焦化廢水是典型的含難降解有機污染物的工業廢水，其組成復雜，除含有大量的酚類、聯苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機物外，還含有硫化物、礦物質油、氰、氨氮等有毒有害物質。污染物不僅色度高，而且在水中以真溶液或準膠體的形式存在，性質非常穩定。對焦化廢水的處理國內一般采用物化+生化法。研究表明，即使生物處理最大限度地發揮作用，也很難實現焦化廢水的穩定達標排放，故有效的后續處理是焦化廢水處理過程中重要的組成部分。
本研究結合Fenton 法氧化機理簡單、反應速度快、可以產生絮凝，微電解能改變有機物結構和特性的特點，采用Fenton 試劑—微電解聯用技術對焦化廢水進行了深度處理，考察了pH、H2O2投加量、FeSO4投加量、反應時間等因素對處理效果的影響，確定了最佳反應條件，為工程實踐提供了技術支持。
1 實驗部分
1.1 實驗儀器及試劑
儀器：FA2004N 電子分析天平，上海精密有限公司；HACH DRB200 消解反應器，美國哈希；HACH DR5000 COD 分析儀，美國哈希；TU-1901 紫外分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；pHS-3C 精密pH 計，上海雷磁儀器廠。
試劑：濃硫酸，AR，廣州化學試劑廠；濃鹽酸，AR，東莞東江化學試劑有限公司； H2O2，30%，GR，國藥集團化學試劑有限公司；NaOH，GR，國藥集團化學試劑有限公司；FeSO4，AR，蘭溪市申業精細化工廠。
實驗用鐵屑取自天津某鑄鐵廠刨花鐵屑。鑄鐵屑呈條狀，長8~15 mm，寬3~6 mm。使用前先用質量分數為5%的NaOH 浸泡去除表面油漬，然后用體積分數為1%的HCl 浸泡去除表面氧化層，再用蒸餾水洗滌至中性。
1.2 實驗用水
實驗用水取自某化肥廠經生化處理后的焦化廢水，其水質為：COD 366 mg/L，揮發酚﹤0.5 mg/L，色度800 倍，氨氮8.3 mg/L，pH 6.73。其中COD、色度均未達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級排放標準。因此，深度處理主要是解決COD、色度的達標排放問題。
1.3 實驗方法
Fenton 法處理焦化廢水實驗在燒杯內進行。取500 mL 試驗廢水，調節pH 后加入所需劑量的H2O2、FeSO4，攪拌一定時間，攪拌速度為80 r/min。反應結束后用石灰調節pH=9，靜置沉淀后取上清液進行分析，找出最佳反應條件，并以其作為微電解工藝的進水。
微電解處理焦化廢水實驗在高500 mm、直徑45 mm的圓柱型有機玻璃柱內進行，內填充洗凈的鑄鐵屑。加入Fenton 法處理后的廢水500 mL，回調pH 至2.5，反應一定時間后，用石灰調節pH=8，靜置沉淀后取上清液進行分析，找出最佳反應條件。
1.4 分析方法
COD 的測定采用重鉻酸鉀法；pH 的測定采用電極法；色度的測定采用稀釋倍數法。
2 結果與討論
2.1 Fenton 法處理焦化廢水的工藝條件確定
本實驗設計了以H2O2投加量、FeSO4投加量、pH、反應時間為變量的4 因素3 水平正交實驗，實驗結果表明，各因素對COD 去除的影響順序：H2O2投加量>pH>反應時間> FeSO4投加量；對色度去除的影響順序：FeSO4投加量>H2O2投加量>反應時間>pH。Fenton 法的最佳工藝條件：pH=3.5，H2O2投加量2.0 mL/L，FeSO4投加量100 mg/L，反應時間30 min。
2.1.1 H2O2投加量對處理效果的影響
在pH=3.5，FeSO4投加量為100 mg/L，反應時間為30 min 的條件下，考察了H2O2投加量對處理效果的影響，結果見圖1。
由圖1可知，隨著H2O2投加量的增大，COD 及色度去除率均增加。當H2O2投加量增加到2.0 mL/L時，COD 及色度去除率的增長速度變緩，并基本趨于平穩。這是因為，在一定范圍內增加H2O2的投加量可以增加產生高活性的HO·，從而提高處理效果。綜合考慮，選定2.0 mL/L 為H2O2的最佳投加量。
