安庆废水处理-内循环微电解技术处理污水设备工艺，焦化污水是煤化行业的一种高浓度工业有机污水，它主要是来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝污水，其中影响***大的是蒸氨污水。焦化污水的处理一直以来都是污水处理行业中的***和难点。目前，工程上处理焦化污水多采用以生化法(A/O、A2/O、A/O2、A2/O2)和混凝沉淀组合的处理工艺，该工艺可以使出水的COD达到150 mg·L−1。然而，我国在2012年提高了焦化污水的排放标准。现行的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171-2012)要求，焦化污水的直排标准COD排放限制为80 mg·L−1。因此，以生化法和混凝沉淀组合工艺处理的焦化 污水，需要进一步深度处理。目前，常用的深度处理工艺主要有：膜处理法或臭氧-曝气生物滤池(BAF)等方法，然而这些工艺存在着成本昂贵、低负荷、二次污染严重等问题。因此，亟需研发出一种成本低廉、处理效果良好的新型工艺。
本研究将采用内循环铁炭微电解技术对焦化污水进行深度处理。铁炭微电解技术又称作内电解法，此技术以活泼的铁作为阳极，惰性的炭为阴极在污水中形成原电池，通过原电池的电富集、氧化还原及离子的混凝沉淀等作用对污水处理的一种低廉***技术。其作用机理：在酸性条件下，反应过程中通过铁屑的腐蚀产生还原能力很强的二价铁离子及还原氢(反应(1)和反应(3))，在曝气情况下，氧气作为电子受体形成H2O2，可以与Fe2+形成Fenton反应(反应(4))，可以对污水中含有醛基、亚硝基、羧基等部分发色基团及部分高分子有机物污染物进行***氧化还原作用，从而将大分子有机物转化为可生物降解的小分子有机物，提高污水的可生化性。在反应过程中，Fe2+容易氧化形成Fe3+，并***终形成具有强于一般絮凝剂的氢氧化物胶体(反应(2))，通过絮凝作用有效去除污水中的有机物。
铁炭微电解在焦化污水处理领域得到了一定的应用。但在使用过程中，发现铁炭填料具有易板结、铁表面快速钝化的缺点。目前，研究者主要从2个方面来解决上述问题：一是开发新型抗板结填料，这些新型填料主要是在传统填料中添加黄泥等抗板结材料烧结而成，一定程度上预防了板结，但是减少了电极间接触面积，而削弱了原电池作用，同时在处理过程中，由于黄泥等成分的脱落，增大了污泥的产量，给污泥处理带来了不便;二是改变反应器结构，使填料发生运动，采用***多的是机械搅拌结构，该结构虽然在一定程度上解决了填料板结、钝化等问题，但机械转动装置的引入，既增加了成本，又增加了流场的复杂性，应用中易出现流动死角。本研究采用本课题组开发的具有独特内循环结构的微电解反应装置，结构如图1所示。
图1 气升式内循环铁炭微电解反应器
此装置是在气升式内循环反应器的基础上改进而来的，其工作原理是依靠自身压力差形成的内部循环流动，无需增加转动装置，简化了流场。与传统铁炭微电解工艺相比，内循环式铁炭微电解工艺具有良好的抗板结和消除表面钝化的能力。本研究拟探索内循环铁炭微电解工艺对焦化污水深度处理效果。
1 实验部分
1.1 ***和仪器
研究中使用的***和***均为分析纯。使用的仪器设备有：内循环微电解反应器(自制);Multi 3420水质分析仪;DNM40曝气泵(中国台湾);LZB型空气流量计;UV-2600紫外-可见分光光度计;XJ-IV型COD消解装置。
1.2 污水水质
安庆废水处理-研究用水取自某焦化厂生化法和混凝沉淀组合工艺处理后出水，该水颜色为黄褐色，具有刺鼻气味，COD为150 ~180 mg·L−1，pH为6~7，色度为130倍。
1.3 材料处理
铁屑预处理：首先，用水反复清洗去除表面杂质及部分油污;然后用浓度为5%***溶液浸泡铁屑并间断搅拌12 h从而去除油污，经水冲洗接近中性后，使用3%的***溶液浸泡30 min，使铁屑活化;***后使用自来水反复冲洗至中性，铁屑需现用现处理，防止氧化。
活性炭的预处理：用去离子水反复冲洗4~5次，去除表面的灰粉和杂质，再用待处理污水浸泡3 d以上，以消除工艺过程中活性炭吸附作用带来的干扰。
1.4 实验方法
将处理过的铁屑和活性炭按一定比例混合，取460 mL混合填料装于反应容器中，取460 mL实验污水，利用10%的H2SO4或10%的NaOH溶液调整pH后加入反应器中，在20 ℃下进行曝气，控制反应时间，用10%的NaOH调节出水的pH为8~9，静置30 min，取上清液测量出水水质。
1.5 分析方法
COD采用标准的重铬酸盐法(GB 11914-1989)进行测定;色度采用分光光度法进行测定。
去除率计算公式：
η=A 0 −A 1 A 0 ×100% η=A0−A1A0×100%(5)
式中：η代表色度或COD的去除率，%;A0代表原水的色度的吸光值或原水COD浓度，L·(g·cm)−1或mg·L−1;A1代表样品反应后的吸光值或样品反应后COD浓度，L·(g·cm)−1或mg·L−1。
1.6 实验设计
1.6.1 单因素实验
单因素实验主要考察反应时间、曝气量、pH、铁炭比(体积比)对焦化污水的COD和色度去除率的影响，并找出对COD去除率影响***大的3个因素及其***佳取值范围。
1.6.2 响应曲面实验
安庆废水处理设备 采用Design expert软件中的Box-Behnken方法进行实验设计，根据此方法的设计原理，确定3因素3水平的实验方案，按设计进行实验并以COD去除率为响应值，实验结果根据多项式回归分析法对数据进行拟合、方差分析，确定模型可行性。***终通过响应面分析获得因素间交互作用对响应值的影响，以及***优的实验条件。采用二阶模型：
Y=∝ 0 +∑ i=1 k ∝ i X i +∑ i=1 k ∝ ii X 2 i +∑ 1
式中：Y为焦化污水COD去除率的预测值;∝ 0 ∝0 、∝ i ∝i 、∝ ii ∝ii 、∝ ij ∝ij 分别为偏移项、线性偏移系数、二阶偏移系数、交互作用系数。
1.6.3 验证实验
在模型获得的***优实验条件下，进行3组平行实验，测定出水的COD和色度，验证优化模型的可靠性。同时，为了考察实验装置的抗板结和消除表面钝化的能力，在优化条件连续运行4个月。
2 结果与讨论
2.1 单因素实验
2.1.1 反应时间对处理效果的影响
实验过程中，首先控制铁炭填料体积比为1:1，pH为3，曝气量为0.3 m3·h−1，考察反应时间对焦化污水COD与色度去除率的影响，实验结果如图2所示。