摘要本论文通过自行设计制作的二维电极反应器，对焦化厂的兰炭废水进行电化学氧化降解，主要是去除废水中的COD和氨氮。
本实验主要是利用电化学氧化中的电芬顿法，详细分析电解电流、电解时间、废水原始pH值、极板间距及双氧水投加量等因素在二维电极体系中对污染物质降解效果的影响。
研究二维电极电催化降解兰炭废水的影响因素。
由实验数据表明：适宜的处理条件是:电解电流为5A，电解时间210min，极板间距为0.5cm，电解质(Na2SO4)浓度为10g/L，双氧水投加量1mL/100mL废水，不加酸碱调节pH值，常温反应。
COD的去除率最大接近80%，氨氮的去除率大于80%。
关键词：二维电极；电Fenton法；COD；氨氮ABSTRACTIn this paper the design and manufacture by two-dimensional electrode to the reactor, the orchid carbon wastewater plant for electrochemical oxidation degradation, mainly is the Chemical oxygen demand (COD) removal and ammonia nitrogen (NH3-N) wastewater. This experiment is mainly the electricity using electrochemical oxidation fenton reaction method, detailed analysis of electrolytic current, electrolytic time, wastewater primitive pH value, plate spacing and hydrogen peroxide dosing quantity factors in two-dimensional electrode system in the effects of pollution degradation.To study the two-dimension electrode electricity catalytic degradation the influence factors of Abram carbon wastewater .By the experimental data show that economic and effective treatment condition: electrolytic current as 5A, electrolytic time 210min, plate spacing for 0.5 cm, electrolyte (Na2SO4) concentration of 10g/L, double oxygen dosing quantity 1mL / 100mL canister wastewater, do not add acid-base adjust pH value, the normal reaction Chemical oxygen demand (COD) removal efficiency of maximum close to 80%, Ammonium-Nitrogen (NH3-N) removal rate more than 80%.Keywords: Two-dimensional electrode electricity；Fenton；Chemical oxygen demand (COD)；Ammonium-Nitrogen (NH3-N)目录第一章绪论 (1)1.1序言 (1)1.1.1 兰炭废水的特性及危害 (2)1.1.2 兰炭废水的来源 (3)1.1.3 水中有机污染物去除有关的基本概念 (3)1.2电化学法处理废水 (4)1.2.1 电化学方法的提出 (4)1.2.2 电化学技术的特点 (5)1.2.3 电化学电解法处理废水的影响因素 (5)1.2.4 二维电极处理兰炭废水 (7)1.3电芬顿法的基本原理及研究现状 (7)1.3.1 电芬顿法的原理 (7)1.3.2 Fenton试剂法的发展历史 (8)1.3.3 电芬顿法分类及应用 (9)1.3.4 电芬顿法的反应机理 (10)1.4石墨气体电极 (10)1.4.1 石墨气体电极的概况 (10)1.4.2 石墨气体电极的制备 (11)1.5本实验研究的内容、目的和意义 (11)第二章实验部分 (14)2.1实验原材料及试验装置 (14)2.1.1 实验废水的来源及水质 (14)2.1.2 实验前期准备过程 (14)2.1.3 实验仪器、设备及药品 (14)2.2实验的检测方法 (15)2.2.1 COD的检测方法 (15)2.2.2 氨氮的检测方法 (17)2.3电芬顿实验 (18)2.3.1 电芬顿实验反应器和电极 (18)2.3.2 实验操作步骤 (18)第三章电芬顿法处理兰炭废水 (19)3.1不同试验条件对处理效果的影响 (19)3.1.1 电解电流的影响 (19)3.1.2 电解时间的影响 (21)3.1.3 极板间距的影响 (23)3.1.4 双氧水投加量的影响 (25)3.1.5 初始pH的影响 (27)3.2石墨气体电极的应用 (30)3.3电化学处理兰炭废水机理初探 (33)第四章结论与建议 (34)4.1结论 (34)4.2建议 (34)4.3展望 (35)参考文献 (36)致谢 (39)第一章绪论1.1 序言随着我国经济的不断增长以及工业的迅速发展，工业排放的废水呈现出成分复杂、种类多、毒害大等特点，若未能得到有效治理，将会对环境和人类健康带来很大的威胁。
