常用的焦化废水处理方法有A-O法、A-A-O法和活性污泥法等。但采用这些方法处理后，出水COD、NH₃-N和色度等指标很难同时达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的一级排放标准。因此，为了使处理后的焦化废水能够稳定达标排放甚至实现工业回用，常需要结合采用化学法（如氧化法）或物理化学法（如吸附法）对其进行深度处理。在化学处理法中，Fenton试剂氧化法作为一种高级氧化技术得到广泛采用。Fenton试剂是由过氧化氢与催化剂Fe²⁺构成的氧化体系，其对废水中难降解有机污染物具有氧化分解能力强，降解效果显著的特点。相对于其他高级氧化技术（如光催化氧化、臭氧氧化等），Fenton试剂氧化法具有操作过程简便、药剂易得、运行成本低、无需复杂设备且对环境友好等优势，具有很好的应用前景。

本研究采用硫酸亚铁和过氧化氢构成的Fenton试剂氧化体系对焦化生化废水进行深度处理，重点考察了药剂投加量、废水pH等工艺条件对焦化生化废水处理效果的影响规律。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

主要仪器：JJ-4型六联电动搅拌器，江苏金坛市荣化仪器制造厂；pHS-3D型pH计，上海精科电子有限公司；ET99732型多用途微电脑水质快速测定仪，北京艾诺威公司；SD-9011型色度仪，上海昕瑞仪器仪表有限公司。

主要试剂：过氧化氢（H₂O₂），质量分数为30%，广东省精细化学品工程技术研究开发中心；七水合硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O），广东省精细化学品工程技术研究开发中心；聚丙烯酰胺（PAM），平均相对分子质量约为300万，安徽巨成精细化工有限公司；硫酸，湖南星空化玻有限责任公司；氢氧化钠，长沙市湘科精细化工厂。实验所用试剂均为分析纯。

1.2 实验用水

实验用水为某钢铁企业经活性污泥生化处理后的焦化废水，外观呈浅棕色，有刺激性气味，其水质：COD为479 mg/L，NH₃-N为180 mg/L，色度为389度，pH为9.50。

1.3 实验方法

于常温下取200 mL焦化生化废水置于500 mL烧杯中，先用质量分数为15%的H₂SO₄溶液或质量分数为10%的NaOH溶液调节废水pH至某一设定值，再加入一定量的FeSO₄·7H₂O和一定体积的H₂O₂，然后用六联电动搅拌器在转速120 r/min下搅拌10 min。加入一定量800 mg/L的PAM，继续在转速60 r/min下搅拌5 min。静置沉降30 min，取上清液分别测定其COD、NH₃-N和色度，并计算COD、 NH₃-N和色度去除率。

2 结果与讨论
2.1 初始pH对处理结果的影响

在FeSO₄·7H₂O投加量为500 mg/L，H₂O₂投加量为3.5 mL/L，PAM投加量为4.0 mg/L的条件下，考察了废水初始pH对处理效果的影响，结果见图1。

由图 1可知，废水初始pH对处理效果的影响很大。当初始pH在4以内时，随着pH的增加，COD和NH₃-N去除率均升高；当初始pH为4~10时，COD和NH₃-N去除率基本维持不变。而色度去除率则在pH为2~10的范围内随着pH的增加而升高。当初始pH达到10以上时，COD、NH₃-N和色度去除率均迅速下降，这是因为初始pH过高，废水中会存在大量的OH^-，从而抑制了·OH的产生，同时使其中的Fe²⁺和Fe³⁺以氢氧化物的形式直接生成沉淀而失去了催化能力^〔10〕。从处理效果和试剂的消耗等方面综合考虑，废水初始pH维持在原水pH（即pH＝9.50）时较为适宜。

2.2  FeSO₄·7H₂O投加量对处理结果的影响

在废水初始pH为9.50，H₂O₂投加量为2.5 mL/L，PAM 投加量为4.0 mg/L的条件下，考察了FeSO₄·7H₂O投加量对处理效果的影响，结果见图2。

由图2可知，随着FeSO₄·7H₂O投加量的增加，COD、NH₃-N和色度去除率升高，当FeSO₄·7H₂O投加量增加至500 mg/L时，处理效果达到最佳，继续增加FeSO₄·7H₂O投加量，COD、NH₃-N和色度去除率则有所下降。这是因为当FeSO₄·7H₂O投加量较低时，溶液中Fe²⁺催化H₂O₂产生·OH的速度慢、产量少，因此氧化效果差；而当FeSO₄·7H₂O投加量过大时，过量的Fe²⁺会与·OH发生如式（1）的氧化反应，从而消耗掉起主要作用的有效因子·OH，导致COD、NH₃-N和色度去除率下降。选择FeSO₄·7H₂O投加量为500 mg/L较为适宜。

2.3  H₂O₂投加量对处理结果的影响

在废水初始pH为9.50，FeSO₄·7H₂O投加量为500 mg/L，PAM投加量为4.0 mg/L的条件下，考察了H₂O₂投加量对处理效果的影响，结果如图 3所示。

由图 3可知，随着H₂O₂投加量的增加，COD、NH₃-N和色度去除率升高，当H₂O₂投加量增加到一定程度后，继续增加H₂O₂投加量，COD和NH₃-N去除率的变化变得平缓，而色度去除率则有所下降。这可能是因为H₂O₂投加量较低时，增加H₂O₂投加量会使生成的·OH增加，从而使COD、NH₃-N和色度去除率迅速升高；而当H₂O₂投加量过大时，较高浓度的H₂O₂一方面会加剧其自身的分解反应，另一方面H₂O₂本身会消耗·OH，发生如式（2）的反应。此外，过大用量的H₂O₂还会将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，从而使氧化过程按式（1）进行，导致大量的·OH消耗于Fe²⁺的催化氧化过程，而废水中微溶的Fe³⁺由于其本身所具有的颜色特征，也会使色度有所上升。从处理效果与试剂的消耗成本等方面综合考虑，选择 H₂O₂投加量为3.5 mL/L较为适宜。

2.4  PAM投加量对处理结果的影响

在废水初始pH为9.50，FeSO₄·7H₂O投加量为500 mg/L，H₂O₂投加量为3.5 mL/L的条件下，考察了PAM投加量对处理效果的影响，结果见图 4。

由图 4可知，PAM投加量对焦化生化废水的处理效果有一定的影响。随着PAM投加量的增加，COD、NH₃-N和色度去除率均升高，当PAM投加量﹥ 4.0 mg/L时，COD、NH₃-N和色度去除率的升高幅度不大。从PAM的降解性、处理效果和试剂的消耗等方面综合考虑，选择PAM投加量为4.0 mg/L较为适宜。

3 结论

（1）对于焦化有机废水，在现有的活性污泥法一级处理基础上，采用Fenton高级氧化法对其进行深度处理，可使废水中的COD、NH₃-N和色度得到进一步有效去除。

（2）常温下采用Fenton高级氧化法处理焦化生化废水，影响处理效果的最主要因素是废水初始pH、Fenton试剂（硫酸亚铁和过氧化氢）投加量和絮凝剂PAM的投加量。