本發(fā)明屬于廢水處理領域，具體為一種電芬頓預處理焦化有機廢水的強化控制方法。

背景技術：

焦化廢水中含有酚類、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等幾十種污染物，組分復雜，污染物濃度高、色度高、毒性大，性質非常穩(wěn)定，是一種典型的難降解有機廢水。焦化廢水中特有的含氮雜環(huán)化合物（NHCs）及多環(huán)芳烴（PAHs）和其他有毒有害大分子化合物，使焦化廢水處理面臨嚴峻挑戰(zhàn)，難降解廢水的凈化處理，特別是對焦化廢水的處理已成為國內(nèi)外環(huán)境保護領域亟待解決的一個難題。

去除焦化廢水中的有機物目前最常采用的是生物處理法，但由于焦化廢水有機物濃度高且成分復雜，對微生物會產(chǎn)生巨大的毒害作用，生物處理技術對焦化廢水易降解或可降解有機物是有效的，對多數(shù)的含氮雜環(huán)NHCs 和多環(huán)芳烴PAHs 等難降解有機物的去除率很低，而這些有機物大約占進水COD 總量的40%以上，因此僅通過單純的生物處理，其出水往往無法滿足《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準(GB 16171-2012)》，仍需配合其他技術作為預處理手段。高濃度難降解廢水的預處理方式的選擇和優(yōu)化對后續(xù)生化處理效率直接相關。傳統(tǒng)焦化廢水預處理多采用普通物化技術，如：氣浮、混凝沉淀、吸附、過濾、微電解等降解有機物，然而這些工藝普通存在著效率低下，成本較高、不利于后續(xù)生化處理等缺點。

近年來，隨著污水處理技術的不斷發(fā)展與改進，高級氧化技術（Advanced Oxidation Process，AOPs）漸漸被人們熟知，由于廢水中有毒有害污染物以及難降解有機污染物種類和數(shù)量的增加，作為高級氧化技術之一的電芬頓（Electro-Fenton）處理技術在國內(nèi)外受到越來越多的關注。電芬頓法在利用芬頓反應原理的基礎上，通過電化學作用在原位持續(xù)產(chǎn)生Fe²⁺與H₂O₂，兩者反應生成具有強氧化性的羥基自由基(·OH)，·OH 具有較高的氧化電位，僅次于氟，可以無選擇性地氧化有機化合物，因而具有很強的氧化性。目前電芬頓在染料廢水、制革廢水、制藥廢水、農(nóng)藥廢水、垃圾滲濾液等難降解廢水領域得到了廣泛應用，然而電芬頓作為預處理方法應用于高濃度焦化廢水原水處理還沒有報道。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用電芬頓強化預處理焦化廢水的控制方法，以解決廢水COD高、可生化性差的問題，以提高工藝對焦化廢水有機物污染物去除效能。

本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：

一種電芬頓預處理焦化有機廢水的強化控制方法，包括如下步驟：

（1）、焦化廢水原水（COD：700~3000mg/L）首先進入進水調(diào)節(jié)池中，加入的H₂SO₄（3mol/L）調(diào)節(jié)廢水pH至2.5~4.0，并投加Na₂SO₄（0.05mol/L）作為電芬頓反應的電解質，以提高體系內(nèi)廢水溶液的導電能力，經(jīng)攪拌器混合均勻；

（2）、調(diào)節(jié)池出水進入電芬頓氧化反應池，包括：可調(diào)節(jié)式電源控制箱、多級電極及電解反應槽，其中電極陽極為鐵板或含鐵元素的極板，陰極為石墨或粒狀活性炭電極；多層陰陽級板水平交替放置，間距20~50mm，電解反應槽采用長方體、正方體或圓柱體容器；

（3）、電極完全被廢水淹沒，電源控制箱內(nèi)具有電流和電壓調(diào)節(jié)旋鈕，處理過程中將電流控制在1.5~4.5A，電壓控制在5~20V，相應的電流密度為1~5mA/cm²，通電時間1.0~4.0h，通過陽極產(chǎn)生Fe²⁺，陰極生成H₂O₂，兩者進行芬頓反應，生成具有強氧化能力的·OH對廢水中難降解有機物進行開環(huán)或斷鏈作用；

