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中源環境為您闡述焦化廢水處理的幾種工藝

作者:admin 發布日期: 2019-06-14 二維碼分享

焦化廢水是含芳香族化合物與雜環化合物的典型廢水,有機污染物以酚類化合物為主,占有機污染物的一半以上,另外還有多環芳香族化合物和含氮、氧、硫的雜環化合物等;無機污染物主要以氫化物、硫氫化物、硫化物、氨鹽等為主,屬有毒有害高濃度有機廢水,處理難度很大,尤其是未經脫酚蒸氨除油處理的廢水,酚、NH3一N、油含量都很高,處理工藝復雜,運行費用高,而且.終出水COD、NH3一N、油難以達標排放。因此,焦化廢水的大量排放,不僅對環境造成嚴重污染,而且會直接威脅到人類的健康。許多物質不但難以生物降解,通常還是直接或間接的致癌物質。因此,焦化廢水治理技術是一個國際性的難題,目前國外的治理水平與我國基本一致。

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一、焦化廢水的來源及成分

焦化廢水的主要來源于煉焦制氣、煤氣凈化、化工產品回收加工等工序,包括剩余氨水、瀝青冷卻水、終冷退水、兩苯分離水、粗苯分離水、精苯分離水、 焦油洗滌廢水、生化污水及其它廢水。焦化廢水中主要含有氨氮、酚、氰、硫化物及數百種有機物,成份復雜,還含有氰 、無機氟離子和氨氮等有毒有害物質,污染物色度高,屬較難生化降解的高濃度有機工業廢水。因此焦化廢水的處理,一直是國內外廢水處理領域的一大難題。

二、處理技術介紹

1.化學處理法

①催化濕式氧化技術

催化濕式氧化技術是在高溫、高壓狀態下,在催化劑作用下,使用空氣將廢水中的氯氮和有機污染物氧化,.終轉化成無害物質N2和CO2排放。該技術的研究始于20世紀70年代。煉焦化工、石油化工,特別是有毒污染物如:農藥、染料橡膠、合成纖維、易燃、易爆及難于生物降解的高濃度廢水都適合于催化濕式氧化處理。對高濃度的氨氮和有機焦化廢水具有很好的處理效果,缺點是催化劑價格昂貴。

在我國,鞍山焦耐院與中科院大連物化所合作,曾經成功地研制出雙組分的高活性催化劑,對高濃度的含氯氮和有機物的焦化廢水具有極佳的處理效果。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優點。但是,由于其催化劑價格昂貴,處理成本高,且在高溫高壓條件下運行,對工藝設備要求嚴格,投資費用高,國內很少將該法用于廢水理。

②電化學氧化技術

電化學氧化技術電化學水處理技術的基本原理是使污染物在電極上發生直接電化學反應或利用電檄表面產生的強氧化性活性物質使污染物發生氧化還原轉變。研究人員采用PbO2/Ti作為電極,對電化學氧化法處理焦化廢水進行了研究,結果表明:電解2小時后,廢水中的COD由2143mg/L降到226mg/L,去除率為89.5%。廢水中約為760mg/L的NH3一N也被同時去除。研究中發現,電極材料、氧化物濃度、電流密度和PH值對COD的去除率和電化學氧化過程中電流的效率有著影響。另外,電解過程產生的氯化物/高氯化物,能引起非直接氧化,這種氧化在去除焦化廢水中污染物的過稃中具有重要的作用。

研究人員采用Ti/SnO2+Sb2O3+ MnO2/PbO2處理焦化廢水,使酚的去除率達到95.8%,其電催化性能比Pb電極優良,比Pb電極可節省電能33%。目前的研究表明,電化學氧化法氧化能力強、工藝簡單、不產生二次污染,是一種前景比較廣闊的廢水處理技術。

③光催化氧化法

光催化氧化法是由光能引起電子和空隙之間的反應,產生具有較強反應活性的電子(空穴對),這些電子(空穴對)遷移到顆粒表面,便可以參與和加速氧化還原反應的進行。光催化氧化法對水中酚類物質及其他有機物都有較高的去除率。研究人員在焦化廢水中加人催化劑粉末,在紫外光照射下鼓入空氣,能將焦化廢水中的所有有機毒物和顏色有效地去除。在.佳光催化條件下,控制廢水的流量為3600mL/h,就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下,且檢測不出多環芳烴。

目前,這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低,有著很大的發展潛力。但是有時也會產生一些有害的光化學產物,造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收,因此,要求體系具有良好的透光性。所以,該方法適用于低濁度、透光性好的體系,可用于焦化廢水的深度處理。

