焦化废水处理设计讨论 45页

焦化废水处理方法探讨摘要焦化废水主要来自焦化厂和煤气厂,污染物组成复杂,含有挥发酚、许多难以生物降解的芳香族有机物、多环化合物和氧硫氮等杂环化合物,属较难生化降解的高浓度有机工业废水。焦化废水是煤在高温干馏以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水,其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物,成分复杂,污染物浓度高、色度高、毒性大,性质非常稳定,是一种典型的难降解有机废水。它的超标排放对人类、水产、农作物都构成了很大危害。如何改善和解决焦化废水对环境的污染问题,已成为摆在人们面前的一个迫切需要解决的课题。【关键词】焦化废水;组成与危害;处理技术;处理方法中国城镇水网www.chinacitywater.orgnCokedwastewaterprocessingmethoddiscussionSummaryGuyannaHuhongweiThewastewaterofcokingmainlycomesfromCokingandChemistryPlantandgasworks,thepollutantmakesupcomplicatedly,containandvolatilizeheterocycliccompoundsuchasphenol,alotofdifficultfragrantclanorganicmatter,alotofringscompoundandoxygensulphurnitrogenbybiodegradation,belongtotheorganicindustrialsewageofhighdensitydegradedmorethandifficultbiochemistry.Thewastewaterofcokingisthewastewaterthatthecoalformedwhilethehigh-temperaturedrydistillationandcoalgasarepurified,thechemicalproductsarerefined,amongthemcontaindozensofkindsofpollutantsuchasphenol,ammonianitrogen,cyanogen,benzene,pyridine,indoleandquinoline,thecompositioniscomplicated,thepollutantistallindensity,thecolourishigh,toxicityisgreat,propertiesareverysteady,itisakindoftypicalorganicwastewaterofdifficultdegradation.Toexceedstandard,discharge,commitandendangertothemankind,aquaticproducts,cropsgreatlyit.Howimproveandsolvecokingwastewaterpollutionprobleminenvironment,alreadybecomeanurgentsubjecttobesolvedin中国城镇水网frontofpeople.Keyword:Thewastewaterofcokingmakesupandendangersanddealswiththetechnicaltreatmentdirectionwww.chinacitywater.orgn第一章前言1.1选题背景平顶山这座城市主要是以煤为主要资源带动其他产业的发展的新兴工业城市。在用煤制焦碳和煤气净化及焦化产品回收的过程中，会产生大量以含酚为主的高浓度有机废水，简称焦化废水。焦化废水水量大，水质复杂，含有焦油、苯、酚、氟化物、氨氮、硫化物等污染物，是典型的有毒工业废水，其杂成分不但难以生物降解，通常含有致癌物质，对环境造成严重污染同时也直接威胁到人类的健康。如何经济有效地处理焦化废水一直是环境保护中的一个热点问题。1.2选题意义深入研究焦化废水的先进处理技术，既是当前经济建设面临的现实问题，也是将来进行技术攻关的重点，我们应该寻求既高效又经济的处理技术，改善环境质量，实现水资源的循环利用。只有不断提高现有处理技术的处理能力、增强新技术的经济技术可行性，将各种方法有机地结合起来，取长补短才能找到治理焦化废水的最佳方法。中国城镇水网www.chinacitywater.orgn第二章论文综述2.1焦化废水的来源焦化废水是焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水。因受原煤性质、炼焦温度、焦化产品回收工艺等多种因素的影响,其成分复杂多变,是一种难以处理的工业废水。属含酚为主的高浓度有毒有机废水。焦化废水成分复杂、多变,含有很多难生物降解的有机物.其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物,成分复杂,污染物浓度高、色度高、毒性大,性质非常稳定,是一种典型的难降解有机废水。焦化废水主要来自3个方面:(1)煤高温裂解和荒煤气冷却产生的剩余氨水废液,这是焦化废水的主要来源,其水质复杂,组分种类繁多,且污染物浓度较高。(2)煤气净化过程中煤气终冷器和粗苯分离槽排水等,此种来源废水所含污染物浓度相对较低。(3)煤焦油的分馏、苯的精制及其它工艺过程的排水,废水量较小,污染物浓度较低。2.2焦化废水的水质特点焦化废水ＣＯＤｃｒ、ＮＨ3-Ｎ浓度较高,有机物成分复杂,组分种类繁多,且污染物浓度高,主要有酚类化合物、多环芳香族化合物,含氮、氧、硫的杂环化合物及脂肪族化合物,属难生物降解有机废水。2.3焦化废水处理技术概况中国城镇水网无论在国内还是在国外,焦化工业一直是污染环境较为严重的工业。焦化污水危害较大,属高ＣＯＤ值、高酚值、高氨氮量的处理难度较大的一种工业有机污水。因此,焦化废水的处理成为国内外的重点研究之一。随着环境科学的不断发展,为了实现焦化废水的有效处理和综合利用,越来越多的焦化废水处理技术已经被研究和推广。2.4焦化废水的组成与危害www.chinacitywater.org2.4.1焦化废水的组成焦化废水中的无机物质一般以氨盐的形式存在,包括(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4CN、NH4SCN、NH4(COD)NH4、(NH4)2S、NH4Fe(CN)3等。有机物以酚类化合物为主,其质量分数占总有机物的85%左右,主要成分有苯酚、n邻甲酚、对甲酚、二甲酚、邻苯二酚及其同系物等;杂环类化合物包括二氮杂苯、氮杂联苯、吡啶、喹啉、咔唑、吲哚等;多环类有机物包括萘、蒽、菲、芘等。2.4.2焦化废水的危害焦化废水中的NH3-N是一种不稳定的物质,在微生物作用下发生硝化反应,生成NO-3、NO-2。NO-2是一种致癌物质,并可引起胎儿畸形;NO-3会破坏血液结合氧的能力,若饮用NO3-N含量超过10mgL的水会引起高铁血红蛋白症,甚至发生窒息现象。大量的氨氮排入水体会造成水体富营养化,其中一些藻类蛋白质毒素可富集在水产生物体内,并通过食物链使人中毒。焦化废水中的酚类物质会引起蛋白质变性沉淀,对生物细胞直接产生毒害作用,使生物细胞失去活力、蛋白质凝固,引起深部组织损伤、坏死。而多环与杂环类化合物多数也可致癌。