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膜技術與芬頓法結合處理焦化廢水
發布時間：2023-03-13
現階段我國焦化廠廢水的主要來源有煤炭在高溫裂解、煤氣凈化以及焦炭成形過程中的排水階段。焦化廢水作為一種典型的工業有機廢水, 含有高濃度的氨、苯酚、氰化物、硫氰酸鹽和其他芳香烴, 以及各種含氮、氧、硫的雜環化合物, 具有高有機負荷、成分復雜、強毒性等特點, 其中大多數化合物被認為對環境有害并且對人類具有遺傳毒性風險。我國作為焦炭生產大國, 在此類工業廢水處理上正面臨巨大挑戰。
目前焦化行業一般采用A/A/O/O工藝和SBR工藝進行焦化污水的處理, 但是這2種處理方式對焦化廢水的色度以及COD質量濃度的處理并不理想。隨著《煉焦化學工業污染物排放標準》 (GB16171—2012) 的頒布以及環保要求的不斷提高, 對于焦化廢水的處理不再局限于達到污水的二級排放標準, 而是尋求經濟大化和水資源回用技術, 以提高焦化廠的水資源重復利用率。膜技術作為一種分離、提純、濃縮的新技術, 以其工藝簡單、能耗低、出水質量好等特點在21世紀得到廣泛應用, 成為時下焦化廢水深度處理的研究熱點之一。Fenton法對高濃度有機廢水深度處理是目前焦化廠、印染廠、制藥廠等企業比較常用的處理方法。
以湖北某焦化廠二沉池出水為研究對象, 以聚醚砜為超濾膜的基料, 將Fe3O4負載在超親水性、抗菌的無機材料納米TiO2上, 從而制備出既親水又能降低焦化廢水化學需氧量的共混PES膜。通過控制無水氯化鐵、七水合硫酸亞鐵與TiO2的比例制備出TiO2-Fe3O4改性劑, 并進行平行對照實驗, 分析其對膜的孔隙率、接觸角、水通量、截留率的影響情況, 從而確定適宜的改性劑添加量。
TiO2-Fe3O4的質量分數為0.8%時, 處理焦化廢水的綜合性能好, 其次是TiO2-Fe3O4的質量分數為1.0%時, 但是由于改性劑的質量分數大, 因而制備改性劑所需的成本較高, 不符合工業實際利益要求。質量分數為0.2%時水通量大, 但是由于其降低COD性能差, 后續仍然需要降COD的步驟, 也會增加處理成本, 故而在PES膜中添加0.8%的改性劑具有經濟效益。
膜過濾結合Fenton法對焦化廢水COD的降低取得較好的成果, 通過改變改性劑TiO2-Fe3O4的質量分數, 使得PES膜的水通量、親水性以及截留率都得到極大的改善, 在其質量分數為0.2%時, 水通量由78.98 L/(m2·h) 提高到145.23L/ (m2·h) , 接觸角由66.25°降低到46°, 得到的膜的親水性能以及水通量效果好。質量分數為0.8%時, 截留率從39.22%增加到90.20%, 得到改性膜M5降低COD的能力強。再結合綜合生產實際考慮, 得出理想的改性劑Ti O2-Fe3O4的質量分數為0.8%, 其綜合評定值高, 此時改性膜的滲透性能和COD截留率均尤佳, 即能以較低的成本、較高的效率處理焦化廢水, 在實際工業生產中具有重要意義。
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