2.1.2 FeSO4投加量對處理效果的影響
在pH=3.5，H2O2投加量為2.0 mL/L，反應時間為30 min 的條件下，考察了FeSO4投加量對處理效果的影響，結果見圖2。
由圖2 可知，反應初期，隨著FeSO4投加量的增加，色度及COD 去除率均有明顯增加；當FeSO4投加量增加到100 mg/L 時，色度及COD 去除率達到最大值；繼續增加FeSO4投加量，色度及COD 去除率反而有所下降。這是由于Fe2+本身也是一種還原劑，當濃度過高后會與H2O2發生氧化還原反應，與有機物形成競爭，增加了H2O2中·OH 的消耗，造成處理效果的下降；同時較高濃度的Fe2+被氧化為深棕黃色的Fe3+也增加了出水的色度。
2.1.3反應時間對處理效果的影響
在pH=3.5，H2O2投加量為2.0 mL/L，FeSO4投加量為100 mg/L 的條件下，考察了反應時間對處理效果的影響。結果表明，隨著反應時間的延長，COD 及色度去除率都在增加，但當反應時間增加到30 min后，COD 及色度去除率的增加變緩。考慮到增加反應時間必然造成反應器容積及攪拌功率的增加，提高運行成本，因此反應時間取30 min。
2.1.4 pH 對處理效果的影響
在H2O2投加量為2.0 mL/L，FeSO4投加量為100 mg/L，反應時間為30 min 的條件下，考察了pH對處理效果的影響。結果表明，隨著pH 的增大，色度及COD 去除率呈現先增加后減小的趨勢。當pH=3.5 時，對色度及COD 的處理效果最佳。
通過上述分析，Fenton 法的最佳工藝條件：pH=3.5，H2O2投加量為2.0 mL/L，FeSO4投加量為100mg/L，反應時間為30 min。
2.2 微電解法處理焦化廢水的工藝條件確定
2.2.1 pH 對處理效果的影響
在反應時間為60 min 的條件下，考察了pH 對處理效果的影響，結果見圖3。
由圖3 可知，隨著pH 的增大，COD 去除率降低，色度去除率則呈現先增加后減小的趨勢。當pH=2.5 時，色度去除率達到最佳。這可能是由于過低的pH 導致鐵的消耗量增加，從而增加了Fe3+的形成；而過高的pH 使反應不能進行完全。
2.2.2反應時間對處理效果的影響
在pH=2.5 的條件下，考察了反應時間對處理效果的影響，結果見圖4。
由圖4 可知，隨著反應時間的延長，COD 及色度去除率都在增加，但當反應時間增加到60 min后，COD 及色度的去除率已經趨于穩定。因此，選擇微電解反應時間為60 min。
2.3 Fenton 試劑—微電解聯用的處理效果
根據正交實驗和單因素優化結果，Fenton 試劑—微電解聯用技術的最佳反應條件如下：取廢水1 L，用濃硫酸調節pH 到3.5，加入2.0 mLH2O2，100 mgFeSO4 ，反應30 min，調節pH 到9，靜置沉淀。取反應后的上清液（調節pH 到2.5）進入微電解反應器反應60 min，調節pH 到8，靜置沉淀。取上清液分析水質，多次測定結果的平均值如表1 所示。
表1 Fenton試劑—微電解處理效果
實驗表明，優化條件下，采用Fenton 試劑一微電解法深度處理生化后的焦化廢水，可取得良好的處理效果，出水COD 及色度均能達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級排放標準。具體參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔。
3 結論
通過上述實驗研究，得到Fenton 試劑一微電解法深度處理生化處理后的焦化廢水的最佳工藝條件。Fenton 法的最佳工藝條件：pH=3.5，H2O2投加量為2.0 mL/L，FeSO4投加量為100 mg/L，反應時間為30 min。微電解反應的最佳工藝條件：pH=2.5，反應時間為60 min。在此條件下，可獲得良好的處理效果，出水COD 及色度均能達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級排放標準。
