几种焦化废水深度处理技术的比较
[摘要]分别采用Fenton试剂氧化法、固定床离子交换树脂吸附法和流化床磁性树脂吸附法对某焦化厂焦化废水生化工艺出水进行深度处理。试验结果表明： Fenton试剂氧化法处理后出水COD去除率最高达75.4%，色度去除率达89.1%；固定床离子交换树脂吸附法COD去除率为49.4%，色度去除率为96.5%；流化床磁性树脂吸附法COD去除率为58.2%，色度去除率为90.2%。Fenton试剂氧化法COD去除率较高，固定床离子交换树脂吸附法和流化床磁性树脂吸附法色度去除率较高。综合考虑，Fenton试剂氧化法具有更高的工程应用价值。
[关键词] 焦化废水；芬顿试剂；固定床；离子交换树脂；流化床；磁性树脂；吸附；废水深度处理
[中图分类号] X703 ［文献标识码] A ［文章编号] 1006 - 1878（2012）02 - 0160 - 04
Comparison of Several Processes for Advanced Treatment of Coking Wastewater
Tan Shaodong1， Luo Ling1， Yan Jun1， Ling Hao2
Abstract: Bio-treated coking wastewater from a coke plant was treated respectively by Fenton reagent oxidation，ion exchange resin adsorption in fixed bed and magnetic resin adsorption in fluid bed. The test results show that：The removal rates of COD and chroma of the effluent from Fenton reagent oxidation are 75.4% and 89.1%；those from ion exchange resin adsorption in fixed bed are 49.4% and 96.5%；And those from magnetic resin adsorption in fluid bed are 58.2% and 90.2%. These results indicate that Fenton reagent oxidation process is better for the removal of COD，however，the processes of ion exchange resin adsorption in fixed bed and magnetic resin adsorption in fluid bed are better for the removal of chroma. By comprehensive consideration，Fenton reagent oxidation process is more available for engineering application.
Key words: coking wastewater；Fenton reagent；fixed bed；ion exchange resin；fluid bed；magnetic resin；adsorption；advanced treatment of wastewater
焦化废水主要来自炼焦、煤气净化及化工产品的精制过程。焦化废水所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物以及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的难降解有机废水。我国焦化废水处理技术从简单的机械除油技术发展到成熟的生物脱酚技术。20世纪80年代末，生物脱氮技术得到迅速的推广应用［1-2]。近年来，焦化废水深度处理技术的研究发展很快，方法也很多，大多数还是在实验室或中试阶段，也有部分工业化应用试验［3-15]。主要技术有吸附法、氧化法、反渗透技术及电化学、微波、超声技术等。
本工作比较了Fenton试剂氧化法、固定床离子交换树脂吸附法和流化床磁性树脂吸附法对某焦化厂废水生化工艺出水的深度处理效果，为焦化废水的深度处理工艺选择提供了新的思路。
1 试验部分
试验用焦化废水生化工艺出水已达到GB13456—1992 《钢铁工业水污染物排放标准》的一级排放标准［16]，水质情况见表1。由表1可见，生化工艺出水中COD和色度仍较高，影响该废水的循环利用，故需要进行深度处理。
1.1 Fenton试剂氧化法深度处理工艺
采用Fenton试剂氧化法深度处理生化工艺出水的中试工艺流程见图1。废水处理流量为200 L/h。
表1 焦化废水生化工艺出水水质（平均值）
图1 Fenton试剂氧化法深度处理生化工艺出水的中试工艺流程
1.2 固定床离子交换树脂吸附法深度处理工艺
采用固定床离子交换树脂吸附法深度处理生化工艺出水的中试工艺流程见图2。生化工艺出水经过混凝沉淀和砂滤器处理去除部分悬浮物后，进入树脂吸附罐去除COD和色度。树脂吸附饱和后，加入脱附剂和活化剂对树脂进行脱附再生，再生后的树脂可循环用于下一个吸附周期。共进行了6个周期的吸附试验。废水处理流量为160 L/h。
图2 固定床离子交换树脂吸附法深度处理生化工艺出水的中试工艺流程
1.3 流化床磁性树脂吸附法深度处理生化工艺出水
