摘 要

焦化废水经一级-二级处理后COD、色度仍不达标，需进一步深度处理。处理对象为焦化废水二级生化处理出水，采用零价铁活化过硫酸盐深度处理焦化废水，分别探讨了静置时间、初始pH、零价铁和过硫酸盐投加量对焦化废水COD_Cr降解率和脱色率的影响，并研究其降解过程动力学模式，得到了零价铁活化过硫酸盐深度处理焦化废水的最佳处理条件，并对处理前后废水成分变化状况进行了紫外-可见分光光谱扫描分析。实验结果表明：在静置时间为1h，n（ZVI）/n(S₂O₈^2-)=0.75，c(S₂O₈^2-)=20mmol/L，pH=4.0的条件下降解效果最好。在最佳条件下处理COD_Cr为140-170mg/L的焦化废水，常温下反应180min，COD_Cr降解率和脱色率分别可达67.54%、87.14%。UV-vis分析表明，废水中的芳香族化合物、多环芳烃等难降解有机物结构易于被破坏，但难以进一步矿化。

关键词：硫酸根自由基；焦化废水；深度处理；零价铁；高级氧化

Abstract

Coking biological treated effluent is also with higher COD and chroma.Therefore advanced treatment is a must to ensure the discharged wastewater reaches standard.Taking coking biological treated effluent as treated object,it has been treated with strong oxidizing sulfate radicals generated from activated persulfate using zerovalent iron.The effects of the settling time ,initial pH,dosage of zerovalent iron and persulfate on the decolorization and COD removing rates of coking biological treated effluent are investigated.The result show that the corresponding optimized conditions of the factor are as follows:the settling time =1.0h

,n（ZVI）/n(S₂O₈^2-)=0.75，c(S₂O₈^2-)=20mmol/L and pH=4.0.under these optimized conditions ,the coking biological treated effluent whose COD is140-170mg/L should be treated.Its decolorization and COD removing rates can reach 67.54% and 87.14% ,respectively,when the temperature is normal and of 180min reaction time.UV-vis analysis shows that the structure of aromatic compounds,polycyclic aromatic hydrocarbons and other refractory organic compounds are prone to be destroyed,but difficult to be further mineralized.

Key Words：sulfate radicals;coking wastewater;advanced treatment;zerovalent iron;advanced oxidation process

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 焦化废水概述 1

1.1.1 焦化废水来源 1

1.1.2 水质特点 3

1.1.3 焦化废水的危害 4

1.1.4 焦化废水排放标准 4

1.2 焦化废水处理技术 5

1.2.1 焦化废水预处理技术 5

1.2.2 焦化废水二级处理工艺 6

1.2.3 焦化废水深度处理工艺 7

1.2.4 焦化废水处理存在的问题 8

1.3 高级氧化技术概述 8

1.4 基于硫酸根自由基的高级氧化法 10

1.4.1 反应机理 10

1.4.2 硫酸盐自由基降解有机物的反应条件 11

1.4.3 过硫酸盐活化方法 12

1.5 研究目的与意义 12

1.6 研究内容与技术路线 12

第2章 焦化废水生化出水的污染物表征及分析方法 14

2.1 焦化废水来源 14

2.2 武钢焦化废水简介 14

2.2 二沉池出水水质指标 15

2.3 实验材料及仪器 15

2.3.1 实验仪器 15

2.3.2 实验试剂 15

2.4 分析方法 16

2.4.1 pH 16

2.4.2 COD_Cr的测定 17

2.4.3 色度 17

2.4.4 氨氮 17

2.4.5 紫外-可见光吸收光谱扫描（UV-VIS） 17

第3章 基于硫酸根自由基的高级氧化法深度处理焦化废水的研究 19

3.1 实验方法 19

3.1.1 实验步骤 19

3.1.2 分析方法 19

3.2 实验结果与分析 20

3.2.1 静置时间对降解率的影响 20

3.2.2 n（ZVI）/n(S₂O₈^2-)对降解率的影响 22

3.2.3 Na₂S₂O₈投加量对降解率的影响 24

3.2.4 初始pH对降解率的影响 26

3.2.5 降解过程变化规律 28

3.2.6 降解过程动力学 29

3.2.7 UV-vis光谱分析 31

3.3 评价 31

第4章 结论 33

参考文献 34

致谢 36

第1章 绪论

1.1 焦化废水概述

我国的焦化产品产量和消费量都比较大，也是焦化产品的出口大国，2014 年我国焦炭产量占世界焦炭总产量的45%以上^[1]。焦化废水是炼焦化学工业生产焦炭过程中产生的含大量大分子难降解有机物的废水，其排放量大，每吨焦排放废0.4-0.6 吨，2010 年产焦炭3.88 亿吨，废水排放量达到2.8×10⁹m³/a。

焦化废水的水质成分复杂，其含有数十种无机和有机化合物，无机物主要是大量铵盐、硫化物、氰化物、硫氰化物等，有机物含有高浓度的挥发酚及其衍生物、苯系物、醇类、酯类、各种多环和杂环芳族烃，如萘，菲、芘、苯并芘、喹啉，吡啶，吲哚和咔唑等^[1]。多环芳烃不但难生物降解，通常还致癌。国内外对焦化废水尚未有一个很好的处理方法，废水中大量大分子难降解有机物用常规方法比较难处理达标，废水中存在的大量氨氮和大分子难降解有机物影响其他易处理组分的处理。即使达标排放的出水对环境仍存在累计污染效应，特别是一些难降解的持久性有机物，这些物质在环境中能够长期稳定存留和积累放大。

1.1.1 焦化废水来源

目前，我国焦化生产工艺流程及废水来源见图1.1所示^[2]。