因此,降低焦化废水中的和氨氮的含量对减轻焦化废水对环境的危害具有重要意义。2.5现有的焦化废水处理方法2.5.1传统焦化废水处理技术2.5.1.1焚烧法焚烧法治理三废始于50年代,特别是自70年代以来,焚烧工艺、设备、技术取得了很大的进步。特别适合于处理高浓度有机及无机废水,使高浓度有机废水变成ＣＯ2和水蒸汽的少许无机物灰分,没有二次污染,ＣＯＤｃｒ中国城镇水网去除率达99.5%以上,干净、彻底,不留后患。焦化废水污染物浓度高,成分复杂,用焚烧技术处理应该是较理想的方案,焚烧技术中的焚烧炉有液体喷射焚烧炉、回转窑焚烧炉、流化床焚烧炉等多种类型。但同其它方法比,焚烧法设备投资及运行费用较高。2.5.1.2混凝法www.chinacitywater.org混凝法是向废水中加入混凝剂并使之水解产生水合配离子及氢氧化物胶体,中和废水中某些物质表面所带的电荷,使这些带电物质发生凝集。混凝法的关键在于混凝剂,目前国内焦化厂家一般采用聚合硫酸铁。经过生化处理的焦化废水常含有许多用自然沉降法不能除去的悬浮物和可溶性胶体污染物,这类污染物质也是COD的一个组成部分"对于此类物n质可采用化学药剂破坏胶体和悬浮微粒在水中形成的稳定分散系,使聚集成具有明显沉降性能的絮凝体,然后才能用重力沉降法予以分离"此过程包括凝聚和絮凝两步,合称为混凝"2.5.1.3膜分离法膜分离法是利用一种特殊的半渗透膜分离水中离子和分子的技术,主要包括反渗透(ＲＯ)、纳滤(ＮＦ)、超滤(ＵＦ)、微滤(ＭＦ)等。膜分离过程具有节能、高效的优点,是一种发展较快的高新污水处理技术。液膜法除酚技术在我国发展迅速,目前该法主要用于焦化废水、双酚Ａ废水等的治理上,是一项快速、高效和节能的新型分离技术。液膜法处理含酚废水常用的表面活性剂有Ｓｐａｎ80、ＬＭＳ2、兰113等。2.5.1.4吸附法吸附法处理废水,是利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质,使废水得到净化。在原生物脱酚设备的基础上,用向二沉池中投加絮凝剂和新增焦炭、活性炭吸附塔等设备的方法对焦化废水进行深度处理,使废水中的ＣＯＤｃｒ去除率达80%～90%。利用斜发沸石处理氨氮废水,在废水浓度ｐＨ=5的条件下,平均全交换容量达到12.96ｍｇｇ沸石,且交换容量随ｐＨ值的增大而降低。处理后废水浓度由246ｍｇＬ降到21.3ｍｇＬ,氨氮去除率达91.3%,达到了国家标准。采用两种洗脱剂(氯化钠溶液和氧化钙乳液)进行。洗脱吸附剂还可与其中国城镇水网他方法连用,如生物法与吸附剂相结合、ＰＡＣＴ法等。常用吸附剂有活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。这种方法处理成本高,吸附剂再生困难,不利于处理高浓度的废水。2.5.1.5普通活性污泥法利用微生物处理高浓度的焦化废水,不失为一条理想的途径,而活性污泥法是其中的主要方法之一。www.chinacitywater.org其作用的基本原理是利用污泥体系中旺盛的微生物代谢活动氧化分解有机污染物,使污水净化。焦化污水成分复杂,含酚、氰等对环境危害较大的物质,也是较难处理的工业废水之一,生化处理的效果有时不尽人意,能否通过对活性污泥的生物学研究和通过引入、驯化高效降解菌株来改造它的生物区系构成,以提高处理系统的效率,是值得尝试的。n活性污泥法,是废水处理中应用最广泛的生化操作。经过许多试验和改进,今天已有很多活性污泥法的变种在使用。该处理工艺由曝气池,二次沉淀池、曝气系统、污泥沉淀池,鼓风机和污泥回流系统等设施组成。焦化废水经初次沉淀池,再从二次沉淀池底部回流的污泥同时进入曝气池,通过曝气,活性污泥呈悬浮状态,并与废水充分接触。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附,而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养,代谢转化为生物细胞,并氧化成为最终产物(主要是ＣＯ2)。非溶解性有机物需先转化为溶解性有机物而后才被代谢和利用,废水由此得到净化。此工艺能将焦化废水中的酚、氮等有效地去除,但对焦化废水中的氨氮,特别是有机氮的降解效果极差,ＮＨ3-Ｎ在200ｍｇ/Ｌ左右,ＣＯＤｃｒ在300ｍｇ/Ｌ左右。2.5.1.6Ａ/Ｏ法(缺氧-好氧)Ａ-Ａ/Ｏ工艺,由三段生物处理装置组成,根据微生物存在形式不同,Ａ-Ａ/Ｏ工艺又包括活性污泥法和生物膜法。ＡＯ处理工艺的实验室研究始于20世纪80年代末。常规活性污泥法脱氮能力差,若创造适宜的条件,培养富有亚硝化菌、硝化菌的活性污泥,ＮＨ3—Ｎ先氧化成ＮＯ2-,再氧化成ＮＯ3-,然后,再利用反硝化菌使硝酸盐,亚硝酸盐还原为氮气,达到氨氮无害化,这就是Ａ/Ｏ法。影响ＡＯ法普遍推广的因素很多,其中中国城镇水网有水力停留时间长(约30ｈ左右)、回流比大、投资和运行费用高等,活性污泥一旦受到冲击,需要较长时间才能恢复。2.5.1.7Ａ2Ｏ法(厌氧-缺氧-好氧)Ａ2Ｏ法是在ＡＯ法的基础上改进而发展起来的工艺。通过实验研究表明,在ＡＯ法中增加一个厌氧段可以减轻后续反硝化-硝化系统中ＮＯ2Ｎ的积累,由于酸化(厌氧)作用将一部分难降www.chinacitywater.org解的有机物转化为易降解的有机物,提高了可生化性,为缺氧段提供了较好的碳源。对ＣＯＤＣｒ的去除率可达80%以上。废水经Ａ2Ｏ系统处理后,毒性大大降低(相当于0.023ｍｇＬ氯化汞的毒性)。众多实验表明,反硝化-硝化工艺对于降低出水ＣＯＤ、ＮＨ3Ｎ浓度是n一种行之有效的工艺。除厌氧(Ａ1)或缺氧(Ａ2)—好氧(Ｏ)工艺外,还有Ａ和Ｏ的各种组合:Ａ1Ａ2Ｏ(或者写成Ａ2Ｏ)、ＡＯＡＯ、ＡＯＯ(或者写成ＡＯ2)工艺等。目前,普遍认为Ａ1Ａ2Ｏ工艺是处理焦化废水较好的一种工艺,也适合现有焦化处理设施的改造。ＭｉｎＺｈａｎｇ等对Ａ1Ａ2Ｏ工艺与Ａ2Ｏ工艺的比较实验表明;Ａ1Ａ2Ｏ工艺在ＮＨ3Ｎ去除和反硝化方面均优于Ａ2Ｏ工艺,特别是反硝化率方面Ａ1Ａ2Ｏ工艺是Ａ2Ｏ工艺的两倍。2.5.1.8序批式活性污泥法ＳＢＲ是近年来开发的活性污泥新工艺,它在同一反应器内,通过程序化控制充水、曝气反应、沉淀、排水、排泥等五个阶段,顺序完成缺氧、厌氧和好氧过程,实现对废水的生化处理。实践证明ＳＢＲ工艺用于处理高浓度和难降解的有机物及生物脱除氮、磷、硫时,均可获得比常规活性污泥法好得多的出水水质。用ＳＢＲ工艺处理焦化废水结果表明,采用曝气段前后各进行一段缺氧处理的方式比采用其他方式(前置反硝化和后置反硝化)脱氮效果更好。4ｈ的缺氧处理可使进水中的一些基质储存在生物体中,从而导致在第二次缺氧阶段进行反硝化。在以上条件下,ＮＨ3—Ｎ和ＣＯＤｃｒ的去除率分别为82.5%和65.2%。16ｈ的曝气显著降低了甲酚、3,4—二甲酚和2—喹琳乙醇的浓度,但喹琳、异喹琳、吲哚和甲基中国城镇水网喹琳的去除不明显。目前,人们对焦化废水生物脱氮的研究主要集中于厌氧十缺氧/好氧(Ａ—Ａ/0)和序批式间歇反应器(ＳＢＲ)工艺。与普通生化处理工艺相比,它不仅能去除废水中的氨氨污染物,而且ＣＯＤｃｒ等指标也有了改善。2.5.2焦化废水处理新技术2.5.2.1湿式氧化技术www.chinacitywater.org催化湿式氧化技术一般在高温(150℃～350℃)、高压(5ＭＰａ～20ＭＰａ)操作条件下,通过催化剂的作用,液相中用氧气或空气作为氧化剂,氧化水中呈溶解态或悬浮态的氨氮和有机污染物,最终转化成无害物质Ｎ2和ＣＯ2排放。其特点是净化效率高,流程简单,占地面积少。