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焦化廢水處理技術及其發展趨勢

山西潤通環保工程有限公司2013-9-23 17:19:06 作者:sxruntong

  化廠生產過程中排放出大量含有毒、有害物質的廢水,該廢水所含污染物包括酚類、多環芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環化合物等,是一種典型的含有高污染、難降解有機物的高濃度工業廢水。

  焦化廠生產過程中排放出大量含有毒、有害物質的廢水,該廢水所含污染物包括酚類、多環芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環化合物等,是一種典型的含有高污染、難降解有機物的高濃度工業廢水。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,幾十年來尚未出現突破性的研究成果。目前焦化廢水的處理技術主要有生化法、高級氧化法和物理化學法等三大類。

  1、生化法.

  1.1 普通活性污泥法普通活性污泥法是一種較好的焦化處理方法,該法能將焦化廢水中的酚、氰有效地去除,兩項指標均能達到國家排放標準。但是,傳統活性污泥法的占地面積大,處理效率特別是對焦化廢水中的氨氮、有毒有害有機物的去除率低,而且活性污泥系統普遍存在污泥結構細碎、絮凝性能低、污泥活性弱、抗沖擊能力差、進水污染物濃度的變化對曝氣池微生物的影響較大、操作運行很不穩定等缺點。為了解決上述問題,近年來出現了一些新的生化處理方法。

  1.2 PACT法PACT法是在活性污泥曝氣池中投加活性炭粉末,利用活性炭粉末對有機物和溶解氧的吸附作用,為微生物的生長提供食物,從而加速對有機物的氧化分解能力,活性炭用濕空氣氧化法再生。研究表明,該法去除效果好,投資費和運行費較低。

  1.3 投加生長素投加生長素的強化法是在現有焦化廠生化處理曝氣池容積偏小,酚氰化物和COD降解效率較差的情況下,用投加生長素的方法來提高活性污泥的活性和污泥濃度(MLSS),從而提高現有裝置的處理能力。已在多家小型焦化廠使用。處理效果較為理想。該法運行成本較低,工藝簡單、操作容易,多使用在焦化廠污水現有處理裝置設備潛力的發掘,提高處理效果進行的污水處理強化和改造。

  1.4 生物鐵法生物鐵法是在曝氣池中投加鐵鹽,以提高曝氣池中活性污泥的濃度,充分發揮生物氧化和生物絮凝作用的強化生物處理方法。由于鐵離子不僅是微生物生長必須的微量元素,而且對生物的粘液分泌也有刺激作用,鐵鹽再生成氫氧化物與活性污泥形成絮凝物共同作用,使吸附和絮凝作用更有效的進行,從而有利于有機物匯集在菌膠團的周圍,加速生物降解作用。20世紀80年代我國冶金建筑研究總院與馬鞍山鋼鐵廠等單位采用生物鐵法的強化處理技術,在曝氣池中加入一定量的生物鐵絮凝物后,改變了污泥狀態縮短了曝氣時間,改善了出水水質,同時試驗還表明了該法對氰具有很強的去除能力。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。

  1.5 固定化細胞技術固定化細胞技術是指通過化學或物理手段,將篩選分離出的適宜于降解特定廢水的高效菌種,或通過基因工程技術克隆的特異性菌種進行固定化,使其保持活性并反復利用。在工業廢水處理技術中,采用固定化細胞技術有利于提高生物反應器內原微生物細胞濃度和純度,并保持高效菌種,其污泥量少,利于反應器的固液分離,也利于除氨和除去高濃度有機物或某些難降解物質。孫艷從北京焦化廠排放的含酚廢水中分離純化一種降解苯酚的細菌,經馴化其苯酚耐受力達9.5mgöL大大高于活性污泥中微生物的苯酚耐受極限。黃霞等的研究表明,經過馴化的優勢菌種對喹啉、異喹啉、吡啶的降解能力比普通污泥高2~5倍,而且優勢菌種的降解效率較高,經其處理8h,可將喹啉、異喹啉、吡啶降解90%以上。

  1.6 生物流化床生物流化床是以砂、焦炭、活性炭這類顆粒材料為載體,水流自下向上流動,使載體處于流化狀態,在載體表面生長、附著生物膜,載體粒徑一般為1.0~2.0mm。生物流化床兼有完全混合式活性污泥法接觸所形成的高效率,以及生物膜法能夠承受負荷變化沖擊的雙重優點,具有良好的處理效果。楊平等采用生物流化床厭氧—缺氧—好氧(A2öO)工藝處理焦化廢水,進行了中試規模研究。在進水NH3-N質量濃度為470mgöL條件下,出水質量濃度為10.33mgöL,去除率>91.5%;進水COD775~2986mgöL的情況下,出水質量濃度為120~290mgöL,去除率為66~93%。

  1.7 AöO與A2öO工藝AöO(缺氧-好氧)工藝中,廢水首先進入缺氧池,然后進入好氧池,好氧池出水進入沉淀池,沉淀池上層清液部分回流至缺氧池,污泥則回流至好氧池。在好氧池中,發生硝化反應,氨氮被氧化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮。在缺氧池中,回水中的硝態氮與原水中的有機碳發生反硝化反應,硝態氮被還原為氮氣。在實際工程中,好氧池多設計為活性污泥工藝,而缺氧池則為生物膜系統,好氧和缺氧兩段微生物互不相混,各自在最佳的環境條件下生長。

