王 浩，馬 研，喬瑞平，黃海峰，李 崗，王 敏，劉 冰，王 盼，王俊霞，李 璠

（1.上海泓濟環(huán)保科技股份有限公司，上海200082；2.山西泓華水務有限公司，山西 晉城048000）

引 言

某煤氣化企業(yè)有機廢水經過“UASB+HBF生化處理+混凝沉淀+V型濾池”，再經膜系統(tǒng)濃縮處理后，在實現產水回用的同時，一般會產生約25%左右的反滲透濃水，廢水中的有機物大部分被截留至濃水中，使其具有高難生物降解的有機廢水特性[1-2]，其中的COD質量濃度在60 mg/L～120 mg/L，對后續(xù)的“零排放”蒸發(fā)系統(tǒng)會造成一定的影響，因此該反滲透濃水必須經過深度處理后才能進入“零排放”蒸發(fā)系統(tǒng)。

反滲透濃水深度處理的方法有臭氧催化氧化法[3-4]、Fenton試劑氧化法[5]、吸附法[6]、電化學法[7-8]、強化生物法及組合工藝[9-10]等，吸附法由于其成本低、運行參數少、易于控制、效果穩(wěn)定等優(yōu)點被廣泛應用于水處理中[11-12]。常見的吸附劑有活性炭、活性焦、硅藻土、沸石等，其中活性焦雖然較活性炭比表面積小，但是由于中孔發(fā)達，性價比較高，具有較好的應用前景[13]。陳文松等[14-15]研究發(fā)現，活性炭吸附聯合Fenton氧化技術處理含鹽有機廢水時，吸附劑對水中有機污染物及Fe2+均有比較強的吸附作用，通過Fenton試劑反應產生的·OH對吸附劑吸附的有機物及溶液中的有機物均有去除作用，而且對吸附劑有一定的自凈作用，能夠強化吸附劑的吸附效果。

本實驗以煤化工反滲透濃水為研究對象，以活性焦為吸附劑，對活性焦的吸附條件進行研究，并在此基礎上引入Fenton試劑氧化強化活性焦的吸附效果，考察其對反滲透濃水的處理效果，優(yōu)化反應條件，為工程項目提供技術支撐。

1 實 驗

1.1主要試劑和儀器

實驗試劑：H2O2（質量分數為30%），FeSO4·7H2O（質量濃度10 g/L），硫酸溶液（硫酸與水體積比1∶9），氫氧化鈉（濃度2 mol/L），選用9種市售活性焦。

實驗所用儀器見表1。

表1 實驗所用儀器名稱、型號及廠家

1.2廢水水質

本實驗水樣取自某煤化工反滲透濃水出水口，水質指標如表2所示。

表2 反滲透濃水水質指標

1.3實驗方法

量取100 mL濃水置于250 mL錐形瓶內，加入活性焦、H2O2、FeSO4·7H2O后，置于回旋式振蕩器中于200 r/min下進行反應。反應結束后立即過濾，用重鉻酸鉀法測定廢水COD，根據式（1）計算COD去除率（K）。

式中：C0為反應前COD，mg/L；C1為反應后COD，mg/L。

實驗過程中，首先對活性焦種類、吸附時間、活性焦投加量及反滲透濃水pH值進行考察，探討活性焦吸附的最佳條件；其次在活性焦吸附最佳條件下加入Fenton試劑，強化活性焦吸附效果，對H2O2及FeSO4·7H2O投加量進行了考察。

2 結果與分析

2.1活性焦吸附條件考察

2.1.1 活性焦的篩選

針對現場水質情況，選用9種粉末活性焦作為吸附劑，在活性焦投加量為1.0 g/L，吸附時間為30 min時，各活性焦的吸附性能差異較大，其中4#活性焦對于該反滲透濃水COD的吸附效果明顯優(yōu)于其他活性焦，其COD去除率可達60.58%，而1#、2#、3#、5#、6#、7#、8#和9#活性焦的COD去除率分別為8.76%、57.66%、-2.19%（活性焦品質較差，帶入有機雜質所致）、20.44%、43.80%、9.49%、16.06%和0.73%。因此，選擇4#活性焦作為后續(xù)實驗的吸附劑。

2.1.2 吸附時間對COD去除效果的影響

在4#活性焦投加量1.0 g/L條件下，分別反應5 min、10 min、15 min、20 min、30 min、40 min、50 min，考察不同吸附時間對COD去除效果的影響，結果見圖1。

圖1 吸附時間對COD去除效果的影響

由圖1可知，當吸附時間＜30 min時，隨著吸附時間的延長，COD的去除率上升較快；當吸附時間為30 min時，COD的去除率達62.03%；后繼續(xù)延長吸附時間，COD的去除率提高速度變緩。因此，考慮實際處理成本，選擇30 min為最佳吸附時間。