由此可见，我们不仅面临着一个水资源有限而需求却不断增长的矛盾，同时也存在着水资源的严重污染和浪费问题。
这些矛盾和问题对于我国经济的可持续发展将产生巨大影响，水问题可能超过能源问题成21世纪世界上最重要的课题[1]。
兰炭(半焦)是原煤通过低温干馏技术工艺的产品之一。
陕西省陕北地区(特别是榆林市)所产的兰炭具有高固定碳、高比电阻、高化学活性的特性,并以其低廉的价格，已广泛用于电石、铁合金、化肥造气、高炉喷吹和民用清洁型煤制造等行业。
榆林市的兰炭产业经过近30年的不断发展, 其已逐渐成为该市经济发展的支柱产业之一，但由于现状存在的企业布局混乱、产业链条短、环境污染问题突出(如荒煤气直接燃烧排放、废油回收率低下)、行业准入条件和产业政策缺乏(如无完整规范的生产流程和产品标准)等问题严重制约了产业自身的发展[2]。
因此兰炭废水的处理对发展节能环保模式、大力推行清洁生产具有重要意义。
兰炭是铁合金、煤制气、煤化工生产中重要的生产原料。
在原煤的低温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中会产生兰炭废水。
该废水成分复杂，主要含有甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、苯、甲苯、二甲苯、苯酚类物质、萘、蒽、醌等为主的煤焦油类物质，含有大量环链有机化合物。
叠氮类无机化合物和氨氮等。
兰炭废水主要源于煤气净化工段的剩余循环水、熄焦废水以及厂区生活污水,此外通过资料查阅,获取某焦化废水水质的数据表明兰炭废水中化学需氧量（COD）和氨氮（NH3-N）含量较高,并含有机酚类物质和少量焦油等其它有机污染物, 属于较难处理的工业废水之一[3]。
典型兰炭废水水质成分如表1-1：表1-1 典型兰炭废水水质成分COD 苯酚NH3-N 石油类CN-<30000mg/L <3000 mg/L <4000 mg/L <2000 mg/L <1000 mg/L 由此可见，兰炭废水属于典型的难降解有机废水，处理难度大，目前已成为环境保护领域亟待解决的一个难题。
将兰炭废水处理后使废水中的各含量均达到《兰炭清洁生产一级标准》中规定的生化出口废水。
1.1.1 兰炭废水的特性及危害(l)成分复杂。
所含的污染物可分为无机化合物和有机化合物两大类:无机化合物一般以铵盐的形式存在，包括(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4CN、(NH4)2S、NH4SCN等，它们是焦化废水中氨氮的一部分；有机化合物是以酚类化合物为主，包括苯酚及其酚的同系物，以及萘、蒽、苯并吡等多环类化合物，还有杂环化合物包括三氮杂苯、吡啶、喹啉、吲哚等。
(2)含有大量的难降解物质和有毒有害物质。
难降解物质是指在水处理过程中微生物不能降解，或在任何环境条件下不能以足够快的速度降解以阻止它在环境中积累的物质。
焦化废水中的难降解物质有吡啶、喹啉、吲哚、咔唑、酚唑、三联苯、苯并醚唑、C4、C5烷基苊等。
这类物质性质稳定、难于降解，在环境中的长期积累不仅会污染环境，而且会影响人类的生活，损害人体健康。
(3)氨氮浓度高、危害大。
兰炭废水中的氨氮（NH3-N）是一种不稳定的物质，在微生物作用下发生硝化反应，生成NO3-、NO2-是一种致癌物质，并能引起胎儿畸形。
NO3-会破坏血液结合氧的能力，若饮用含NO3-含量超过10mg/L 的水会引起高铁血红蛋白症，甚至发生窒息现象。
大量的氨氮排入水体会造成水体富营养化，其中一些藻类蛋白质毒素可富集在水产生物体内,并通过食物链使人中毒[4]。
氨氮在水体中以游离NH3分子和NH4+离子两种形式存在[5]。
氨氮最突出的危害就是使水体富营养化，破坏水体生态平衡。
大量含氨氮废水进入水体，水体中植物营养过剩导致水生生物的大量繁殖，特别是各种藻类的大量繁殖，使鱼类生活的空间越来越小，影响和破坏了水体生态平衡；同时游离的氨对鱼类和水生动物有很强的毒性，它能破坏鳃组织，并渗进血液，降低血液载氧能力，使呼吸机能下降，因此严重影响鱼类生长[6]。
(4)含有危害水体生物和人体的剧毒物质及致癌物质。
剧毒物质包括一些氰化物和硫氰化物，这些物质通过反应可以转化为HCN，可以以低浓度使人致死，或转化为氨气，对硝化细菌产生抑制作用，废水中的很多杂环化合物和多环芳烃都是致癌和致突变物质，危害人体健康。
(5)可生化性较差，且在毒性物质的抑制条件下更增加了处理难度。
焦化废水的BOD与COD的比值较低，约为0.3-0.4，氰化物浓度为l0mg/L-20 mg/L。
(6)色度高，焦化废水中的成分复杂且含有大量的难降解有机物，因此色度较高，一般约为1000倍-2500倍。
1.1.2 兰炭废水的来源由于兰炭废水的成分复杂多样化并且对环境有很大的危害，所以不仅要对其进行处理，还要了解兰炭废水在生产过程中的来源，了解了其主要来源之后，可以采取一定的措施例如改进设备、添加一些反应物质或吸附物质来减少兰炭废水的产生。