現(xiàn)階段我國(guó)焦化廠廢水的主要來(lái)源有煤炭在高溫裂解、煤氣凈化以及焦炭成形過(guò)程中的排水階段。焦化廢水作為一種典型的工業(yè)有機(jī)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(huán)化合物,具有高有機(jī)負(fù)荷、成分復(fù)雜、強(qiáng)毒性等特點(diǎn),其中大多數(shù)化合物被認(rèn)為對(duì)環(huán)境有害并且對(duì)人類(lèi)具有遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)作為焦炭生產(chǎn)大國(guó),在此類(lèi)工業(yè)廢水處理上正面臨挑戰(zhàn)。

目前焦化行業(yè)一般采用A/A/O/O工藝和SBR工藝進(jìn)行焦化污水的處理,但是這2種處理方式對(duì)焦化廢水的色度以及COD質(zhì)量濃度的處理并不理想。隨著《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171—2012)的頒布以及環(huán)保要求的不斷提高,對(duì)于焦化廢水的處理不再局限于達(dá)到污水的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),而是尋求經(jīng)濟(jì)大化和水資源回用技術(shù),以提高焦化廠的水資源重復(fù)利用率。膜技術(shù)作為一種分離、提純、濃縮的新技術(shù),以其工藝簡(jiǎn)單、能耗低、出水質(zhì)量好等特點(diǎn)在21世紀(jì)得到廣泛應(yīng)用,成為時(shí)下焦化廢水深度處理的研究熱點(diǎn)之一。Fenton法對(duì)高濃度有機(jī)廢水深度處理是目前焦化廠、印染廠、制藥廠等企業(yè)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(duì)象,以聚醚砜為超濾膜的基料,將Fe3O4負(fù)載在超親水性、抗菌的無(wú)機(jī)材料納米TiO2上,從而制備出既親水又能降低焦化廢水化學(xué)需氧量的共混PES膜。通過(guò)控制無(wú)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(jìn)行平行對(duì)照實(shí)驗(yàn),分析其對(duì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時(shí),處理焦化廢水的綜合性能好,其次是TiO2-Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),但是由于改性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大,因而制備改性劑所需的成本較高,不符合工業(yè)實(shí)際利益要求。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí)水通量大,但是由于其降低COD性能差,后續(xù)仍然需要降COD的步驟,也會(huì)增加處理成本,故而在PES膜中添加0.8%的改性劑具有經(jīng)濟(jì)效益。

膜過(guò)濾結(jié)合Fenton法對(duì)焦化廢水COD的降低取得較好的成果,通過(guò)改變改性劑TiO2-Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù),使得PES膜的水通量、親水性以及截留率都得到改善,在其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%時(shí),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(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時(shí),截留率從39.22%增加到90.20%,得到改性膜M5降低COD的能力強(qiáng)。再結(jié)合綜合生產(chǎn)實(shí)際考慮,得出理想的改性劑Ti O2-Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%,其綜合評(píng)定值高,此時(shí)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(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。