2.1.3 活性焦投加量對COD去除效果的影響

在4#活性焦投加量分別為0.2 g/L、0.4 g/L、0.6 g/L、0.8 g/L、1.0 g/L、1.2 g/L、1.4 g/L、1.6 g/L、1.8 g/L時，吸附反應30 min，考察活性焦投加量對COD去除效果的影響，結果如圖2所示。

圖2 活性焦投加量對COD去除效果的影響

由圖2可知，隨著4#活性焦投加量的增加，COD的去除率逐漸升高，當活性焦投加量為1.0 g/L時，COD去除率達61.81%，后繼續(xù)增加活性焦的用量，COD的去除率變化不大。因此，4#活性焦的投加量為1.0 g/L時為最佳投加量。

2.1.4 pH對COD去除效果的影響

在4#活性焦投加量為1.0 g/L、吸附時間30 min條件下，調節(jié)反滲透濃水pH分別為4.05、5.05、5.97、7.05、7.95、8.97、10.03，考察pH對COD去除效果的影響，結果如圖3所示。

圖3 pH對COD去除效果的影響

由圖3可知，在偏堿性條件下，COD的去除效果相對較好。綜合考慮水處理效果和費用，在實驗中不予調整pH。

2.2 Fenton試劑強化活性焦吸附條件考察

2.2.1 H2O2投加量對COD去除效果的影響

在4#活性焦投加量為1.0 g/L、吸附時間30 min條件下，分別加入0、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L、75 mg/L、90 mg/L的H2O2，分析H2O2投加量對COD去除效果的影響，結果如圖4所示。

圖4 H2O2投加量對COD去除效果的影響

由圖4可知，當H2O2投加量為10 mg/L時，COD去除率為57.50%，去除效果較未加入H2O2時有少量提高，后繼續(xù)增大H2O2投加量，COD的去除率持續(xù)下降，說明單獨添加H2O2對活性焦的吸附強化作用不大，甚至過量的H2O2會影響COD的去除效果。因此，H2O2投加量為10 mg/L時為最佳投加量。

2.2.2 FeSO4·7H2O投加量對COD去除效果的影響

在4#活性焦和H2O2投加量分別為1.0 g/L和10 mg/L、吸附時間30min的條件下，再分別加入0、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L、80 mg/L、100 mg/L的FeSO4·7H2O，分析FeSO4·7H2O投加量 對COD去除效果的影響，結果如圖5所示。

圖5 FeSO4·7H2O投加量對COD去除效果的影響

由圖5可知，當FeSO4·7H2O投加量＜40 mg/L時，隨著FeSO4·7H2O投加量的增加，COD的去除率逐漸增大；當其投加量為40 mg/L時，COD去除率為67.70%；之后隨著FeSO4·7H2O投加量的繼續(xù)增加，COD的去除率先下降后上升，在其投加量為60 mg/L時，COD去除率達到最大，為70.35%。這一實驗結果表明，Fenton試劑氧化對活性焦的吸附有明顯的強化作用，FeSO4·7H2O的最佳投加量為60 mg/L。

2.2.3 Fenton試劑氧化強化過程中H2O2投加量對COD去除效果的影響

在4#活性焦和FeSO4·7H2O投加量分別為1.0 g/L及60 mg/L、吸附時間30 min條件下，分別加入0、5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、40 mg/L、50 mg/L、60 mg/L的H2O2，分析Fenton試劑氧化強化過程中H2O2投加量對COD去除效果的影響，結果如圖6所示。

圖6 Fenton試劑氧化強化吸附過程中H2O2投加量對COD去除效果的影響

由圖6可知，隨著H2O2投加量的增加，COD去除率先增大后降低，在H2O2投加量為10 mg/L時COD去除率達到最大，為70.35%，后繼續(xù)增大H2O2投加量，COD去除率逐漸下降，說明過量的H2O2會影響COD的去除效果。實驗數據表明，Fenton試劑氧化強化粉末活性焦吸附時，H2O2的最佳投加量為10 mg/L。

3 結 論

3.1活性焦吸附的最佳條件：選擇4#活性焦，投加量為1.0 g/L，吸附時間為30 min，此時COD的去除率可以達到60%以上。

3.2在活性焦吸附最佳條件的基礎上，單獨采用H2O2強化活性焦吸附效果不佳，而采用Fenton試劑氧化對活性焦的吸附有明顯的強化作用，FeSO4·7H2O及H2O2的最佳投加量分別為60 mg/L、10 mg/L，此時COD的去除率最高，達70.35%。

3.3 Fenton試劑氧化強化活性焦吸附對反滲透濃水是一種有效的深度處理方法。