焦化废水预处理及其特征污染物的变化分析

1.2.3混凝/气浮

在与重力沉降相同的玻璃反应器中加入废水15L，调节pH后启动微气泡发生器，加入一定量的混凝剂，迅速搅拌（以300r/min快速搅拌2min、以50r/min慢速搅拌10min，随后静置沉淀30min）。通过大量微气泡对絮体的粘附、顶托作用实现固液分离，利用刮渣板定时刮走表面浮渣，由软胶管利用虹吸原理在反应器中部取样。

1.2.4臭氧氧化

取200mL废水调节pH后加入1L柱状玻璃反应器中，臭氧由臭氧发生器CH-ZTW（Guangzhou Chuanghuan Ozone Electric Appliance Co.Ltd.,China）产生并从底部通入，氧气流量为1.0L/min，臭氧浓度14mg/L±1mg/L，后续连接两级尾气吸收装置，间隔一定时间取样，取样后立刻用氮气吹脱2min排出残余臭氧。

1.3测定方法

用盐酸和氢氧化钠调节实验水样的pH至所需值；其他物理化学指标的测定参照《水和废水的监测分析方法（第四版）》[6]。

2结果与讨论

焦化废水的预处理主要包括除油、除悬浮物、蒸氨、脱酚和去除有毒有害或难降解有机物等，每种方法和技术都是有选择性地去除或回收废水中的成分。本文选取几种具有代表性的废水预处理方法，重点分析各处理单元中特征污染物的变化和产品回收情况，在实验参数条件优化下的各单元实验结果如表2所示。

2.1焦化废水中的相分离

焦化废水主要含有固相的悬浮颗粒，液相的油分、有机/无机污染物以及溶解在废水中的各种气体，其包括焦油气、飞灰以及灼热的焦炭与空气接触生成的CO、CO2、NO2等。本文中的相分离预处理工艺主要是针对焦化废水中悬浮颗粒和油分。悬浮物的存在会使水体变得浑浊，加速管道和设备堵塞、磨损，影响回收设备的工作效率，干扰废水处理过程。

而油类物质会黏附在菌胶团和污泥颗粒的表面，在阻碍可溶性有机物进入生物细胞壁的同时，还会使得污泥颗粒上浮至水面，造成污泥絮体的流失和死亡，影响生物系统的正常运行。本文重力沉降的相分离实验数据示于图1中。

从图1中可以看出，重力沉降有很好的悬浮物和油分去除效果，随着静置沉淀时间的延长悬浮物和油分的去除率也逐渐升高，沉淀时间为90min时，悬浮物和油分的去除趋于稳定，56.05%的悬浮颗粒得到去除，去除的悬浮颗粒主要包括焦化过程中产生的废渣以及泥沙、工艺管道中腐蚀产物、夹杂着有机物以及细菌等。油分的去除率为46.54%，主要形式是浮油、重油和分散油，焦化废水中还含有一些粒径较小、比较分散的乳化油和溶解油，需要通过加入破乳剂以及介质过滤去除。

部分有机物通过粘附在悬浮颗粒表面得以去除，沉降90min时COD和苯酚去除率分别为24.99%及7.28%，硫化物、氰化物和氨氮基本没有去除。重力沉降分离得到带有粉尘的油渣和含有沥青成分的焦油，经过连续蒸馏可以分离制取萘、蒽、菲、咔唑等很多医药化工中间体的成分。此外，油、悬浮颗粒的去除可以有效地解决工业应用中酚氨热交换器堵塞的问题，以及由于油和悬浮颗粒的吸附而造成的酚萃取效率低的问题。

2.2焦化废水中的产品分离

焦化生产中一般可以回收净煤气、粗苯、硫胺、氨、酚、焦油以及由焦油精炼蒸馏得到的萘、蒽、菲、沥青等，它们可以作为燃料、药品、塑胶、化工等工业中非常重要的原料[7]。而本文中的产品分离指的是从焦化废水中回收酚和氨的过程。本文采取先脱氨后脱酚的顺序[8]，研究了蒸氨过程初始pH、萃取pH、萃取温度和萃取相比对氨、酚回收的影响。

2.2.1氨的回收

焦化废水中高浓度的氨氮主要源自剩余氨水。虽然氮元素在微生物的生长过程中不可或缺，但微生物对氨氮的需求量远远小于碳元素，高浓度的氨氮物质对水中微生物甚至会产生抑制作用。目前，氨主要以氨水、硫酸铵以及硫酸铵镁的形式进行回收。

国内最常见的回收氮工艺是蒸氨法，即向废水通入大量的高温蒸汽，通过高温蒸汽与废水充分接触，析出可溶性气体，再在吸收器中用磷酸铵溶液使氨与其他气体分离。富氨溶液送入汽提器，氨经过蒸馏提纯并回收利用，同时磷酸铵溶液得到再生。

向剩余氨水中加入碱液将无法加热分解的固定铵盐转化成通过加热可以直接分解游离氨，是蒸氨回收工艺中的一个重要环节[9]，其反应如式(1)、式(2)。

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