焦化废水处理技术的新进展 6页

第24卷第3期工业水处理VoI.24No.32004年3月IndustriaIWaterTreatmentMar.,2004焦化废水处狸授术的新进展宫磊!徐晓军!昆明理工大学环境科学与工程学院"云南昆明650093#!摘要"焦化废水是煤制焦炭~煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水,受原煤性质~炼焦工艺~焦化产品回收等诸多因素的影响,其成分复杂多变,属于难处理的工业废水O利用传统的方法和工艺处理焦化废水不能达到令人满意的效果O近年来,不断有新的方法和技术用于处理焦化废水O作者介绍了焦化废水的预处理~生化处理~深度处理过程中所用的新技术和新方法,以及这些技术和方法的研究应用情况,并对焦化废水处理的前景进行了展望O!关键词"焦化废水;预处理;生化处理;深度处理!中图分类号"X703.l!文献标识码"A!文章编号"I00S-829X(2004>03-0009-03TechnologiesofcokeplantwastewatertreatmentGongLei,XuXiaojun(KunmingUniuersityofScienceandTechnology,Kunming650093,China>Abstract:CokepIantwastewaterisakindofintractabIewastewaterwhicharefromtheprocessofmakingcoke,purifyingcoaIgasandrecoveringthecokeproducts.ThecomponentofthiswastewateriscompIicatedandisin-fIuencedbyaIIkindsoffactorssuchasthepropertiesofrawcoaI,thetechnoIogyofcokingandrecoveryofcokeproducts,etc.BecauseofthedefectsofthetraditionaImethodandtechnoIogy,thenewmethodsandtechnoIogiesareusedtotreatcokepIantwastewater.ThesenewmethodsandtechnoIogies,whichareusedtotreatcokepIantwastewaterforpreIiminarytreatment,biochemicaItreatmentandadvancedtreatment,areintroduced.AttheendofthispapertheprospectofthemethodsandtechnoIogiesusedincokepIantwastewaterarepredicted.Keywords:cokepIantwastewater;preIiminarytreatment;biochemicaItreatment;advancedtreatment钢铁工业的焦化厂~城市煤气厂等在炼焦和煤中用于提取其中的氨氮O气发生过程中产生的污水称为焦化废水l,该废水l.2混凝沉淀中含许多高污染~难降解有机物,特别是酚类化合沉淀法是利用水中悬浮物的可沉降性能,在重物,可使蛋白质凝固,对人类~水产及农作物都有极力作用下下沉,以达到固液分离的过程O其目的是除大危害O焦化废水一般要通过预处理~生化处理和深去悬浮的有机物,以降低后续生物处理的有机负荷O度处理才能实现达标排放O笔者就以上三个过程中在生产中通常加入混凝剂如铝盐~铁盐~聚铝~聚铁所用的技术和方法进行了分析综述O和聚丙烯酰胺等来强化沉淀效果O此法的影响因素l预处理有废水的pH~混凝剂的种类和用量等O魏在山利用预处理常用的方法:稀释和气提~混凝沉淀~气自制的PFASSi絮凝剂对焦化废水进行了混凝沉淀浮和高级氧化技术等O研究,并与常规絮凝剂的处理效果进行了比较,结果l.l稀释和气提表明:PFASSi在用量低的同时,效果也优于其他絮焦化废水中含有的高浓度氨氮物质以及微量高凝剂3O毒性的CN-等对微生物有抑制作用O因此这些污染l.3气浮法物应尽可能在生化处理前降低其浓度O通常采用稀气浮是将空气以微小气泡的形式通入水中,使释和气提的方法O气提是利用蒸馏对挥发性物质进微小气泡与在水中悬浮的颗粒或油滴粘附,形成水行提取的方法,在气提过程中,被处理的挥发性物质-气-颗粒(油滴>三相混合体系,颗粒粘附于气泡由液相传递到气相2O气提法在焦化废水的预处理上浮至水面,从水中分离出去,形成浮渣4O因过多9n专论与综述工业水处理2004-03,24(3>的油类会影响后