高浓度难降解有机废水的预处理技术
溶剂萃取法
液膜分离法 精馏蒸馏法
混凝法
二次缩聚法 湿式催化氧化法 Fenton试剂法 铁炭微电解法
课题来源
本次实验研究的用水采自福州某工业区煤焦油处理废水。 该废水的有机物浓度极高，而且还含有对生物有毒性的 物质，降低废水的可生化性，严重影响后续的生物处理 效果。如果不经过合适的治理，将对环境产生严重的危 害。因此必须选用合理、先进、高效、经济的处理工艺 处理该酚醛树脂废水，提高该废水的可生化性，优化出 水水质，使之达到国家规定的排放标准。
实验结果与讨论
a) 不同铁炭比对CODcr去除率的影响
b) 不同PH对CODcr去除率的影响
c) 停留时间对微电解去除CODcr的影响 d) 不同H2O2投加量对CODcr去除率的影响 e) 停留时间对Fenton氧化去除CODcr的影响 f) Fe/C 质量比、 pH值、 H2O2投加量三个主要因素 对微电解-Fenton氧化处理效果的综合影响
51.8%提高64.9%，1h后，处理率变化不明显。
这主要是因为Fenton氧化反应较快，在1 h内
基本反应完全，因此，考虑到设备运行费用等
经济因素，取Leabharlann 应时间1小时为宜。Fe/C质量比、pH值、H2O2投加量三个主要因素对微 电解-Fenton氧化处理效果的综合影响
序号 1 2 3 4 5 Fe/C质量比 1 1 1 2 2 pH 1 2 3 1 2 H2O2投加量 (mL/L) 1 2 3 2 3 CODcr去除率(%) 70.3 75.2 74.3 81.3 80.0
不同铁炭比对CODcr去除率的影响
取200 mL水样，按照Fe/C质量比为10:1，5:1，1:1， 1:5，1:10的比例分别加入1g碳和对应质量的铁，3个小 时后测定 CODcr 值。准备另一组烧杯，不加铁，只加炭， 3 个小时后测定 CODcr 值，两组 CODcr 差即为微电解作 用去除的CODcr。如下图所示：
高浓度难降解有机废水的危害
对于高浓度难降解有机废水，其对环境所产生的的危害如下： 一次性食入大量酚类化合物会产生呕吐，头晕，拉肚子等症状。 长期饮用含少量酚的水，酚类物质会在在体内累积，一旦超过人体本 身的解毒范围，便会导致身体各内脏器官损伤； 皮肤长期接触含酚的物质会滋生各种皮肤疾病； 酚类化合物，对皮肤和粘膜有着很强烈的腐蚀性，使正常细胞失去活 性，或引发自身各器官发生癌变，甚至可导致后代畸形； 含酚废水的浓度超过一定值，影响水中生物的生存 如果人类长期饮用被甲醛污染的水源，会引起头昏、贫血以及各种神 经性疾病。
不同PH对CODCr去除率的影响
室温条件下在每个烧杯中均加入200 mL水样，用HCL和 NaOH溶液调节pH值分别为2、3、4、5、6，加入1g碳 和1g铁，3个小时后，测定CODcr值，扣除活性炭吸附去 除的CODcr，即为微电解作用去除的CODcr ，如下图所 示：
50.0 48.0 46.0 44.0 42.0 40.0 38.0 36.0 34.0 32.0 30.0 28.0 2
50.0 48.0 46.0 44.0 42.0 40.0 38.0 36.0 34.0 32.0 30.0 10:1
47.1 %
CODcr 去除率/(%)
5:1 1:1 1:5 Fe/C 质量比
1:10
不同铁炭比对CODcr去除率的影响
随着 Fe/C 质量比从 10:1 到 1:10 变化，CODcr 的
投加量超过4 mL/L时，CODCr的去除率增加并不明显。这是因 为Fenton氧化过程中，发生反应： Fe2++H2O2→Fe3++OH-+· OH 在 H 2 O 2 浓度较低时，增加 H 2 O 2 投加量，可以增加羟基自由 基· OH的产生量，提高有机物去除率，但是超过反应的摩尔比时， 因为微电解产生的 Fe 2 + 浓度一定，而 Fe 2 + 浓度控制羟基自由
通过正交试验考查水样 Fe/C质量比、pH值、H 2O2投 加量三个主要因素对微电解-Fenton氧化处理效果的综 合影响。
实验设计
铁炭微电解工艺设计 Fenton氧化工艺设计 工艺流程图 测定方法 测定所需仪器 测定所需药品
铁炭微电解工艺设计
取一定量（200mL）的经过稀释后(200倍)的煤焦油废水 于烧杯中，测定其 pH 值，再加入一定的经过处理后的活 性炭和铁屑，用玻棒搅拌混合后在室温条件下反应一定的 时间，然后取水样的上清液，测定其 CODcr 浓度，通过 分析实验前后的水质变化，考察铁炭质量比、反应时间等 对铁炭微电解处理酚醛树脂废水的影响，综合考虑后确定 铁炭微电解法的最佳工艺参数。
去除率先增大后减小，在1:1时，CODcr的去除
率最高，达到 47.1% 。这种现象主要是由于在
Fe/C 质量比偏低时，加大炭质量的比例后，会
使体系内原电池阴极表面得以增加，所以能够