该技术开始于20世纪70年代,日本大坂煤气公司已完成了该项目的n半工业化试验。我国在这一领域的研究也比较早,1987年到1992年间,鞍山焦耐院与中科院大连化物所合作,成功地研制出双组分的高活性催化剂,对高浓度的含氨和有机物焦化废水具有极佳的处理效果。杜鸿章等研制出适合处理焦化厂蒸氨、脱酚前浓焦化废水的湿式氧化催化剂,该催化剂活性高,耐酸、碱腐蚀,稳定性高,适用于工业应用,对ＣＯＤｃｒ及ＮＨ3Ｎ的去除率分别为99.5%及99.9%。就技术和经济方面对催化湿式氧化技术处理焦化废水分析,表明利用该技术处理焦化废水技术上可行且具有较好的综合效益。然而催化湿式氧化技术在工业化过程中也面临催化剂溶出、反应设备材质要求高和催化剂的价格昂贵等问题。2.5.2.2用含低浓度ＳＯ2的烟气处理焦化废水在锅炉烟道气处理焦化剩余氨水工艺中,废水在喷雾塔中与烟道气接触并发生物理化学反应。废水全部汽化,烟道气中ＳＯ2和废水中的ＮＨ3及塔中的Ｏ2发生化学反应生成(ＮＨ4)2ＳＯ4。吸附在烟尘上的有机污染物在高温焙烧炉或锅炉炉膛内进行无毒化分解,从而整个过程实现了废水的零排放,并对大气环境不构成污染。该工艺“以废治废”,不仅处理效果好,还具有投资省、运行费用低的优点。用含低浓度ＳＯ2的烟气处理焦化废水,可以在脱除ＳＯ2的同时脱除废水中的酚、氰化物、氨氮及苯等污染物,从而达到以废治废的目的。烟气处理焦化废水实质上是利用烟气的热量,在反应塔内通过传热反应起中国城镇水网到汽化废水水分的作用。废水中的有机物除了氧化分解外,几乎被烟气中的粉煤灰或粉尘吸附,排入大气中的污染物占废水中污染物总量的比例大约分别是:氨氮1%、酚类3.6%、氰化物3%。该方法投资省,运行费用低,不产生二次污染,处理后的烟气达标排放,具有可观的经济效益和社会效益。超临界水氧化法超临界水是指温度和压力都高于其临界点的水,当温www.chinacitywater.org度高于临界温度374.3℃,压力大于临界压力22.1ＭＰａ时,水的性质发生了很大的变化,水的氢键几乎不存在,具有极低的界电常数和很好的扩散、传递性能,具有良好的溶剂化特征。该法在20世纪80年代初由美国学者Ｍｏｄｅｌｌ提出,在很短的时间内,废水中99%以上的有机物能迅速被氧化成Ｈ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2和其它无害小分子。在国外,此项技术受到n了特别的重视,在国内,该项研究尚处于起步阶段。2.5.2.3利用烟道气处理焦化剩余氨水或焦化废水为了彻底解决焦化废水的污染问题,采用一种与生化法截然不同的处理技术,即利用烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水。在锅炉烟道气处理焦化剩余氨水工艺中,废水在喷雾塔中与烟道气接触并发生物理化学反应。废水全部气化,烟道气中ＳＯ2和废水中的ＮＨ3、及塔中的Ｏ2发生化学反应生成(ＮＨ4)2ＳＯ4吸附在烟尘上的有机污染物在高温焙烧炉或锅炉炉膛内进行无毒化分解,从而整个过程实现了废水的零排放,并对大气环境不构成污染。该工艺“以废治废”,不仅处理效果好,还具有投资省、运行费用低的优点。2.5.2.4等离子体处理技术我国90年代初就开始了用高压毫微秒脉冲放电等离子体技术对难降解有机废水进行处理的研究工作,曾经研究过印染废水、含苯和硝基苯废水的处理效果。利用毫微秒级脉冲放电处理废水的原理是:在毫微秒高压脉冲作用下,气体间隙产生放电等离子体,放电等离子体中存在大量高能电子,这些高能电子作用于水分子产生大量的水合电子、ＯＨ、Ｏ等强氧化基团来氧化水中有机物,从而达到降解有机物的目的。现阶段结果表明:焦化废水经脉冲中国城镇水网放电处理后,有机物大分子被破坏成小分子,废水的生物降解性大为提高,进一步用活性污泥法处理后,水中氰化物、酚及ＣＯＤｃｒ浓度均有降低。2.5.2.5超声波法利用超声波降解水中的化学污染物,尤其是难降解的有机污染物,是近年来发展起的一项新型处理技术。www.chinacitywater.org超声波由一系列疏密相间的纵波构成,并通过液化介质向四周传播,当声能足够高时,在疏松的半周期内,形成空化核,空化核的寿命约为0.1μｓ,它在爆炸的瞬间可以产生大约4000Ｋ和100ＭＰａ的局部高温高压环境,并产生速度约110ｍ/ｓ、具有强烈冲击力的微射流,这种现象称为超声空化。这些条件足以使得有机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分n解或自由基反应。近年来的研究表明,包括卤代脂肪烃、单环和多环芳烃及酚类物质等都能被超声波降解。超声波的频率和通氧量是影响有机物降解的主要因素。2.5.2.6辐照法辐照法技术的反应机理,是当射线或高能电子束射入水溶液中,水分子就会被电离或激发而形成离子,激发态分子等,接着这些辐射产物向周围介质扩散。一部分会与其它离子复合生成分子或次级辐射产物,另一部分扩散到周围水溶液中,可自然反应以及传递能量,这一过程在7ｓ～10ｓ内完成。辐照产生的水化电子和自由基会立即与有机污染物结合,使有机污染物得以降解。采用60Ｃｏ辐射处理含酚废水,去除率随辐照时间的延长而提高,当苯酚浓度较低时,去除效果较好,加入一定的Ｈ2Ｏ2可使苯酚的去除率达到100%。国内绝大多数的焦化及煤气厂对这种水处理方法是将上述方法按不同的方式组合,能更有效地、更多地去除污水中的有机污染物,且进一步提高了污水的出水质量,使出水水质甚至可以达到工业用水的标准。2.5.2.7纷顿试剂法传统的废水处理过程如空气解吸、蒸汽解吸、炭吸收、生物处理等过程是非常有效的,但每一过程均有其局限性。Ｆｅｎｔｏｎ试剂是由Ｈ2Ｏ2和Ｆｅ2+混合得到的一种强氧化剂,由于其能产生氧化能力很强的·ＯＨ自由中国城镇水网基,在处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水时,具有反应迅速,温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点。因此,近30年来越来越受到国内外环保工作者的广泛重视。为了寻求一种行之有效的焦化废水处理新技术方法，利用Ｆｅｎｔｏｎ氧化预处理联合活性炭吸附后续处理,以焦化废水的ＣＯＤ为考察指标,通过研究Ｈ2Ｏ2投加量、ｐＨ值、反应时间、[Ｆｅ2+]/[Ｈ2Ｏ2](摩尔比)等www.chinacitywater.org因素对Ｆｅｎｔｏｎ氧化预处理阶段处理效果的影响,确定Ｆｅｎｔｏｎ氧化预处理阶段的操作条件;通过研究活性炭投加量、活性炭吸附时间、ｐＨ值等因素对后续活性炭吸附阶段处理效果的影响,确定活性炭吸附阶段的操作条件.Ｆｅｎｔｏｎ试剂氧化作为前处理,而将活性炭吸附法作为后续处n理,即采用Ｆｅｎｔｏｎ技术处理焦化废水,取得了良好的效果.中国城镇水网www.chinacitywater.orgn第三章焦化废水处理方法实验综述3.1吸附-氧化法处理焦化废水试验本实验直接用活性炭对曝气池前的均和池中废水进行吸附处理,这样在较高的平衡浓度下,也便于充分发挥活性炭的大吸附容量。未被吸附的残余有机物及氰化物、硫化物等无机污染物,再用Fenton试剂氧化,可大大降低Fenton试剂的耗用量。吸附饱和的活性炭用H2O2作氧化剂,可得到良好的再生,且再生过程不会产生二次污染。3.1.1试验方法3.1.1.1废水水质实验所用废水外观呈黄棕色,略显浑浊,放置后呈棕褐色,有较强烈异味。pH=7.71,浊度为241mg/L,COD为1173mg/L。