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焦化废水预处理及其特征污染物的变化分析

北极星环保网来源:化工进展 武恒平2017/11/16 10:10:23我要投稿

北极星环保网讯:焦化废水是典型的有毒/难降解工业有机废水,表现出高浓度、多相、多组分共存的性质,需对其进行预处理以保证后续生物处理系统高效稳定的运行。本文结合实验数据与工程实例,重点分析了重力沉降、蒸氨/脱酚、混凝/气浮、臭氧氧化单元工艺作为预处理技术对焦化废水原水中特征污染物的分离去除情况。

焦化废水

研究发现:经过90min重力沉降,56.05%的悬浮颗粒和46.54%的油分得到分离;接着,将初始pH=10的废水蒸氨50min后,在pH=9、T=30℃、R=1∶4、n=3的条件下采用磷酸三丁酯-30%煤油进行萃取脱酚,氨氮和苯酚的去除率分别为69.85%和76.02%;随后,在FeSO4投加量为1500mg/L、初始pH=9的混凝/气浮反应中,硫化物、氰化物以及氨氮的去除率分别为89.93%、60.68%和2.95%;最后,在臭氧浓度为14mg/L±1mg/L、初始pH=10、反应时间为80min的臭氧氧化反应中,硫化物、氰化物以及氨氮的去除率分别达到94.92%、91.05%和47.26%。

上述研究结果对于焦化废水预处理工艺的进一步优化具有指导意义,同时认为,这类废水预处理技术的优化与应用需要综合考虑相分离、产品分离和有毒物质的转化这3个层面有效性与经济性的结合。

关键词:焦化;重力沉降;蒸氨;脱酚;混凝;氧化

焦化废水来自煤制焦工艺中的备煤、湿法熄焦、煤油加工、煤气冷却、脱苯脱萘等过程,类别主要包括除尘废水、剩余氨水、酚氰废水、脱硫废液、煤气水封水等[1]。废水中主要有氨氮、氰化物、硫氰化物、硫化物以及氟化物等无机污染物,酚类和苯类等易降解类的有机污染物,吡咯、萘、呋喃、咪唑类等可降解类的有机污染物和吡啶、咔唑、喹啉、三联苯和多环芳烃等难降解类的有机污染物。

废水中的特征污染物为氨氮、苯酚、氰化物、硫化物和油分[2-3]。由于焦化废水水质组分复杂、难降解污染物质多、毒性抑制物质浓度高、水量浮动较大,生化处理过程中难以实现有机污染物的完全降解,对环境构成严重危害。

针对焦化废水的污染现状,国内外开展了广泛的研究和大量的尝试。目前常用的生物工艺类型有传统活性污泥A/O工艺、A/A/O工艺、A/O/O工艺、SBR工艺等,以传统活性污泥法工艺为主[4]。传统活性污泥法工艺可有效去除焦化废水中的酚、氰等类物质,但对难降解有机物的生物降解程度有限、氨氮去除效果差,难以使处理出水完全达标排放[5]。

目前的普遍处理工艺缺乏对水质成分特性的准确且全面分析,更缺乏基于水质特征的处理工艺理论方面的探索与研究,如预处理中的油水分离、去除硫化物及降低废水的生物毒性,生物处理过程中的耦合作用、生物高负荷及污泥减量稳定,后处理深度净化中的特殊污染物成分达标的保证措施这三方面的综合考虑。

本文通过广泛的调查和总结水处理工程的设计、调试、运行和管理经验,认为预处理是焦化废水处理工艺中至关重要的环节,针对焦化废水的特点采用有效的悬浮颗粒/油水分离、氨氮/苯酚等化工产品的回收以及有毒污染物的脱毒或毒性削减工艺是保证生物处理系统实现高效生物降解和转化的重要前提。广东韶钢一期焦化废水处理工程的生物系统采用A/O/O工艺,该工艺已稳定运行多年。

但其预处理工艺未设置酚等其他化工产品的回收单元,此外,对预处理过程进一步优化可继续降低后续生物处理的进水负荷以及减少深度处理中的药剂投加量,在提高废水处理工艺稳定性的同时,降低废水处理厂运行费用。本研究以韶钢一期工程焦化废水原水为例,分别选取相分离(重力沉降)、产品分离(蒸氨/脱酚)以及毒性物质转化(混凝/气浮及臭氧氧化)中的典型技术,重点分析各单元处理技术对焦化废水原水中特征污染物的分离去除特

征以及产品回收情况,为焦化废水的预处理及后续达标配套工艺的选择、设计提供参考和依据。

1材料与方法

1.1实验水样

实验水样取自韶钢一期焦化废水处理工程的焦化废水原水,其水质分析结果示于表1中。水样取回实验室后于4℃保存,并及时进行后续分析。

焦化废水

1.2焦化废水的预处理

1.2.1重力沉降

用玻璃反应器模拟重力沉降隔油过程。反应器处理水量为15L(长200mm、宽500mm、高200mm),液面高度150mm,室温条件下,将废水倒入反应器后开始计时,在0、30min、60min、90min、120min、150min时,用刮油板刮走表面浮油,用软胶管利用虹吸原理在反应器中部取样。

1.2.2蒸氨/脱酚

取500mL废水加入三口瓶中,用电炉在180V电压下于通风橱中敞口加热50min,使得溶解在水样中的氨等组分被蒸出;为避免因溶液体积变化带来的浓度变化,冷却后用蒸馏水补充废水体积至500mL。蒸氨过后的废水用溶剂萃取进行脱酚,三级错流萃取实验在250mL的烧杯中进行,废水和萃取剂按一定的体积比放入烧杯中,用磁力搅拌器调整转速为150r/min,在恒温水浴槽搅拌30min。

在萃取剂和废水充分混合之后,在恒温水浴锅中再静置2h。剩下的废水与新鲜萃取剂按照同样的相比混合后加入到另一个烧杯中进行第二级萃取。重复相同的步骤再进行第三级萃取。待有机相和水相完全分离之后,使用注射器进行取样。

延伸阅读:

焦化废水处理厂活性污泥对硫氰化物的降解机制

现代化工企业中的焦化废水处理技术

膜生物反应器处理实际焦化废水的实验研究

浅析煤化工中焦化废水的污染、控制原理与技术应用

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