  我國80年代開始研究AöO工藝,焦化廢水AöO裝置投入運行,廢水中的NH3-N得到有效治理,混凝處理后COD也達到了國家排放標準。此后,安陽鋼鐵公司的焦化廢水及臨汾鋼鐵廠的焦化廢水相繼投產AöO裝置并獲得成功。A2öO工藝是在AöO工藝的基礎上開發出來的改進工藝。A2öO工藝與AöO工藝相比,在缺氧池前多了一個厭氧池,目的是起水解酸化作用。因為焦化廢水中含有大量的雜環及多環芳烴類有機物,這些有機物在好氧條件下較難生物降解,通過厭氧酸化處理,可以將其轉化為小分子、易生物降解的有機物,提高焦化廢水的生物降解性。MinZhang等〔6〕對A2öO工藝與AöO工藝的實驗表明:A2öO工藝在NH3-N去除和反硝化方面均優于AöO工藝,特別是反硝化率方面A2öO工藝是AöO工藝的兩倍。目前寶鋼一、二期焦化廢水就是對原AöO工藝優化后,采用了A2öO工藝。有焦化廢水需要處理的單位,也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的企業。

  1.8 SBR工藝SBR工藝(序批式活性污泥)是20世紀70年代以來開發的集生物降解和脫氮除磷于一體的新技術,SBR法的運行工況為間歇操作,其典型流程包括進水、反應、沉淀、排水、閑置等五個階段。SBR池兼均化、沉淀、生物降解、終沉等功能于一體,通過自動控制完成工藝操作,可以方便靈活地進行缺氧-厭氧-好氧的交替運行,不需污泥回流系統。SBR反應池生化反應能力強,處理效果好,能有效地防止污泥膨脹,耐沖擊負荷能力強,工作穩定性強。

  2、高級氧化法

  高級氧化法是在廢水中產生大量的·OH,·OH能夠無選擇性地將廢水中的難降解有機污染物降解為二氧化碳和水。高級氧化法可以分為Fenton試劑法、濕式氧化法、光催化氧化法、超聲聲化學氧化法等。張秋波等利用濕式催化氧化法對煤氣化廢水的研究表明,在合理的處理時間內酚、氰和硫化物的去除率接近100%,COD去除率達65%~90%。曹曼等〔4〕用光催化氧化法處理焦化廢水,并研究了催化劑、pH、溫度和時間對處理效果的影響,研究發現,加入催化劑后,經過紫外光照射lh,可將廢水中所有的有機毒物和顏色全部除去。

  3、物理化學法

  3.1 混凝法混凝法

  是向廢水中加入混凝劑并使之水解產生水合配離子及氫氧化物膠體,使廢水中污染物質發生凝聚從而沉淀去除。混凝法的關鍵在于混凝劑,常見的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚鐵和聚丙烯酰胺等,目前國內焦化廠家一般采用聚合硫酸鐵。上海焦化總廠選用厭氧-好氧生物脫氮結合聚鐵絮凝機械加速澄清法對焦化廢水進行綜合治理,使出水中COD<158mgöL,NH3-N<15mgöL。魏在山利用自制的PFASSi絮凝劑對焦化廢水進行了混凝沉淀研究,并與常規絮凝劑的處理效果進行了比較。結果表明,PFASSi在用量低的同時,效果也優于其他絮凝劑。

  3.2 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。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土、粉煤灰等。這種方法處理成本高,吸附劑再生困難,不利于處理高濃度的廢水,故常用于廢水的深度處理。白玉興等用焦炭—活性炭雙級吸附法深度處理濟南鋼鐵公司某焦化廠的生化車間出水,其結果表明,本法對COD和懸浮物的去除效果較好,對硬度、氨氮的去除率較低。將粉煤灰作為吸附劑深度處理焦化廢水,脫色效果好,COD、揮發酚去除率高,山西焦化廠與中科院山西煤化所合作研究“粉煤灰處理焦化廢水”,業已在焦化廠實際應用。

  4、結束語

  ①生化法處理量大、處理成本低、無二次污染,可以預見在今后較長的一段時間內,生化法仍將是焦化廢水處理的主要方法。旨在提高生化處理效率的生物處理新工藝、新技術的研究將是一個重要的發展方向。②高級氧化法可以無選擇地將有機物氧化降解為CO2、H2O及其他低分子無機化合物,去除效率高,氧化速度快,無二次污染,在焦化廢水處理領域具有廣闊的應用前景。③混凝法和吸附法是焦化廢水深度處理的可靠方法,為進一步改善處理效果,應著力進行新型混凝劑和吸附劑的開發。④利用多種方法的協同作用處理焦化廢水中的有機污染物,可發揮各自的優點,有助于更進一步的提高處理效率。因此,多種方法聯用也是焦化廢水處理技術的發展方向。

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