国家能源集团公司宁夏煤业煤制油分公司公用工程管理中心 杨博超 宁夏银川市 750001
摘要：利用高温烧结微电解填料技术提高煤制油化工产业对煤制油废水的预处理能力。通过实验探究最初PH值、曝气强度以及微电解时间等因素对预处理的效果影响。经过对比实验数据分析确定响微电解的因素从小到大分别为：曝气强度、ph和微电解时间。对煤制油废水预处理最佳参数为：充氧曝气气水比3:1、微电解时间90min以及pH值4.0。分析试验数据发现，COD的平均去除率达到54.6%，出水水质达到了1759mg/L。废水生物毒性指标EC50由12.5%高毒性原水转为48.5%中毒性原水。
关键词：多元微电解；填料；煤制油废水；预处理
一、实验环节
本次实验通过烧结型多元氧化微电解填料预处理方式解决煤制油废水问题，同时探究了填料对污染物处理的作用，为相关工程带来一定建议。
（一）实验水质
实验水质为某煤制油公司生产过程中排放的煤化工加氢脱酚且经过气浮除油处理后的废水，水体颜色为褐色，经过检测酸碱度测定ph值为9.15，COD3900mg/L，BOD5415mg/L，生物毒性为12.5%强毒性，氨氮115mg/L，石油类120mg/L，挥发酚100mg/L。
（二）微电解填料
实验中使用的微电解填料，对铁碳质量比规定为3:1，同时温度保持在1000℃左右隔氧烧结成新型无板结多元微电解填料。该填料是由碳和活性铁以及多种催化剂烧结而成的一种多孔合金结构。
技术经济特性：填料堆积密度约1000kg/m3，孔隙率68%，抗压强度恒定620kgf/cm2，尺寸约25mm，年消耗率约25%。填料使用之前需要浸泡在原水中24h以上，以便于减少表面碳粉影响实验效果。
（三）实验装置
实验装置有效容积1000ml，使用的材料为玻璃，并使用微孔管曝气。多元微电解反应装置如图1所示。
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图1 多元微电解实验装置
（四）实验方法
首先通过正交实验选择影响最大的因素以及使用的技术，通过考虑实验过程中不同因素设计PH值（3.0,3.5,4.0,4.5），反应时间分别为30、60、90、120min。曝气强度为0:0、1:1、3:1、5:1。通过极差分析不同影响因素以及最有效的组合，实验设计如表1所示。
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实验过程具体如下：首先使用硫酸调整废水的酸碱度至酸性，同时在装置中加入800mL的多元微电解填料，同时再将600mL废水导入装置，通过流量计进行充氧曝气进行实验。当达到电解时间时将实验废水倒入800mL烧杯同时加入一定浓度的氢氧化钠将PH值调至8左右，曝气搅拌半个小时后加入阳离子型聚丙烯酰胺5mg/L来做助凝剂，并匀速搅拌二十分钟等待絮凝反应，最后待液体静止三十分钟后收取上清液用于实验。
（五）项目分析
BOD5使用稀释接种法、PH使用玻璃电极法、COD使用重酪酸钾以及生物毒性使用半数抑制率法进行实验，同时保证每组实验至少需要进行三次，同时取得平均值进行分析。
二、结果探究
（一）COD去除效果分析
本次实验考虑到影响微电解工艺参数因素较多，因此使用A、B、C分别代表了微电解时间、PH以及曝气强度。结合表1的参数和影响因素对COD去除效果得出实验数据。通过极差法能够得出：不同因素对COD影响程度从大到小分别为微电解时间、PH、曝气强度。
（二）生物毒性降解效果正交实验
煤制油废水的生物毒性极强，对生态造成严重破坏，因此在预处理过程中探究生物毒性降解是十分必要的。通过实验能够得出，出水生物毒性控制在20—52.1之间，废水毒性从强毒性转变为中等毒性，效果十分明显。通过极差法分析影响毒性降解的主要因素从大到小分别为：微电解时间、PH、曝气强度。通过实验能够看出微电解时间时影响降解最主要的因素。同时能够确定出最佳工艺参数组合为：微电降解90min、PH值4.0以及气水比例5:1。
（三）验证最佳工艺组合实验探究
分析试验数据探究出最为合理的最佳工艺组合，同时通过实验验证了烧结型多氧化微电解填料能够有效减少COD以及生物毒性。具体结果如表2。
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通过表2能够看出，使用多元微电解填料预处理对煤制油废水进行降解毒性和去除COD具有明显效果，生物毒性指标从12.5%强毒性转为48.1%中毒性，出水COD也达到了1759mg/L和去除率54.6%，为生物保护和环境治理提供了良好的解决措施。
结语：多元点解填料预处理对煤制油化工产业废水的影响因素最重要的是微电解时间，同时通过正交实验能够看出最佳操作的条件是在90min时PH值为4.0且气水比3:1时。在最佳操作条件下得出的实验数据为：COD去除率达到54.6%、出水COD为1759mg/L。在实验得出结论背景下为后续生态环境和治理提供了方向，但是生物毒性依旧是中毒，没有达到低毒甚至无毒的标准，依旧对生态环境具有一定影响。
参考文献：
[1]秦树林, 王忠泉, 吴洪锋,等. 多元微电解填料对煤制油废水预处理的影响[J]. 环境工程学报, 2014, 8(7).