采用流化床磁性树脂吸附法深度处理生化工艺出水，分别将混凝沉淀池出水和二沉池出水进行了一级树脂脱附和二级树脂脱附试验。将吸附饱和的树脂从流化床中分离出来，再生后再次投入树脂吸附罐内循环使用。废水处理流量为1 000 L/h。
1.4 分析方法
采用重铬酸钾法测定废水COD［17]；采用滤膜过滤法测定废水中悬浮物质量浓度［17]；采用铂钴标准比色法测定废水色度［17]。
2 结果与讨论
2.1 Fenton试剂氧化法处理效果
根据生化工艺出水（即Fenton试剂氧化法进水）水质，设定出水目标COD和 Fenton试剂加入量，Fenton试剂氧化法处理后出水COD和色度以及COD去除率和色度去除率见表2。由表2可见，通过调节Fenton试剂加入量可以调控出水水质，Fenton试剂氧化法处理后出水COD去除率最高达75.4%，色度去除率达89.1%。
表2 Fenton试剂氧化法处理后出水COD和色度以及COD去除率和色度去除率
2.2 固定床离子交换树脂吸附法处理效果
固定床离子交换树脂吸附法对生化工艺出水的COD和色度去除效果分别见图3和图4。由图3可见，6个试验周期的处理后废水COD平均为79 mg/L，COD去除率为49.4%。由图4可见，处理后废水的色度平均为20倍，色度去除率为96.5%。该方法对色度的去除率较高。固定床离子交换树脂吸附法需要多个吸附器才能进行连续生产，每个吸附器中的树脂在达到饱和吸附后需要进行树脂再生。
2.3 流化床磁性树脂吸附法处理效果
流化床磁性树脂吸附法中试试验4个周期的COD和色度去除效果见图5和图6。
由图5可见，4个周期平均的处理后废水COD为59 mg/L， COD去除率为58.2%。由图6可见，4个周期平均的处理后废水色度为55倍，色度去除率为90.2%。流化床磁性树脂吸附法可以实现磁性树脂与废水的快速高效分离，实现对废水的连续处理，但与Fenton试剂氧化法相比，COD去除率较低。综合考虑，Fenton试剂氧化法具有更高的工程应用价值。
3 结论
分别采用Fenton试剂氧化法、固定床离子交换树脂吸附法和流化床磁性树脂吸附法对某焦化厂生化工艺出水进行深度处理。Fenton试剂氧化法处理后出水COD去除率最高达75.4%，色度去除率达89.1%；固定床离子交换树脂吸附法COD去除率为49.4%，色度去除率为96.5%；流化床磁性树脂吸附法COD去除率为58.2%，色度去除率为90.2%。可见，Fenton试剂氧化法COD去除率较高，固定床离子交换树脂吸附法和流化床磁性树脂吸附法色度去除率较高，综合考虑，Fenton试剂氧化法具有更高的工程应用价值。
参考文献
[1] 赵静，王英武. 焦化废水深度处理技术及应用［J]. 燃料与化工，2011，42（1）：48 - 51.
[2] 李柳，王晴，刘巨猛. 焦化废水处理工艺进展［J]. 燃料与化工，2009，40（6）：35 - 39.
[3] 朱新锋. 用活性炭处理焦化废水的研究［J]. 燃料与化工，2005，36（5）：44 - 46.
[4] 范明霞，袁颂东，皮科武，等. 高硫煤基高比表面积活性炭吸附处理焦化废水的研究［J]. 环境科学与管理，2007，32（8）：91 - 92.
[5] 周静，李素芹，苍大强，等. 利用粉煤灰深度处理焦化废水的研究［J]. 中国资源综合利用，2007，25（1）：19 - 21.
[6] 左志芳，黄永兰. 沸石生物脱氮处理焦化废水研究［J]. 江苏化工，2007，35（5）：40 - 43.
[7] Bigda R J. Consider Fenton’s chemistry for wastewater treatment［J]. Chem Eng Prog ，1995，91：62 - 66.
[8] Anabela M F，Guedes M，Luis M P，et al. Fenton oxidation of cork cooking wastewater—Overall kinetic analysis［J]. Water Res，2003，37：3061 - 3069.
[9] 王春敏，步启军，王维军. Fenton法处理焦化废水的试验研究［J]. 辽宁化工，2006，35（3）：147 - 149.
[10] 李亚峰，王春敏，周红星，等. Fenton氧化与吸附法联合处理焦化废水的研究［J]. 沈阳建筑大学学报（自然科学版），2005，21（4）：354 - 357.
[11] 陈新. 反渗透技术在污水处理中的应用研究［J]. 燃料与化工，2008，39（1）：31 - 32.
[12] 刘艳飞. 电化学法处理焦化废水的研究进展［J]. 燃料与化工，2011，42（4）：46 - 48.
[13] 毛云海，曹吉良，张燕玲，等. 微波技术深度处理焦化废水的工业性实践［J]. 燃料与化工，2010，41（6）：31 - 39.
[14] 赵宝顺，肖新颜，张会平. 纳米二氧化钛光催化降解苯酚水溶液［J]. 精细化工，2005，22（5）：339 -341.
[15] 赵文蓓，范丽娜. 改性二氧化钛催化降解苯酚废水的研究［J]. 黑龙江水专学报，2005，32（2）：80 - 83.
[16] 冶金部建筑研究总院. GB13456—1992 钢铁工业水污染物排放标准［S]. 北京：中国标准出版社，1992.
[17] 原国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法［M]. 第4版. 北京：中国环境科学出版社，2002：210 - 211，254 - 256，276 - 279.
[作者简介] 谭绍栋（1971—），男，广西壮族自治区都安县人，硕士，高级工程师，主要从事化工、能源、环保等领域的技术和管理工作。