3.1.1.2仪器及试剂30%H2O2(AR);(NH4)2Fe(SO4)2(AR);自制聚硅硫酸铝,其中,c(Si)=c(Al)=0.05mol/L;粉末状活性炭,市售。DBJ-623型定时变速搅拌机;pHS-25C型酸度计;HH-5型化学耗氧量测定仪;SHZ-D循环水式真空泵;六联电热恒温水浴锅。3.1.1.3实验方法(1)吸附实验方法用烧杯量取一定量焦化废水,加入活性炭,在中国城镇水网DBJ-623型六联搅拌机上边搅拌边吸附,搅拌速度为140r/min,吸附时间为30min。将吸附后水样置于布氏漏斗中,用SHZ-D型循环水式真空泵进行抽滤,滤液的CODCr用HH-5型化学耗氧量测定仪测定。(2)氧化实验方法www.chinacitywater.org实验在250mL烧杯中进行。取250mL活性炭吸附后水样,调pH放入恒温水浴中加热到设定温度,加入一定量金属离子催化剂Cu2+或Fe2+,一次性加入体积分数为30%的H2O2溶液,搅拌。待氧化反应完成后,稍冷片刻,调节水样的pH在7.6左右,投加2.5mL自制聚硅硫酸铝进行混凝沉降。混凝时,先快搅(150r/min)1min,再慢搅(50r/min)5min,静置30min后,取上清液测CODCr。n3.1.2结果与讨论(1)吸附实验a.pH对活性炭吸附的影响废水pH不同时,活性炭的吸附效果(活性炭用量为2g/L)见图1。由图1可知,废水pH在5.0～8.9范围内时,活性炭的吸附效果较好,且变化不大。所取焦化废水pH为7.71,恰好在此范围内,因此,可直接取焦化废水进行吸附实验。从图1还可看到,废水的pH在酸性范围时,经活性炭吸附后,出水pH增大;废水的pH在碱性范围时,经活性炭吸附后,出水pH减小。这可能是因为活性炭含有活性羟基CACO,在酸性或中性溶液中离解生成OH-,而在碱性溶液中离解生成H+所致。活性炭的这一特性为实际处理带来了方便。中国城镇水网b.活性炭用量对COD去除率的影响用6个200mL烧杯,各量取200mL焦化废水,分别投入不同量的活性炭进行吸附实验,结果如图2所示。www.chinacitywater.orgn可见,活性炭用量在2g/L以上时,COD去除率即趋于稳定,但只有70%左右。(2)废水的二次吸附实验废水经活性炭一次吸附后,虽色度明显降低,但残余COD仍较高。为了进一步降低COD,又对废水进行了二次吸附实验:取200mL经3g/L活性炭吸附过的水样(COD为352mg/L),加入0.6g活性炭,吸附30min后,测得COD为327mg/L。显然,二次吸附的效率很低,这可能是由于一次吸附后的残余物多为还原性离子态无机物,如氰化物、硫化物等所致。大量实验证明,H2O2在过渡金属离子催化作用下,对各类废水都能获得良好的处理效果。(3)氧化实验H2O2-Cu2+催化氧化正交实验采用三因素二水平正交实验。实验条件:氧化前废水COD为394mg/L,pH为3.08,反应时间为1.0h。中国城镇水网正交实验方案及结果如表1所示。www.chinacitywater.org从表1可以看出,用Cu2+作催化剂,COD去除率很低。Cu2+如果随出水排放还会造成污染。(4)H2O2-Fe2+催化氧化正交实验n采用三因素二水平正交实验。实验条件同正交实验方案及结果如表2所示。表2表明,Fe2+与H2O2所组成的Fenton试剂在加热条件下氧化效果很好,COD去除率能达到89%左右。与3号方案相比,2号方案的残余COD仅比3号高0.9mg/L,而H2O2的用量却小一倍,虽然Fe2+的用量要大1倍,但Fe2+与H2O2相比,价格低廉,故选择2号方案作为最佳氧化方案。3.2Ａ2Ｏ法(厌氧-缺氧-好氧)试验3.2.1实验方法3.2.1.1试验废水的水质和水量焦化废水中COD、NH3-N含量很高,有机成分复杂给生物降解带来很大困难,污水主要来源于三个方面:(1)剩余氨水;(2)煤气终冷冷却水;(3)煤气城市管网冷凝水及其它。废水水质水量见表1。中国城镇水网www.chinacitywater.org33.2.1.2工艺流程及说明高浓度的焦化废水经生物和化学两步处理,出水可达到国家GB8978-1996一级排污标准。第一步是生物处理,即利用好氧、硝化、厌氧、反硝化工艺对废水中的n有害物质降解的过程。其主要内容包括:焦化废水经预处理除油池除油和调节pH值后,进入厌氧和欠氧池。在此利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧的条件下进行反硝化降解有机污染物。然后,经过一次沉淀池将泥水分离,污泥回到欠氧池,污水进入好氧曝气池。在此利用好氧菌在充足的溶解氧条件下,将有机物降解,出水进入二次沉淀池,泥水分离,污泥打回好氧池,出水的一部分回到欠氧池,另一部分回到厌氧池,还有一部分进入化学处理阶段。生物处理池的工艺参数列于表2。生物处理后,出水的pH值一般在7左右。由于废水中含有极难降解的化合物,微生物不能对COD、氨氮等高浓度物质全部降解,所以出水颜色很深。因此,又采用了化学处理法处理生化出水,其主要内容有:在生物处理后的出水中,加入石灰溶液,使pH=12.0,缓慢搅拌一小时,沉淀过滤,将滤液喷淋曝气1～2天,在喷淋过程中需调节pH=12.0,保持溶解氧处于饱和状态。这样氨氮等有害物质就降到了国家GB8978-1996一级排污标准。生物处理池的工艺参数列于表2。如果喷淋曝气后的出水COD还不能达到国家GB8978-1996一级排污标准,可再加入活性炭(加入量按每公升废水1g～2g活性炭计)搅拌接触,沉淀过滤后出水各项指标完全达到国家GB8978-1996一级排污标准。中国城镇水网www.chinacitywater.orgn3.2.1.3试验设施及规模本试验主要设施有:三个规格相同的厌氧池,每个容积为190×190×33720mm;一个容积为360×190×585mm的欠氧池和一个容积为750×250×3585mm的好氧池,每天大约可处理10L高浓度焦化废水。本试验从设备安装到污泥训化、工艺调试,历经三个月时间,稳定运行三个月,出水各项指标都中国城镇水网达到国家GB8978-1996一级排污标准。3.2.1.4试验结果及影响焦化废水处理工艺的因素(1)试验结果在正常的中试实验条件下,试验结果见表3。www.chinacitywater.orgn(2)pH值的影响pH值是影响废水生物处理工艺的重要因子。在脱氮处理过程中,硝化反应要消耗废水中的碱度,使pH值下降;而在反硝化阶段,由于产生一定量的碱度,又可使pH值有所上升。虽然采用前置反硝化的脱氮工艺,但反硝化阶段所产生的碱度也不能弥补硝化阶段所消耗的碱度,从而使系统的pH值下降。因此应根据生产情况调节pH值。厌氧阶段pH值保持在8.5～9.0之间。在此期间,最适宜反硝化菌的生长,反硝化速率较快。温度的控制在适宜温度范围之内,COD和NH3-N去除率随温度升高而增加。最佳温度应控制在30℃±5℃,温度过高过低都会使硝化和反硝化速率降低。温度过高,硝化菌、反硝化菌大量死亡;温度过低,对硝化菌、反硝化菌又有强烈的抑制作用。中国城镇水网(3)溶解氧的影响溶解氧含量的高低,直接影响处理工艺中好氧菌和厌氧菌的含量和分配比例,影响整个处理工艺对氮的去除率。硝化过程需要消耗大量的氧,氧的多少将直接影响NH3-N的硝化效率。理论上氧化1mg氮需要4.57mg氧,我们选择好氧池混合液溶解氧维持在3mg/L～5mg/L之间。www.chinacitywater.org反硝化阶段以NOx作为氧化剂,不需要太多的氧,氧太多将抑制NOx的还原。所以厌氧池为全封闭式,进行无氧反硝化。欠氧池在搅拌状态,溶解氧小于0.5mg/L下进行反硝化反应。