续生化处理的效果5J,气浮法焦化末,利用活性炭粉末对有机物和溶解氧的吸附作废水预处理的作用是除去其中的油类并回收再利用,为微生物的生长提供食物,从而加速对有机物用O此外还起到预曝气的作用O影响气浮除油效果的的氧化分解能力,活性炭用湿空气氧化法再生11JO因素主要有气浮时间~分离时间~气浮药剂以及水中国外的研究及应用表明,该法去除效果好,投资费油类或悬浮物的疏水性等等O笔者详细研究了上述和运行费低12,13JO葛文准等研究了活性炭添加量~水因素对气浮处理焦化废水效果的影响,研究发现,在力停留时间~曝气时间和温度等因素对处理效果的气浮时间为3.0min,分离时间为18min时,使用组影响14JO合气浮药剂对焦化废水的原水CODCr的去除率达2.1.2生物铁法56.5%6JO铁的化合物对悬浮物~胶体物质和微生物的吸,对油类的去除率达95%以上1.4高级氧化技术附作用能够生成易于沉淀的絮团,同时铁还是微生由于焦化废水中的有机物复杂多样,其中酚物生长的必要元素15JO因此在活性污泥中加入一定类~多环芳烃~含氮有机物等难降解的有机物占多量的铁化合物后,可使活性污泥变得密实,提高曝气数,这些难降解有机物的存在严重影响了后续生化池的污泥浓度,加速生物氧化,而且在铁化合物和微处理的效果,高级氧化技术是在废水中产生大量的生物的协同作用下,使吸附作用和絮团作用更加有HO-自由基,HO-自由基能够无选择性地将废水中效地进行O此法具有较强的适应能力和抗冲击能力,的有机污染物降解为二氧化碳和水O高级氧化技术能够耐受较大的毒物冲击,对氰化物有较高的分解可以分为均相催化氧化法~光催化氧化法~多相湿式能力,而且在活性污泥法基础上的改造也比较简便~催化氧化法以及其他催化氧化法O经济O该工艺在国内外均有产业化应用O徐金球利用超声空化技术预处理焦化废水后,2.1.3PSB活性污泥法再经过湿式催化氧化处理,焦化废水的CODCr去除PSB活性污泥法是将光合细菌菌体固定在活性率达95.7%,比单独用活性污泥法处理焦化废水的污泥上,对焦化废水进行处理O张铭等的研究表明,COD去除率提高了63.49%7JO张秋波等利用湿式催PSBCr活性污泥法对温度~pH的适应范围较广,用于化氧化法对煤气化废水的研究表明,在合理的处理处理含酚较高的焦化废水有较高的酚去除率,而且时间内酚~氰和硫化物的去除率接近100%,CODCr去可减少菌体的流失O但其缺点是CODCr~BOD的去除除率达65%~90%8JO佐藤利雄用高级氧化技术处率不理想,出水需作进一步的处理16JO理焦化废水,将废水的CODCr质量浓度从8200mg/L2.2厌氧生物法降至800mg/L,NH+质量浓度从6920mg/L降至一种被称为上流式厌氧污泥床(UASB>的技术4100mg/L-质量浓度从820mg/L降至09JO曹曼用于处理焦化废水17JO该法所用的反应器是由荷兰,SCN等用光催化氧化法处理焦化废水,并研究了催化剂~的G.Lettinga等于1977年开发成功的,废水自下而pH~温度和时间对处理效果的影响,研究发现,加入上通过底部带有污泥层的反应器,大部分的有机物催化剂后,经过紫外光照射1h,可将废水中所有的在此被微生物转化为CH4和CO2O在反应器的上部有机毒物和颜色全部除去10JO设有三相分离器,完成气~液~固三相的分离18JO陈2生化处理常洲确定了该法处理焦化废水的工艺参数:进水对于预处理后的焦化废水,国内外一般采用好CODCr质量浓度为2000mg/L以上,pH6.0~7.6,温氧~厌氧生物法处理,但由于焦化废水中的多环和杂度30~35C,COD负荷10~15kg/(m3-d>,停留时Cr环类化合物,如萘~喹啉~吡啶等难以生物降解O好氧间3~12h19JO在此条件下,COD的去除率为80%~Cr生物法处理后出水中的CODCr~氨氮等指标远远不85%,最高达到90%以上O另外,活性炭厌氧膨胀床能达标O为了解决上述问题,近年来出现了一些新的技术也被用于处理焦化废水,该技术可有效地去除处理方法,如PACT法~生物铁法~PSB(光合细菌菌废水中的酚类和杂环类化合物O体>活性污泥法~厌氧生物法~厌氧-好氧生物法等O2.3厌氧-好氧联合生物法2.1改进的好氧生物法单独采用好氧或厌氧技术处理焦化废水并不能2.1.1PACT法够达到令人满意的效果,厌氧和好氧的联合生物处PACT法是在活性污泥曝气池中投加活性炭粉理法逐渐受到研究者的重视O赵建夫等采用厌氧酸10n工业水处理2004-03243宫磊!