（4）、電解反應后出水進入絮凝沉淀池，加入NaOH或Ca(OH)₂溶液（6mol/L），使pH值在9~10，并投加絮凝劑和助凝劑（PAC和PAM），混合均勻后靜置沉淀20~40min；沉淀后的產(chǎn)出的污泥混合物進入污泥濃縮池和污泥脫水池，壓成泥餅后填埋或制備建材；

（5）、沉淀后的上清液進入清水池，加入H₂SO₄（3mol/L）調(diào)節(jié)廢水pH在7~8之間，完成后對預處理后的廢水進行生化處理。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、采用多級電極，在通電的作用下在陰陽兩級原位自動生成芬頓試劑，不需要另外投加Fe或H₂O₂，節(jié)省了化學藥劑使用，且所需電能消耗很低。

2、電芬頓反應除了具有顯著的氧化還原作用，還包括電氣浮、電絮凝等作用，可以高效協(xié)同降解有機物。

3、控制方法簡單，電解過程只需根據(jù)水質濃度調(diào)節(jié)廢水pH、電流或電壓大小以及電解時間。

4、電耗低，廢水處理電流僅需要1.5-4.5A，遠遠小于電催化氧化等其他電化學工藝所需電流大小。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明方法的工藝流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。

實施例1

電芬頓工藝及控制方法預處理焦化高濃度蒸氨廢水A，步驟如圖1所示：

（1）、進水COD約為2800mg/L，首先進入進水調(diào)節(jié)池中，加入3M的H₂SO₄調(diào)節(jié)廢水pH至2.5，并投加0.05mol/L的Na₂SO₄作為電芬頓反應的電解質，以提高體系內(nèi)廢水溶液的導電能力，經(jīng)攪拌器混合均勻；

（2）、調(diào)節(jié)池出水進入電芬頓氧化反應池；

（3）、電極完全被廢水淹沒，處理過程中將電流控制在2.8A，電壓控制在15V，相應的電流密度為3.5mA/cm²，通電時間2.0h，通過陽極產(chǎn)生Fe²⁺，陰極生成H₂O₂，兩者進行芬頓反應，生成具有強氧化能力的·OH對廢水中難降解有機物進行開環(huán)或斷鏈作用；

（4）、電解反應后出水進入絮凝沉淀池，加入6M的Ca(OH)₂溶液，使pH值在9~10，并投加絮凝劑和助凝劑，混合均勻后靜置沉淀20min；沉淀后的產(chǎn)出的污泥混合物進入污泥濃縮池和污泥脫水池，壓成泥餅后填埋或制備建材；

（5）、沉淀后的上清液進入清水池，加入H₂SO₄調(diào)節(jié)廢水pH在7~8之間，完成后對廢水進行生化處理。

經(jīng)過上述處理后，COD去除率為67%，BOD/COD從0.12提高到0.38，廢水中有機物濃度大大降低，可生化性顯著提高。

實施例2

電芬頓工藝及控制方法預處理高濃度焦化蒸氨廢水B，步驟如圖1所示：

（1）、進水COD約為2100mg/L，首先進入進水調(diào)節(jié)池中，加入3M的H₂SO₄調(diào)節(jié)廢水pH至3.0，并投加0.05mol/L的Na₂SO₄作為電芬頓反應的電解質，以提高體系內(nèi)廢水溶液的導電能力，經(jīng)攪拌器混合均勻；

（2）、調(diào)節(jié)池出水進入電芬頓氧化反應池；

（3）、電極完全被廢水淹沒，處理過程中將電流控制在2.5A，電壓控制在5V，相應的電流密度為3.0mA/cm²，通電時間1.5h，通過陽極產(chǎn)生Fe²⁺，陰極生成H₂O₂，兩者進行芬頓反應，生成具有強氧化能力的·OH對廢水中難降解有機物進行開環(huán)或斷鏈作用；