(4)碳氮比的影响在硝化过程中,较低的COD和较低的碳氮比较好。碳氮比高则抑制硝化菌n的活性。只有将COD降到一定程度后,硝化菌才能从被抑制中活跃起来。所以在硝化过程之前,先利用厌氧处理。而反硝化过程必须具有一定的碳氮比,反硝化菌利用系统的碳源将硝化产物NO-2和NO-3还原为N2。因此碳源是否充足,将直接影响硝化和反硝化效果。理论上碳氮比为2.86时,碳源就可满足反硝化的需要。实验证明,我们选择进出水COD和NH3-N差值比大于3就能较好完成反硝化反应。回流比的控制对厌氧—欠氧—好氧这种前置反硝化的工艺而言,混合液的回流是使工艺获得脱氮的先决条件。在前置反硝化工艺中,混合液回流比越大,氮的去除率越高。但回流比也不能太高,否则引起厌氧池溶解氧增高,并且回流溶液多,增加了动力消耗,不经济。总结以上各方面原因,选择回流比R=3较适合实际生产。总回流比与氮的去除率的关系见表4。(5)化学处理法中的影响因素在化学处理法中,加药量、搅拌时间、曝气喷淋时间等,都对COD和NH3-N的处理效果影响很大。喷淋曝气时间对NH3-N去除率的影响很大。喷淋曝气时间越长,NH3-N的脱除效果越好中国城镇水网。但时间太长,动力消耗大,选择喷淋曝气1～2天,出水NH3-N可达国家GB8978-1996一级标准。pH值对NH3-N去除的影响pH值随着喷淋曝气时间的延长而下降,在一定的喷淋曝气时间内,改变pH值对NH3-N去除率的影响如表5。由表5可知在pH=12时喷淋曝气NH3-N去除率最好,而且最经济,所以在喷淋过程中需要调节pH=12。www.chinacitywater.orgn3.2.2实验结论采用厌氧—欠氧—好氧的生物处理法结合化学处理法处理焦化废水,该处理法工艺流程简单,操作方便,运行稳定。它对水质、水量变化大且有害物质含量高的焦化废水的处理是一种行之有效的方法,是焦化废水COD、NH3-N出水达标的途径之一。3.3ＳＢＲ反应系统试验本方法实验对象为焦化废水。先通过缺氧反应提高焦化废水的可生化性,再进入ＳＢＲ反应系统,并通过调节工艺参数,从中确定最佳的工艺控制条件。3.3.1.试验方法所用污泥及废水均来自某钢铁公司,水质如表1(单位:ｍｇ/Ｌ)中国城镇水网由于氨氮的浓度太高,生物法难以适应,因此在缺氧工艺前采用压缩空气www.chinacitywater.org曝气吹脱。(1)吹脱对ＮＨ3-Ｎ的影响取四只1000ｍＬ烧杯,各装700ｍＬ焦化废水原水,ｐＨ=9.4,其中三只分别用10%的ＮａＯＨ溶液调节ｐＨ为9.6、9.8、10.0,曝气量为1Ｌ/ｍｉｎ。n(2)吹脱对ＣＯＤ的影响用1000ｍＬ烧杯取700ｍＬ原水,10ｈ和24ｈ后分别取样,测定ＣＯＤ的变化。曝气量为1Ｌ/ｍｉｎ。缺氧及ＳＢＲ工艺工艺流程如图1、图2。缺氧反应采用软性填料挂膜把污泥固定,焦化废水从缺氧反应柱底部进水,顶部出水,通过流量计控制停留时间。缺氧柱体积为6Ｌ。ＳＢＲ反应使反应柱内泥水体积控制为30Ｌ。曝气量为20Ｌ/ｍｉｎ。中国城镇水网www.chinacitywater.org分析方法在试验过程中,由于酚、硫化物、氰化物等在处理过程中较容易达标,n因此在本试验中重点以ＣＯＤ和氨氮为分析目标。3.3.2试验结果与讨论(1)曝气吹脱试验吹脱对ＮＨ3-Ｎ的影响从图3、图4可见,吹脱对于ＣＯＤ影响不大,24ｈ去除率仅为6.4%,挥发作用对有机物去除效果的影响可以忽略不计;但通过曝气,在10ｈ之内能够吹脱掉大部分的ＮＨ3-Ｎ,调高ｐＨ虽然有利于吹脱ＮＨ3-Ｎ,但溶液ｐＨ却难以降低,仍然需要用酸调低ｐＨ,所以在试验中采用原水直接吹脱,曝气容器为20Ｌ,曝气量为20Ｌ/ｍｉｎ。(2)缺氧反应段不同停留时间对去除效果的影响将焦化废水曝气10ｈ,然后稀释2倍,进水16Ｌ,停留时间用液体流量计控制。从图5可见,随着缺氧停留时间的增加,ＣＯＤ和ＮＨ3-Ｎ的去除率随之提高,当停留时间在(8～10)ｈ时,ＣＯＤ去除率提高较快,随后增幅趋缓;ＮＨ3-Ｎ的去除率基本上在6ｈ之后趋于稳定。（3）不同进水浓度对去除效果的影响从图6可见,随着进水浓度的增加,ＣＯＤ与ＮＨ3-Ｎ的去除率降低,但是当进水浓度为50%～75%时(ＣＯＤ1000～1500ｍｇ/Ｌ,氨氮1000ｍｇ/Ｌ以下),ＣＯＤ仍然可以保持较高的去除率。中国城镇水网（4）ＳＢＲ反应段处理不同曝气时间对ＳＢＲ去除效果的影响从图7可见,12ｈ与24ｈ的去除率差别不大,这是因为到了末期,系统中营养物质已经很少,ＣＯＤ<200ｍｇ/Ｌ,微生物活性已大大降低,这时氨氮>200ｍｇ/Ｌ,基本上是生物降解的极www.chinacitywater.orgn中国城镇水网限值。www.chinacitywater.orgn中国城镇水网www.chinacitywater.orgn（5）不同进水浓度对ＳＢＲ去除效果的影响ＳＢＲ反应曝气10ｈ,沉降2ｈ,改变进水浓度,结果见图8。去除率并不高,当进水浓度ＣＯＤ1100ｍｇ/Ｌ、ＮＨ3-Ｎ668.0ｍｇ/Ｌ,ＣＯＤ与ＮＨ3-Ｎ的比例接近2:1,去除效果较好,ＣＯＤ与ＮＨ3-Ｎ的去除率分别达到83.1%、56.55%。中国城镇水网www.chinacitywater.orgn（6）污泥沉降性能试验对于ＳＢＲ反应系统,经缺氧出水后,同处理12ｈ(曝气10ｈ,沉降2ｈ),污泥的沉降性能直接影响到ＣＯＤ的去除效果。从图9可见,ＣＯＤ、ＮＨ3-Ｎ的去除率随着ＳＶＩ值的上升而提高,但是当ＳＶＩ值超过100以后,污泥浓度的增加对于ＣＯＤ去除率的影响已经不大。在本试验中,污泥浓度一般控制在(2.7～3.0)ｇ/Ｌ之间。（7）ＳＢＲ与缺氧-ＳＢＲ处理效果的对比试验中国城镇水网从图10可见,经过缺氧预处理后,无论是ＣＯＤ还是ＮＨ3-Ｎ的去除率都有较大提高。经过缺氧预处理之后,使得部分难生物降解的有机物酸化,提高了废水的可生化性,Ａ-ＳＢＲ的ＣＯＤ去除率较ＳＢＲ的提高了13.2%;在缺氧段,氨氮发生反硝化反应,实际形成了ＡＯＡ反应系统,使得反硝化和硝化反应交替进行,较之ＳＢＲ提高了44.67%。www.chinacitywater.orgＶ=ＱＳ=336060×2.8×0.15×15=8.89ｍ/ｓ根据再生噪声半径经验公式:ＬＡ=(18±2)+60ｌｇＶ则可求得再生噪声为:ＬＡ=(18±2)+60ｌｇＶ=(18±2)+60ｌｇ8.89=(18±2)+56.9(ｄＢ)从上可以看出,扩散器出口噪声在77ｄＢ以内,正好满足要求。3.4超声辐照-活性污泥联合处理焦化废水实验n3.4.1水质模型本实验采用高浓度有机工业废水的CODCr水质模型,研究焦化废水在经超声辐照2活性污泥法联合处理后,废水中CODC的降解效果,寻求去除焦化废水中难降解有机物的有效新方法.CODCr水质模型见图1所示。图1中,SS,O:废水中易生物降解有机物的量(mg/L);XS,O:废水中难生物降解有机物的量(mg/L);SI,O:进水中惰性有机物的量(mg/L);SI,e:出水中惰性有机物的量(mg/L).高浓度有机工业废水的CODCr水质模型将高浓度难降解有机工业废水的总有机物CODCr大致分为3个部分,即易生物降解中国城镇水网有机物CODCr的量。难生物降解有机物CODCr的量(这2项统称为可生物降解有机物CODCr的量)和惰性有机物CODCr的量(不能被生物降解的有机物CODCr的量)。其目的是通过高级氧化过程与活性污泥法组合处理后提高焦化废水中易生物降解有机物CODCr的量,减少难生物降解有机物CODCr的量和惰性有机物CODCr的量。3.4.2实验装置及方法www.chinacitywater.org试验装置如图2所示.