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2.物理化學法

①吸附法

吸附法處理廢水,就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質,使廢水得到凈化。常用吸劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。活性炭具有良好的吸附性能和穩定的化學性質,是.常用的一種吸附劑。活性炭吸附法適用于廢水的深度處理。研究人員研究比較了粉末活性炭和柱狀活性炭對焦化廢水COD的去除效率,結果表明,粉末活性炭對COD的去除率可高達98.5%;同時,粉末活性炭的顆粒有一個.佳尺寸范圍,粒徑為0.09mm的粉末活性炭對焦化廢水COD的去除率.高。

由于活性炭再生系統操作難度大,裝置運行費用高,在焦化廢水處理中未得到推廣使用。

②Fenton試劑法

Fenton試劑是H2O2和Fe2+混合得到一種強氧化劑,由于其能產生氧化能力很強OH自由基,在處理難生物降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水時,具有反應迅速、溫度和壓力等反應條件緩和且無二次污染等優點。因此,近3O年來越來越受到國內外環保工作者的廣泛重視。

③生物處理法

生物處理法是利用微生物的氧化、分解、吸附作用處理廢水中的有機污染物。該方法是污水處理中應用.廣且有效的一種方法。近年來,人們從微生物、反應器及工藝流程等幾方面著手,研究開發了活性污泥法、生物膜法、生物流化床、固定化生物處理技術及生物脫氮技術等這些技術的發展使大多數有機物質實現了生物降解處理。出水水質得到了很大改善。

3.活性污泥法

活性污泥法是使生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸,其中溶解性有機物被細胞吸收和吸附,并.終氧化為.終產物(主要是CO2);非溶解性有機物先被轉化為溶解性有機物,然后被代謝和利用。但單獨采用該技術,出水中的COD、BOD、NH3一N等指標均難以達標,特別是對NH3一N,幾乎沒有降解作用。

4.生物膜法

膜生物反應器( MBR)在去除有機物和NH3一N過程中與傳統活性污泥法具有相同的生化作用機理,不同的是傳統活性污泥法在沉淀池中進行泥水分離,而MBR裝置則是通過膜過濾出水,將污泥截留在反應池內。采用MBR工藝處理焦化廢水,在同樣的生化池容條件下,其較傳統工藝COD去除率可提高30%,NH3一N去除率可提高50%,SS去除率可達到....。MBR法具有經濟、簡單高效、處理容量大的優點,尤為重要的是它可以實現無害化。不會造成二次污染。該方法已經在各地焦化廠得到廣泛應用。MBR工藝在焦化廢水處理領域的成功應用,對鋼鐵企業、煤化工企業節約水資源、減少廢水污染物排放具有重要意義。

5.生物流化床技術

生物流化床技術是普通活性污泥法和生物膜法相結合的處理技術。該技術的發展始于20世紀70年代初。其載體在流化床內呈流化狀態,使固(生物膜)、液(廢水)、氣(空氣)三相之間得到充分接觸,顆粒之間劇烈碰撞,生物膜表面不斷更新。微生物始終處于生長旺盛階段。生物流化床技術因具有處理效率高、容積負荷大、傳質速度快、應用范圍廣等優點而受到研究者的廣泛關注。

6.生物脫氮技術

生物脫氮技術是在普通生化處理技術的基礎上發展起來的,于20世70年代首創于加拿大,8O年代英國率先投入實際應用。由于傳統活性污泥法對廢水中的NH3一N和COD的去除很難達到國家排放標準,因而A/O、A2/O、A/O2和SBR法等生物脫氮技術被相繼開發出來。其中A/O2法是A/O工藝的延伸。同屬于以A/O為基本流程的生物脫氮工藝。

研究人員采用A/O脫氮技術,對焦化廢水的處理進行了研究。結果表明A/O工藝既能脫氮也能降解廢水中大量的有機物,是一種較為理想的廢水處理技術,處理后出水水質基本上可以達到國家二級排放標準。A/O法較之活性污泥法在污染物去除率方面有了較大提高,但該方法水力停留時問較長,對于焦化廢水中難降解有機物的去除效果不太理想。

A2/O工藝是20世紀9O年代開發出來的一項生物處理技術。該技術在A/O工藝的基礎上增加了厭氧預處理段,在好氧與厭氧的反復交替中,一些難降解的多環芳烴等有機物得以降解,酚、氰、COD的去除率明顯提高,大大增強了廢水的可生化性。

A/O2工藝主要是去除廢水中的COD和NH3一N。

總的來看,生化法具有廢水處理量大、處理范圍廣等優點:但該方法處理設施規模大,停留時間長,投資費用較高,對廢水的水質條件要求嚴格。

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