反應(yīng)初始的一段時(shí)間內(nèi)，體系內(nèi)污染物的濃度較高，濃差極化影響不顯著，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，污染物濃度逐漸降低，濃差極化現(xiàn)象越來越顯著，單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散到電極表面的污染物減少，另外隨著反應(yīng)進(jìn)行，液體催化劑中Fe2+的含量也在逐漸漸少，相應(yīng)也會影響其與H2O2生成Fenton試劑反應(yīng)的進(jìn)行，所以曲線變得越來越平緩。

　　3）在三維電極電解體系中，在酸性和堿性條件下，都能產(chǎn)生活性中間體H2O2，但是在堿性條件下，F(xiàn)e2+很快便生成絮體，影響了其進(jìn)一步與H2O2生成Fenton試劑的反應(yīng)，導(dǎo)致在在實(shí)驗(yàn)PH范圍內(nèi)，隨著PH的增大，CODcr去除率呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。

　　3 結(jié)論

　　3.1 通過單因素試驗(yàn)確定了適宜的槽電壓、液體催化劑用量、氣量、PH和反應(yīng)時(shí)間。

　　3.2 復(fù)合催化電解法有機(jī)的結(jié)合了吸附、表面催化、氧化還原等多種過程，有效的降低了焦化廢水的CODcr，并且具有設(shè)備簡單、高效、占地面積小、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。通過與生物方法（如A-A-O法）聯(lián)用，可起到穩(wěn)定和提高外排水質(zhì)，并可最終達(dá)到中水回用目的。

　　3.3 對于焦化廢水生化出水處理常規(guī)的處理方法主要有化學(xué)混凝、微電解等相比。