电催化氧化法深度处理焦化废水

２０１６年４月　第３３卷第２期　枣庄学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＺＡＯＺＨＵＡＮＧ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　Ａｐｔ．２０１６　Ｖｏ１．３３　Ｎ０．２　

电催化氧化法深度处理焦化废水　

黄现统　，韦芳　，汤爱华　，张庆丰　

（１．枣庄市环境监测站，山东枣庄２７７０００；２．山东益源环保科技有限公司，山东枣庄２７７０００）　

［摘要］以经过Ａ　／０。工艺处理后的焦化废水为研究对象，考察了电催化氧化法深度处理焦化废水的效果和影响因　

素．结果表明电催化氧化能有效的提高焦化废水的ＣＯＤ　去除率及废水的可生化性．当电解电压为ｌＯｖ、极板间距为１．　

５ｃｍ、溶液ｐＨ值为６．０、ＮａＣ１投加量为３００ｍｇ／Ｌ、电解时间为６０ｒａｉｎ时，废水ＣＯＤ　去除率达到６０％以上，Ｂ／Ｃ由原来的　

０．２２提高到０．３５以上，有效降低了后续生化处理工艺的有机负荷．　

［关键词］电催化氧化；深度处理；焦化废水　

［中图分类号］Ｘ７０３．１　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００４—７０７７（２０１６）Ｏ２—００７１—０５　