取一定体积废水配制成500mL体积的所需浓度的反应液,装入石英玻璃反应器,用于超声辐照研究经超声波辐照后的反应液,再加活性污泥进行充分曝气(曝气时间为24h)超声发生器频率为18kHz,声强=11914kW/m(对应电功率135W,声功率P=014@135W=54W)。试验过程中不调n节反应液的pH值,不控离子强度;反应体系温度控制在25e-26e左右;在超声辐照过程中向反应液中进行空气连续曝气,保持反应液处于氧气饱和状态。反应体积为500mL,反应器不密封.每60min取一次样(取样体积依浓度而定,一般为10mL),装入100mL的棕色容量瓶中,供分析测定.CODCr用重铬酸钾法,DO用手提多参数测试计测定。3.4.3实验结果及分析3.4.3.1活性污泥法对焦化废水中有机物的降解(1)惰性有机物测定取初始CODCr浓度为807mg/L的焦化废水反应液,体积为500mL,初始pH中国城镇水网值为8117,加100mL沉降30min后的活性污泥,充分曝气24h,测定其残余CODCr为443185mg/L,即焦化废水中惰性有机物的量为443185mg/L,其CODCr降解率为45%。(2)易降解有机物的量取初始CODCr浓度为807mg/L的焦化废水反应液,反应液的体积为500mL,初始pH值为8117,加100mL经沉降30min后的活性污泥,采用连续搅拌间歇www.chinacitywater.org式曝气,测定其耗氧速率曲线,其结果如图3。n从图3耗氧速率曲线可以看出,原始焦化废水耗氧速率在整个降解过程中无太大变化,可以近似地认为其变化为0,根据国际水质模型的耗氧速率理论,可以认为废水中能被生物降解的易降解有机物的量为0。(3)活性污泥法对焦化废水中有机物的降解效果根据以上2项的测定,可以得到焦化废水中总的有机物的含量为807mg/L,其中易被生物降解的有机物的含量为0,难生物降解的有机物的含量为363115mg/L,而不能被生物降解的惰性有机物的含量为443185mg/L.其总CODCr的降解率为45%,其平衡图见图4所示。中国城镇水网www.chinacitywater.org3.4.3.2超声波辐照2活性污泥法对焦化废水中有机物的降解作用(1)溶解气体对CODCr降解效果的影响在焦化废水CODCr初始浓度为807mg/L,初始值为8117,超声声强为11914kW/m2条件下选择空气作为溶解气体,在焦化废水超声降解中向反应n液中曝空气,与未进行曝气的降解效果对比,考察溶解气体对焦化废水中CODCr的降解效果的影响.试验结果见图5。从图5可见,向反应液中曝空气可以明显提高废水中有机物的降解效果.焦化废水反应液经超声辐照240min,单独超声条件下有机物CODCr的降解率为2715%;同时曝气同时超声条件下其有机物CODCr降解率为65%;而单独曝气的条件下其有机物CODCr的降解率仅为41.5%.这是因为向反应液中充分曝气有利于超声空化过程产生更多的OH和H2O2,反应有利于废水中有机物的降解。(2)溶液初始浓度对CODCr降解效果的影响配制CODCr初始浓度分别为807!1903和2980mg/L的反应液,3种反应液的初始pH值均为8117,声解过程中以空气曝气.经声强为11914kW/m2的中国城镇水网超声辐照240min,焦化废水中CODCr降解效果见图6。www.chinacitywater.orgn从图6可以看出,初始浓度对焦化废水CODCr的超声降解效果影响显著,2初始浓度低有利于废水中有机物的降解。经声强为11914kW/m的超声辐照240min,初始浓度分别为2190和2980mg/L的降解率分别为42%和28%。值得注意的是,虽然初始浓度低时降解速率快,但是去除总量还是初始浓度高时的比较高。经240min超声处理,初始浓度为1903和2980mg/L的CODCr的去除总量分别为262128mg，399163mg和41712mg.因为高浓度的有机物有更多的机会与空化泡气液界面上和本体溶液中的OH氧化降解。这与前面的不同初始浓度下焦化废水中氨氮!凯氏氮和有机氮超声降解效果吻合。（3）声能密度对CODCr降解效果的影响中国城镇水网配制CODCr初始浓度为807mg/L的焦化废水的反应液,改变声能密度的333大小,其声能密度分别为180kW/m，90kW/m和54kW/m。反应液的初始pH值均为8117,声解过程中以空气曝气.在声功率为54W的条件下超声辐照240min,废水中CODCr的降解效果如图7所示.www.chinacitywater.orgn由图7可见:声能密度的大小对焦化废水中CODCr的超声降解效果影响3显著,声能密度大有利于废水中CODCr的降解.当声能密度为180kW/m，3390kW/m和54kW/m时,废水中CODCr降解率分别为77%，65%和52%.这是因为随着声能密度的增大,反应速率增大,从而提高了废水中CODCr的降解率。3.4.3.3超声波辐照2活性污泥法对焦化废水中有机物的降解作用(1)惰性有机物的测定取初始CODCr浓度为807mg/L的焦化废水反应液,反应液的体积为500mL,初始pH值为8117,经声强为11914kW/m2的超声波辐照240min后,再加100mL沉降中国城镇水网30min后的活性污泥,充分曝气24h,测定其残余CODCr为186mg/L。（2）易降解有机物的测定2取经声强为1914kW/m的超声波辐照240min后的焦化水反应液500mL,加100mL经沉降30min后污泥,采用连续搅拌间歇式曝气的方式,定其耗氧速率曲线,测定结果如图8。www.chinacitywater.orgn从图8可以看出,焦化废水经超声辐照预处理后,其耗氧速率随着时间的增大而逐渐减小,最后趋于平缓。算出S的面积为22155mg/L,根据国际水质模型的耗氧速率理论易降解CODCr的量为:CODCr=S1-YH式中,YH为细胞产率系数,在本研究所采用的试验条件下,应取YH=01625,于是:CODCr易=S1-01625=221551-01625=60113mg/L。(2)超声波2活性污泥法联合处理对焦化废水中有机物的降解效果根据以上2项的测定,应用水质模型的基本原理,初始CODCr为807mg/L的焦化废水经超声波辐照后,废水中有机物得到一定的降解,其残余CODCr为167mg/L,CODCr的降解率54%。经过超声辐照以后的焦化废水反应液,再加经沉降30min后的活性污泥100mL,充分曝气24h后,测定其中易降解有机中国城镇水网物的量为113mg/L,惰性有机物的量为186mg/L,难降解有机物的量为168mg/L,其总的CODCr的降解率可达81%.废水中有机物平衡见图9所示。与图4相比,焦化废水经超声辐照2活性污泥法联合处理后,其CODCr的降解率显著增加,而且焦化废水反应液在超声辐照过程中,废水中的有机物降解后转化为CO2和水,而经超声辐照后的反应液,其易降解有机物的量由原来的0增加为60113mg/L,而惰性有机物的量也有明显的减少,由原来的www.chinacitywater.org185mg/L减少至156mg/L,CODCr总降解率由45%升高到81%.由此说明,焦化废水经超声波处理后,不仅使废水中一些有机物得到降解,同时,经超声空化处理后,废水中一些难降解有机物转化为易降解有机物,惰性有机物转化为难降解有机物或易降解有机物,大大地提高了废水中可生物降解的有机物的n含量。研究发现,经超声波预处理后,废水中无亚硝酸盐氮(有生物毒性)产生,而且经超声波预处理后的反应液,加活性污泥后,其耗氧速率有明显的降低,由此说明,废水中易生物降解有机的量增加,部分惰性有机物转变为难生物降解有机物,出水中惰性有机物的量减少.