含酚类煤化工废水自还原Fe³⁺类芬顿体系研究

摘要

煤化工废水水质复杂,难降解有机物及氨氮含量高,给废水处理带来较大难度。现有的煤化工废水处理技术（混凝法、吸附法、膜生物反应法等）具有成本高、运行不稳定、预处理效果差等缺陷,难以满足煤化工行业发展的需要。为了高效处理煤化工废水,本文利用煤化工废水中酚类有机物的还原性促进Fe³⁺/Fe²⁺的循环,提出了一种利用Fe³⁺/H₂O₂类芬顿体系处理煤化工废水的方法。实验结果表明:Fe³⁺/H₂O₂体系中COD、TOC、TN、NH₃-N的去除率可以达到74.63%、52.62%、10.46%、15.11%;相比于其他体系,Fe³⁺/H₂O₂体系出水色度明显降低,UV-Vis光谱下降幅度最大,铁泥量也明显减少。Q-TOF分析结果表明:废水中主要的8种有机物为酚类或具有醛基、羰基、羧基、碳碳双键或者酯基等还原性的官能团。通过测定COD去除率和pH、Fe³⁺/Fe²⁺、H₂O₂等含量随时间的变化趋势,提出了Fe³⁺/H₂O₂体系去除有机物的机理:废水中的还原性有机物将Fe³⁺还原为Fe²⁺,促进Fe³⁺/Fe²⁺循环,生成的Fe²⁺与H₂O₂发生芬顿反应,实现废水中有机污染物的去除。利用控制变量法,确定了最佳运行工况为:Fe₂（SO₄）₃添加量为1.0 g/L、H₂O₂添加量为50 mmol/L、反应温度为30℃、初始pH为6.8。在此工况下,反应60 min后,煤化工废水的COD、TOC、TN、NH₃-N去除效果良好,色度明显降低,BOD₅和COD的比值（B/C）从0.17提升至0.47,可生化性大幅提高。本文证实了利用含酚类煤化工废水自还原Fe³⁺/H₂O₂体系的可行性,降低了运行成本,可为后续研究及工程应用提供理论基础。

关键词

Fe³⁺ / H₂O₂ / 类芬顿 / 煤化工废水 / 酚类化合物