０引言　

焦化废水为典型的难降解工，２ｋ废水，具有成分复杂、难降解有机物含量高、毒性大等　

特点，通过常规方法处理后很难达到国家所要求的排放标准　－３］．山东某焦化７－废水经过　

Ａ　／０　工艺　－６］处理后，废水中可生化的有机污染物大部分已经被去除，剩余的有ＪＯＥ物以　

难降解的大分子和环状及杂环有机物为主．处理后出水的ＣＯＤ　为２００～３００ｍｇ／Ｌ、Ｎ｝｛３一　

Ｎ为２０～３０ｍｇ／Ｌ，远远达不到国家或地方的排放标准．我们以涂ＳｎＯ　一Ｓｂ２０３的Ｔｉ　

板　为阳极、Ｔｉ板为阴极，采用环境友好型的电化学催化法　１３ｊ对该废水进行了处理，　

结果令人满意，ＣＯＤ。去除率达到６０％以上，ＮＨ　一Ｎ　Ｊ４ｊ去除率达到８５％以上，Ｂ／Ｃ提高　

５０％以上，有效降低了后续生化处理２１２艺的有机负荷．后续废水再经过Ａ／Ｏ　２１２艺处理后　

出水达到《山东省南水北ｉＮ沿线水污染物综合排放标准》（ＤＢ３７／５９９～２００６）（修改单）　

重点保护区域标准和地方排放标准，即ＣＯＤ　￣＜４０ｍｇ／Ｌ，Ｎ　Ｈ３一Ｎ≤２ｍｇ／Ｌ．　

１试验材料与方法　

１．１废水来源及其水质　

废水取自山东某焦化厂经过Ａ　／０　２１２艺处理后的二沉池出水，其水质如表１所示．　

表１　废水水质　

１．２试验装置　电催化氧化电解装置由电解槽、阴极板、阳极板和直流电源四部分组成．电解槽为　

ＰＶＣ防腐材质，大小为１０５ｅｍ　ｘ６．６ｅｒａ　Ｘ　５１ｃｍ，有效容积为３０Ｌ；阴极板为ｌＯＯｅｍ　Ｘ　５０ｅｒａ　

Ｘ　１．５ｍｍ的钛板，阳极板为ｌＯＯｃｍ　Ｘ５０ｅｒａ　Ｘ　１．５ｍｍ的涂ＳｎＯ２／Ｓｂ２Ｏ，钛板；直流电源最大　

【收稿日期］２０１６—０１—０６　［作者简介］黄现统（１９７９一），男，山东枣庄人，枣庄市环境监测站工程师，硕士，主要从事水污染控制类工程研究　

·７ｌ·

　枣庄学院学报　２０１６年第２期　

量程为１２Ｖ／１００Ａ．　１．３试验方法　将焦化废水加人电解槽中，调整电解电压、废水ｐＨ值、极板间距、及废水中电解质含　

量，电解一定时间后检测ＣＯＤ　ＢＯＤ　、ＮＨ，一Ｎ等指标来说明电催化氧化技术对焦化废　

水的深度处理效果．　

１．４测定指标及方法　ＣＯＤ　重铬酸钾法；ＢＯＤ　：稀释与接种法；ＮＨ，一Ｎ：纳氏试剂分光光度法；ｐＨ：玻璃　

电极法；ＳＳ：重量法；色度：稀释倍数法；Ｃ１一：离子色谱法．　

２试验结果与讨论　

试验中以ＣＯＤ　去除率为主要指标，考察电催化氧化技术对焦化废水的深度处理效　

果，考虑极板间距、电解电压、ｐＨ、电解时间等因素对焦化废水处理效果的影响．　

２．１　电解时间的影响　试验中，将电压设定为６．０Ｖ，板间距设定为１．０（３１１＂１，考察电解时间对ＣＯＤｃ　去除率的　

影响，效果见图１所示．　

留　

８　

图１　电解时间对ＣＯＤ　去除率的影响　磺　篮　

凸　０　Ｕ　

由图１可以看出，当反应时间＞６０ｒａｉｎ时，电解对ＣＯＤ　的去除率增加缓慢，去除率　

稳定在４５％左右，因此确定电解的最佳时间为６０ｒａｉｎ．　

２．２极板间距的影响　试验中，将电压设定为６．０Ｖ，取焦化废水电解６０ｒａｉｎ时，不同极板间距对ＣＯＤＣｒ去除　

率的影响，结果见图２所示．　

·７２·　挈　

０　～一一ｄ　ｅｌＩ１ＣＯＤｉｍｇ　ｆ　，　Ｊ　

一　一●一（１　３．５　ｃｍＣＯＤ，；ｍｇ，Ｌ　

赢—　一ｄ．￣－２　ｃｍ　ＣＯＤ／；　璃．　

鞲　－￣－ｄ＝３㈣ＣＯＤ．：ＩＩ＇ｌ￣，Ｌ４　

一口～ｄ＝ｌ　ＣＩ１＂￣ＣＯＤ去障率，％　Ｑ　－Ｏ－－ｄ＝Ｉ．５　ｍ　ｅＯＤ岳像率　一ｄ＝２　０ｍ　ＣＯＤ丧滁辈／％　一☆一ｄ　３　ｇｌ＇ｌｌ　ｅ。Ｄ丧际翠／％　

图２极板间距对

ＣＯＤ　去除率的影响　黄现统，韦芳，汤爱华，张庆丰　电催化氧化法深度处理焦化废水　

由图２可以看出，随着极板间距士曾力口，电解效率下降．极板间距／Ｊ、使得极板间产生的自　

由基离子扩散距离短，能很快的与有机污染物发生作用，有利于提高电催学氧化的效率．　

在极板间距为１．０～２．Ｏｃｍ￣，－ｊ－，ＣＯＤ　的去除率较高，随着极板间距增大，电阻增大，　

使得电流效率降低，ＣＯＤ。的去除率明显下降．当极板间距为３．Ｏｃｍ、电解６０ｒａｉｎ时，ＣＯＤ　

的去除率仅达到３１．２％．极板间距过小，不利于试验及２］２程操作，极板间距过大则去除率　