更大地提高对有机物的去除效果。当 Fe/C 质量 比超过最佳值时，炭质量的增加，会使 Fe 、 C 电极表面失去平衡，效果反而变差。
Fenton氧化工艺设计
取一定量（ 200mL ）经过铁炭微电解法处理后的废水于 烧杯中，一边搅拌一边加入适当剂量的过氧化氢溶液，水 样中便形成 Fenton 氧化体系。在室温条件下反应一定的 时间后，取处理后的水样的上清液，测定其pH和CODcr 的浓度，通过分析实验前后的水质变化，考察过氧化氢的 投加量、反应时间等因素在 Fenton 试剂氧化处理废水中 对去除有机物的影响，综合考虑后确定Fenton 试剂氧化 的最佳反应条件。
研究内容
通过单因素试验，考察不同条件下铁炭微电解对高浓度 难降解有机废水 CODcr 的去除率，综合确定微电解法 的最佳工艺参数，包括铁炭比、PH、反应时间等。
通过单因素试验，优化 Fenton 试剂降解高浓度难降解 有机废水的工艺参数：主要考查 H2O2投加量、反应时 间等因素对 Fenton 试剂法去除废水中的有机物的影响， 并得出最佳反应条件。
高浓度难降解有机废水的特点 高浓度难降解有机废水的危害 高浓度难降解有机废水的预处理技术
课题来源
研究意义
研究内容
高浓度难降解有机废水的来源
高浓度的难降解有机废水在我国水处理领域是一大难点， 其主要来源于制药、印染、焦化、皮革、石油化工等行 业性生产废水。
煤焦油加工可得到多种化工产品，随着石油价格的不断 攀升，煤焦油在煤化工方面越来越体现出其潜在的价值。 煤焦油加工过程中会产生大量的废水，该类废水为高含 氮、高有机物废水，组成复杂，毒性大。其中无机化合 物主要有氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物等。有机化 合物主要是单环或多环芳香族化合物，如高浓度的酚、 萘、苯胺、苯并芘等，是公认的难处理的工业废水之一。
68.0 66.0 64.0 62.0 60.0 58.0 56.0 54.0 52.0 50.0
CODcr 去除率/(%)
64.9 % 51.7 %
2
3
4
5
6
H 2 O 2 投加量/(ml/L)
不同H2O2投加量对CODcr去除率的影响
随着 H2O2投加量的增加， CODCr 的去除率也随之增加。当
高浓度难降解有机废水的特点
根据生产原料和工艺特点来判断，高浓度难降解有机废水 有如下特点： 废水有机物浓度高，带有一定的颜色和刺激性气味； 成分较为复杂，含有酚、醛、醇及其他有机化合物； 高浓度酚类物质和甲醛对细菌有很强的抑制作用和毒害作 用，从而降低废水的可生化性； 随着实际生产的需要，导致这类废水的非连续性排放，水 量波动大，冲击负荷大。
70.0 68.0 66.0 64.0 62.0 60.0 58.0 56.0 54.0 52.0 50.0 0.5
CODcr 去除率/(%)
37.7 %
37.7 %
1
1.5
2
2.5
反应时间/(h)
停留时间对Fenton氧化去除CODcr的影响
在 0.5 h-1h 间， CODcr 去除率上升迅速，从
6
7 8 9 k1 k2 k3 R
2
3 3 3 73.27 78.10 75.50 4.83
研究目的及意义
现阶段，国内外对高浓度难降解有机废水的处理技术在 不断改善中，通过实验探索，找出科学合理的运行方式 使酚醛树脂废水的COD、BOD、挥发酚、醛等达到国 家排放标准。同时在出水水质达标的前提下，回收部分 有用的树脂，降低废水的处理成本，提高经济效益。本 实验旨在探索“铁炭微电解-Fenton氧化”组合工艺处 理高浓度难降解有机废水的最佳参数，在最大程度上降 低污染物浓度、降低环保运行费用、简化工艺以达到提 高经济效益的目的，并保证还工艺能运用于实际工程中。
全，3小时后，铁的腐蚀速度减缓，难降质反应在此条
件下很难被破坏。考虑池容及运行成本等经济因素，宜 控制反应时间为3.0h。
不同H2O2投加量对CODcr去除率的影响
Fe/C质量比取1:1，调节 pH值为3，微电解反应3h 后， 按投加量为2 mL/L、3 mL/L、4 mL/L、5 mL/L、6 mL/L的H2O2，氧化反应1 h，测定CODcr值结果如下 图所示：
基· OH 产生量，所以在增加 H 2 O2 投加量后，羟基自由基 · OH 的
产生量几乎不变，有机物去除率增加减缓。因此，H2O2的投加 量适合控制在4 mL/L左右。
停留时间对Fenton氧化去除CODcr的影响
Fe/C质量比取1:1，水样pH值为3，微电解反应3 h，H2O2 投加量为4 mL/L，反应时间分别为0.5 h、1.5 h、2 h、2.5 h是分别取样测定CODcr值，结果如下图所示：
工艺流程图
测定方法
待测指标 pH
测定方法 玻璃电极法
标准 GB 6920-86