经超声波预处理后的焦化废水对生物无毒性。3.5纷顿试剂催化氧化法处理焦化废水3.5.1纷顿试剂的作用原理纷顿试剂的实质是二价铁离子(Fe2+)和过氧化氢之间的链反应催化生成·OH自由基。三价铁离子(Fe3+)催化剂称为纷顿类试剂也能激发这个反应,这两个反应生成的·OH自由基能有效地氧化各种有毒的和难处理的有机中国城镇水网化合物。各种氧化剂的氧化能值见表1。由表1可见,·OH的氧化能力仅次于氟。纷顿试剂与有机分子之间的反应通过下列步骤的竞争反应开始。www.chinacitywater.orgn3.5.2过氧化物的光解紫外光是一种辐射能,虽然辐射是以波的形式传播,但作用时好象它能产生和提供离散量的能,称作量子。电磁能、辐射能的量子或光量子是从一个辐射源放射出来的,这些光量子的能量正比于辐射波的频率。在紫外光氧化过程,辐射能源是一盏高功率的紫外灯,它放射紫外线进入废水。当过氧化氢被紫外光激活后,反应产物是一个高反应性的·OH自由基,这个·OH基团迅速引发氧化链反应,最终有机化合物被分解为二氧化碳和水。过氧化氢在紫外光存在下分解为·OH自由基,可通过下列反应式描述。H2O2+hν2·OH同时形成了少量的HO2·基团。中国城镇水网H2O2+hνH·+HO2··OH和HO2·二者引发了自由基链反应使过氧化氢分解。·OH+H2O2HO2·+H2OH·+H2O2·OH+H2OHO2·+HO2·H2O2+O223.5.3用纷顿试剂处理焦化废水的工艺流程www.chinacitywater.org用纷顿试剂减少焦化废水中COD浓度的工艺流程描绘于图1。这个处理系统由均化、快速混合、过氧化氢氧化、絮凝、沉降、过滤和炭吸收等过程组成。首先废水被贮存在一个均化罐中,然后从均化罐流入一个快速混合罐,在此加入盐酸调节废水pH值大致为3.0。由于废水中钙的浓n度的升高,添加盐酸优于硫酸。亚铁离子也将以200mg/L的剂量加入混合罐。混合好的废水被泵到氧化罐,在此加入1700mg/L剂量的过氧化氢,在反应过程中大多数的有机物,包括COD污染物被氧化为二氧化碳和水,这样就降低了COD、BOD、TOC和酚化合物。经过pH调节和去除悬浮固体物后,废水通过充满颗粒活性炭的柱子。中国城镇水网活性炭柱被用作精处理步骤以保证出水质量在任何时候不致失常。在该系统产生的淤泥被泵送至一个过滤机,经压滤脱水后,拉出处理。采用紫外光、过氧化氢和催化剂处理焦化废水的工艺流程这个处理流程类似上述处理流程,但在该流程中有机分子被同时采用紫外光、过氧化氢和催化剂氧化。其工艺流程见图2。www.chinacitywater.org废水经均化后,被依次泵入三个紫外反应器,在进入紫外反应器前,盐酸被自动加入使pH值大致降为3.5,同时过氧化氢和催化剂也将被自动加入。过氧化氢和催化剂的用量被一个在线的控制装置控制,该装置可根据废水COD浓度增加而自动地增加二者的用量。n中国城镇水网www.chinacitywater.orgn第四章焦化废水处理方法对比焚烧法特别适合于处理高浓度有机及无机废水,使高浓度有机废水变成ＣＯ2和水蒸汽的少许无机物灰分,没有二次污染,ＣＯＤｃｒ去除率达99.5%以上,干净、彻底,不留后患。但同其它方法比,焚烧法设备投资及运行费用较高。混凝沉淀法工艺简单，运行管理方便。在废水处理领域较为常见。混凝处理对废水中有机物和部分无机物(如硫化物等)有去除效果,但对氨氮成分几乎没有作用,因此，其它工序须保证氨氮的出水质量。膜分离法的膜分离过程具有节能、高效的优点,是一种发展较快的高新污水处理技术。也是一项快速、高效和节能的新型分离技术。吸附法处理焦化废水,是利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质,使废水得到净化。这种方法处理成本高,吸附剂再生困难,不利于处理高浓度的废水。活性污泥法处理焦化废水其作用的基本原理是利用污泥体系中旺盛的微生物代谢活动氧化分解有机污染物,使污水净化。此法能将焦化废水中的酚、氮等有效地去除,但对焦化废水中的氨氮,特别是有机氮的降解效果极差。Ａ-Ａ/Ｏ工艺处理焦化废水有水力停留时间长(约30ｈ左右)、回流比大、投资和运行费用高等特点,但活性污泥一旦受到冲击,需要较长时间才能中国城镇水网恢复。Ａ2Ｏ工艺是处理焦化废水Ａ2Ｏ法是在ＡＯ法的基础上改进而发展起来的一种较好的工艺,也适合现有焦化处理设施的改造。对ＣＯＤＣｒ的去除率可达80%以上。废水经Ａ2Ｏ系统处理后,毒性大大降低。众多实验表明,反硝化-硝化工艺对于降低出水ＣＯＤ、ＮＨ3Ｎ浓度是一种行之有效的工艺。www.chinacitywater.org。Ａ2Ｏ工艺与Ａ2Ｏ工艺的比较实验表明;Ａ1Ａ2Ｏ工艺在ＮＨ3Ｎ去除和反硝化方面均优于Ａ2Ｏ工艺,特别是反硝化率方面Ａ1Ａ2Ｏ工艺是Ａ2Ｏ工艺的两倍。ＳＢＲ法催化湿式氧化技术处理焦化废水是近年来开发的活性污泥新工艺,ＳＢＲ工艺用于处理高浓度和难降解的有机物及生物脱除氮、磷、n硫时,均可获得比常规活性污泥法好得多的出水水质。与普通生化处理工艺相比,它不仅能去除废水中的氨氨污染物,而且ＣＯＤｃｒ等指标也有了改善。催化湿式氧化技术催化湿式氧化技术，特点是净化效率高,流程简单,占地面积少。然而催化湿式氧化技术在工业化过程中也面临催化剂溶出、反应设备材质要求高和催化剂的价格昂贵等问题。用含低浓度ＳＯ2的烟气处理焦化废水处理焦化废水可以在脱除ＳＯ2的同时脱除废水中的酚、氰化物、氨氮及苯等污染物,从而达到以废治废的目的。该方法投资省,运行费用低,不产生二次污染,处理后的烟气达标排放,具有可观的经济效益和社会效益。利用烟道气处理焦化剩余氨水或焦化废水，该工艺“以废治废”,不仅处理效果好,还具有投资省、运行费用低的优点。等离子体处理技术处理焦化废水，有机物大分子被破坏成小分子,废水的生物降解性大为提高,进一步用活性污泥法处理后,水中氰化物、酚及ＣＯＤｃｒ浓度均有降低。超声波法处理焦化废水，利用了超声波降解水中的化学污染物,尤其是难降解的有机污染物,是近年来发展起的一项新型处理技术。辐照法处理焦化废水，能更有效地、更多地去除污水中的有机污染物,且进一步提高了污水的出水质量,使出水水质甚至可以达到工业用水的标中国城镇水网准。纷顿试剂法处理焦化废水，由于其能产生氧化能力很强的·ＯＨ自由基,在处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水时,具有反应迅速,温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点。