低，因此极板间距确定为１．５ｅｍ，既能达到较高的ＣＯＤ　去除率，又能降低能耗．　

２．３　电解电压的影响　

板间距设定为１．５ｅｍ，调节不同电压电解６０ｍｉｎ时，取水样测定ＣＯＤ　，考察电解电　

压对焦化废水ＣＯＤ。去除率的影响，结果见图３所示．　

毫　

ｔ／ｒａｉｎ　Ｉｌｌ　６　Ｖ　ＣＯＤ，ｍｇＩ　１　

．　８　Ｖ　ＣＯＤ／￣ｍ￣Ｌ’１　

－·　１０　Ｖ　ＣＯＤ／ｎ　ｇＬ　ｌ　

斟　１２　Ｖ　ＣＯＤ／｜　１墓　｛　ｌ　

．且６　ＶＣＯＤ去鲦率／％　８　ＶＣＯＤ去豫举％　静１０　Ｖ　ｅ０Ｄ去融率，％　ｌ２　Ｖ　ＣＯＩ）去滁率　％　

图３电解电压对ＣＯＤ　去除率的影响　

由图３可以看出，电解电压越大，ＣＯＤ。去除效果越好．这是因为随着电解电压的增　

加，直接增大了废水中带电粒子运动的推动力，导致废水中·ＯＨ自由基浓度升高，与有　

ＪＯＥ物的接触Ｊ＃Ｌ会增多，从而提高焦化废水中ＣＯＤ　去除率．但电解电压越大，能耗也越大，　

综合考虑经济因素，选择最佳电压为ＩＯＶ．　

２．４　ＮａＣ１对焦化废水处理效果的影响　经测定原废ｚｋ中ｃｌ一含量为４８５．２ｍｇ／Ｌ，当板ＩＮ距设定为１．５ｅｍ，电压为ＩＯＶ，向焦化　

废水中加入不同量的ＮａＣ１电解６０ｍｉｎ　Ｅ￣，１－，考察加入不同浓度ＮａＣＩ对ＣＯＤ　去除率的影　

响，试验结果见图４所示．　

ＮａＣ＇￣／ｍｇ．Ｌ　

图４　ＮａＣ１添加浓度对ＣＯＤｃ　去除率的影响　营　

·７３·

　枣庄学院学报　２０１６年第２期　

试验表明，随着ＮａＣ１的质量浓度的提高而增加了间接电化学氧化有机物的能力．由　

图４可以看出，电解焦化废水时加入少量的ＮａＣ１，ＣＯＤ。去除率明显提高．原因是Ｃ１一在阳　

极失去电子后和水反应，生成Ｃ１：、Ｃ１０一等氧化剂，加强了废水的处理效果，不但能提高　

ＣＯＤ　ｃｒ去除率还能提高ＮＨ，一Ｎ的去除率，ＮＨ　一Ｎ由原来的４５．７ｍｇ／Ｌ降低为６．１ｍｇ／Ｌ，　

ＮＨ，一Ｎ去除率达到８５％以上．但ＮａＣ１的投加量过高时，会引入过多的盐分且生成难降　

解的有机氯化物，因ｊｒｌ＝电解时加入ＮａＣ１的量确定为３００ｍｇ／Ｌ．　

２．５废水ｐＨ值对焦化废水深度处理的影响　

加稀硫酸调节废水ｐＨ值，板间距设定为１．５ｅｍ，电压为ＩＯＶ，焦４ｔ＝废水中加入　

３００ｍｇ／Ｌ的ＮａＣ１电解６０ｒａｉｎ，考察不同ｐＨ值对ＣＯＤ。去除率的影响，试验结果见图５所　

示．　

荩　

Ｎ　浓度／ｒｎｇ．Ｌ。　

图５　ｐＨ值对ＣＯＤ　去除率的影响　鞲　

垦　

由图５可以看出，ｐＨ≤６．０时，焦化废水的处理效果较好，综合考虑运行成本及电解　

完出水对后续生化系统的影响，选择ｐＨ值为６．０．　

电压定为ＩＯＶ，极板间距为１．５ｅｍ，经Ａ　／０　工艺处理后焦化废水中加人３００ｍｇ／Ｌ　

ＮａＣ１并调节ｐＨ值为６．０电解６０ｒａｉｎ时，测量各指标，结果见表２所示．　

表２　出水水质　

由表２可以看出，经电催化氧化后，ＣＯＤ　由２４５ｍｇ／Ｌ降低为７６．５ｍｇ／Ｌ，去除率达到　

６８．７８％；ＮＨ３一Ｎ由原来的４５．７ｍｇ／Ｌ降低为４．８ｍｇ／Ｌ，去除率达到８９．３８％；Ｂ／Ｃ由原　

来的０．２２提高到了０．３８，大大提高了废水的可生化性．　

３　结论　

（１）研究表明，电催化氧化深度处理焦化废水的最佳处理条件如下：ｐＨ值为６．０，电　

解电压为ＩＯＶ，极板间距为１．５ｅｍ，电解时间为６０ｍｉｎ，ＮａＣＩ投加量为３００ｍｇ／Ｌ，在此条件　

下，焦化废水的ＣＯＤ　去除率达到６０％以上，ＮＨ　一Ｎ去除率达到８５％以上，Ｂ／Ｃ由原来　

的０．２２提高到０．３５以上，大大提高了废水的可生化性，为后续的生化系统减轻负荷．　

（２）吨水运行成本远远低于ｆｅｎｔｏｎ氧化，且电解过程不生成污泥，不产生二次污染．　

（３）后续废水再经过Ａ／Ｏ　２１２艺处理后出水达到《山东省南水北调沿线水污染物综　

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　黄现统，韦芳。汤爱华，张庆丰　电催化氧化法深度处理焦化废水　

合排放标准》（ＤＢ３７／５９９—２００６）（修改单）重点保护区域标准和地方排放标准，即ＣＯＤ　，　

￣４Ｏｍｇ／Ｌ，ＮＨ３一Ｎ≤２ｍｇ／Ｌ．　

参考文献　

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