（4）、電解反應后出水進入絮凝沉淀池，加入6M的NaOH溶液，使pH值在9~10，并投加絮凝劑（PAC聚合氯化鋁也稱堿式氯化鋁）和助凝劑（PAM聚丙烯酰胺），混合均勻后靜置沉淀40min；沉淀后的產(chǎn)出的污泥混合物進入污泥濃縮池和污泥脫水池，壓成泥餅后填埋或制備建材；

（5）、沉淀后的上清液進入清水池，加入H₂SO₄調(diào)節(jié)廢水pH在7~8之間，完成后對廢水進行生化處理。

經(jīng)過上述處理后，COD去除率為65%，BOD/COD從0.16提高到0.33，廢水中有機物濃度大大降低，可生化性顯著提高。

實施例3

電芬頓工藝及控制方法預處理中等濃度焦化蒸氨廢水C，步驟如圖1所示：

（1）、進水COD約為1400mg/L，首先進入進水調(diào)節(jié)池中，加入3M的H₂SO₄調(diào)節(jié)廢水pH至4.0，并投加0.05mol/L的Na₂SO₄作為電芬頓反應的電解質，以提高體系內(nèi)廢水溶液的導電能力，經(jīng)攪拌器混合均勻；

（2）、調(diào)節(jié)池出水進入電芬頓氧化反應池；

（3）、電極完全被廢水淹沒，處理過程中將電流控制在2.3A，電壓控制在20V，相應的電流密度為2.8mA/cm²，通電時間1.5h，通過陽極產(chǎn)生Fe²⁺，陰極生成H₂O₂，兩者進行芬頓反應，生成具有強氧化能力的·OH對廢水中難降解有機物進行開環(huán)或斷鏈作用；

（4）、電解反應后出水進入絮凝沉淀池，加入6M的NaOH溶液，使pH值在9~10，并投加絮凝劑和助凝劑，混合均勻后靜置沉淀30min；沉淀后的產(chǎn)出的污泥混合物進入污泥濃縮池和污泥脫水池，壓成泥餅后填埋或制備建材；

（5）、沉淀后的上清液進入清水池，加入H₂SO₄調(diào)節(jié)廢水pH在7~8之間，完成后對廢水進行生化處理。

經(jīng)過上述處理后，COD去除率為71%，BOD/COD從0.15提高到0.36，廢水中有機物濃度大大降低，可生化性顯著提高。

實施例4

電芬頓工藝及控制方法預處理低濃度焦化蒸氨廢水D，步驟如圖1所示：

（1）、進水COD約為700mg/L，首先進入進水調(diào)節(jié)池中，加入3M的H₂SO₄調(diào)節(jié)廢水pH至2.0，并投加0.05mol/L的Na₂SO₄作為電芬頓反應的電解質，以提高體系內(nèi)廢水溶液的導電能力，經(jīng)攪拌器混合均勻；

（2）、調(diào)節(jié)池出水進入電芬頓氧化反應池；

（3）、電極完全被廢水淹沒，處理過程中將電流控制在2.0A，電壓控制在10V，相應的電流密度為2.5mA/cm²，通電時間4.0h，通過陽極產(chǎn)生Fe²⁺，陰極生成H₂O₂，兩者進行芬頓反應，生成具有強氧化能力的·OH對廢水中難降解有機物進行開環(huán)或斷鏈作用；

（4）、電解反應后出水進入絮凝沉淀池，加入6M的Ca(OH)₂溶液，使pH值在9~10，并投加絮凝劑和助凝劑，混合均勻后靜置沉淀30min；沉淀后的產(chǎn)出的污泥混合物進入污泥濃縮池和污泥脫水池，壓成泥餅后填埋或制備建材；

（5）、沉淀后的上清液進入清水池，加入H₂SO₄調(diào)節(jié)廢水pH在7~8之間，完成后對廢水進行生化處理。

經(jīng)過上述處理后，COD去除率為70%，BOD/COD從0.17提高到0.42，廢水中有機物濃度大大降低，可生化性顯著提高。

最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照本發(fā)明實施例進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明的技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋權利要求保護范圍中。