www.chinacitywater.orgn第五章实验部分翻译吸附-氧化法处理焦化废水试验3.1adsorptions-氧化法processingcokingwastewatertriesthisresearchstraighttotakeovertheuseoftheactivatedcharcoalthewastewatertocarryonadsorptionprocessingtotheaerationtankinfrontofwiththepondin,likethisalsoisadvantageousforinthehigherequilibriumconcentrationthefulldisplayactivatedcharcoalbigadsorptioncapacity.Nottheremainingorganicmatterandthecyanide,thesulfidewhichadsorbsandsoontheinorganicpollutants,againusestheFentonreagentoxidation,maygreatlyreducetheFentonreagenttoconsumetheamountused.AdsorbsthesaturatedactivatedcharcoaltomaketheoxidantwithH2O2,mayobtainthegoodregeneration,alsotheregenerativeprocesscannothavetwotimesofpollution(1)adsorbstestsa.pHtoactivatedcharcoaladsorptioninfluencewastewaterpHdifferentactivatedcharcoaladsorptioneffectactivatedcharcoalamountusedg/L)toseeFigure1.Mayknowbythepark,wheninwastewaterpHscope,theactivatedcharcoaladsorptioneffectalsothechangeisnotbig.ThepresentplacetakescokedwastewaterpH71,exactlyinthisscopetherefore,butstraightreceivesthecokedwastewatertocarryontheadsorptionexperiment中国城镇水网(2)thewastewatertwotimeadsorbsthesolidwastewaterafteranactivatedcharcoaladsorption,althoughthechromaticityobviouslyfellcausesbutremainingCODtobestillhigher.InordertofurtherreducesCOD,alsocarriedontothewastewatertwotimehasadsorbedsolid00mLthegreeng/Lactivatedcharcoalhasadsorbedthewawww.chinacitywater.orgtersample(COD52mg/L),joinedthe0.6gactivatedcharcoal,adsorbed30mintoobtainCOD27mg/L.Revealstheefficiencywhichtwotimeadsorbsverytocausethispossiblyafterisbecauseanadsorptionremainingaremanyforthereducibleionconditioninorganicsubstance,likethecyanide,thesulfideandsoonaretheresultof.MassivesolidconfirmationsH2O2underthetransitionmetalioncatalyticeffect,allcannobtainthegoodprocessingeffecttoeachkindofwastewater(3)oxidizesteststheH2O2-Cu2catalyzedoxidationorthogonalexperimenttousethreefactorstwohorizontalorthogonalsexperiments.TheexperimentalstripimitatesbeforetheoxidationwastewaterCOD94mg/L,thepH08,reactiontime0h.Orthogonalexperimentplanandresultliketable.(4)H2O2-Fe2catalyzedoxidationorthogonalexperimentFe2andH2O2composetheFentonreagentinheatsupundertheconditiontooxidizetheeffecttobeverygood,CODremoveingratecanachieveabout89%.With3plans2plansremainingCODonlycomparedto3high0.9mg/L,butH2O2amountusedactuallysmallonealthoughtheFe2amountusedwantsbutFe2andH2O2compares,thepriceisinexpensive,thereforechooses2planstotakethebestoxidizedplan.Thefrontpartofajacketisthevarianceanalysischecktable,fromthetabletheFvaluemaylookchiselsvariousfactorstooxidizetheeffectinfluenceis:TemperatureH2O2Fe2,thefactorH2O2FvalueonlyslightlyisbiggerthanFe2theFvalue。中国城镇水网www.chinacitywater.orgn参考文献:[1]沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术—理论与应用[M].北京:中国环境科学出版社。2001.167～227.[2]霍俊山,蔡晓梅.排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1989.287～292,326～329.1谢冰.超声波作用下有机污染物的降解[M].水处理技术2000,4(2):114~119.2陈伟等.超声降解水体中有机污染物的效果及影响因素[M].给水排水,2000,26(5):19~21.3白晓慧.超声波技术与污水污泥及难降解废水处理.工业水处理,2000,20(12):8~10.4祁梦兰等.声化学氧化2间歇式活性污泥法处理染料废水的研究[M].化工环保,1996,16(6):332.5李志健等.超声波2厌氧生化法处理碱法草浆黑液的研究[M].环境科学与技术,2000,89(2):42~45.6陈士夫,赵梦月,陶跃武等.光催化降解有机磷农药的研究[M].环境科学,1996,16(5):61~63.中国城镇水网www.chinacitywater.orgn总结毕业实习已经结束，毕业论文的编制工作也已经完成。三个月的毕业实习对我的影响很大。实习的过程中，我们在实践的认识上，不仅很好的运用了所学过的知识，同时认识到了自己的不足。并通过实习，充分巩固了专业知识，而且在实习的基础上写下了这篇毕业论文。在论文的编写过程中，通过毕业论文，巩固和扩展了所学的基本理论和专业知识，并培养了我运用所学的基本理论、基本知识、基本技能，使我得到了环境治理工程专业所哦必需的综合训练，提高了我的调查研究、文献查阅、方案设计、分析测试、动手实验、理论计算、数据处理、绘图制表、论文撰写等分析问题、解决实际问题和创新的综合能力。中国城镇水网www.chinacitywater.orgn致谢信论文写作已经结束，在这里，我要感谢平顶山工学院为我提供了良好的实习机会和论文撰写条件，并特别感谢胡红伟老师的细心指导和帮助，同时也感谢在论文撰写中帮助和关心我的其他老师和同学们。中国城镇水网www.chinacitywater.org