等"焦化废水处理技术的新进展化-好氧法处理焦化废水的研究发现焦化废水经家对一级新厂的标准要求而且水质符合农田灌溉过厌氧酸化处理后废水中有机物的生物降解性能水质标准26显著提高使后续的好氧生物处理CODCr的去除率4结束语达90%以上20其中较难降解的有机物萘喹啉和随着我国对环境管理的加强出水水质不能达吡啶的去除率分别为67.6%55.6%和70.9%而一标已成为焦化废水处理的一大难题如何提高出水般的好氧处理这些有机物的去除率不到20%鞍山指标也就成为目前研究的重点近年来不断有新的焦耐院和一些单位合作采用厌氧固定膜-好氧生方法和技术用于处理焦化废水但各有利弊如生物物法处理焦化废水也得到了比较满意的效果氧化法出水的CODCr和氨氮浓度较高不能达到排3深度处理放标准吸附法虽能较好地除去CODCr但出水中氨焦化废水经生化处理后出水的CODCr氨氮等氮的浓度偏高而且存在吸附剂的再生和二次污染浓度虽有极大的下降但由于难降解有机物的存在的问题光催化氧化法虽能降解难以生物降解的有使得出水的CODCr氨氮等指标仍未达到排放标准机物但离实际的工业应用仍有较大的距离若能用因此生化处理后的出水仍需进一步的处理深度处太阳光代替紫外光将是巨大的突破采用厌氧-好理的方法主要有固定化生物技术氧化塘法吸附法氧联合处理焦化废水具有广阔的应用前景可以预和光催化氧化法等见利用多种方法联合处理焦化废水是焦化废水处3.1固定化生物技术理技术的发展方向固定化生物技术是近年来发展起来的新技术!参考文献"可选择性地固定优势菌种有针对性地处理含有难降解有机毒物的废水2l22黄霞等的研究表明经过1汤鸿霄.用水废水化学M.北京中国建筑工业出版社1978.872佟玉衡.实用废水处理技术M.北京化学工业出版社1999.驯化的优势菌种对喹啉异喹啉吡啶的降解能力比146-148普通污泥高2~5倍而且优势菌种的降解效率较3魏在山.新型高效气浮絮凝剂及设备的开发应用研究D.昆明高经其处理8h可将喹啉异喹啉吡啶降解90%理工大学博士学位论文2002以上234高廷耀顾国维.水污染控制工程下册M.北京高等教育出3.2氧化塘法版社1999.44-45氧化塘法对污水的净化过程与自然水体的自净5李秀林.焦化厂的环境保护和污染控制J.炼焦化学19821321-7过程类似是一种利用天然净化能力处理污水的生6宫磊.新型CAF气浮设备的开发与应用研究D.昆明理工大学物处理法污水进入塘中水中的污染物与塘中的细硕士学位论文2002菌藻类和原生动物等发生一系列复杂的生物物7徐金球.超声空化及其组合技术降解焦化废水的研究D.昆明理物理化学变化从而达到去除污染物的目的吴理工大学博士学位论文2002红伟等用氧化塘法处理焦化废水在pH6~8温度8张秋波等.湿式催化氧化法处理煤气化废水的研究J.环境科学学报1988819825~60C的条件下CODCr和氨氮均可达标排放而9佐藤利雄等.接触酸化反应液中UCODZVVEl且该研究还发现若在焦化废水中混入生活污水VU同时除去J.用水Z废水198325553COD和氨氮的去除率均有所提高24Cr10曹曼等.光催化氧化法处理焦化废水中难降解有机毒物的研3.3吸附法究J.中国环境科学1991113235-238由于固体表面有吸附水中溶质及胶质的能力11靳茂霞.提高焦化废水处理效果的途径J.上海环境科学199716214当废水通过比表面积很大的固体颗粒时水中的污12JamesC.BiologicalNitrogenRemovalfromCokePlantWastewater染物被吸附到固体颗粒吸附剂上从而去除污染withExtentalCarbonAdditionC.Proc.37thInd.WasteConf.物质白玉兴等用焦炭-活性炭双级吸附法深度处1982.497-505理济南钢铁公司某焦化厂的生化车间出水其结果13MyrIR.ApreliminaryStudyonApplicationofBiooaugmentationto表明本法对CODCr和悬浮物的去除效果较好对硬RefractoryCompoundsinCoke-plantWastewaterTreatmentC.度氨氮的去除率较低25张昌鸣等用粉煤灰作为吸Proc.35thInd.WasteConf.1980.343-35314葛文准等.炼焦废水的处理研究J.上海环境科学19898附剂处理山西焦化厂的生化车间出水处理后的最814-16终出水水质良好除氨氮偏高外其余指标达到了国!下转第20页"11n专论与综述工业水处理2004-03,24(3)22(1):19-22agueoussystemsP].US5062962,199112]何高荣,等.含醚膦酸PAPEMP复配水处理剂SPC-680研究25]ZidovecDavorF,!"#$.CaIciumcarbonatescaIecontroIIingmethodJ].净水技术,2001,20(2):19-23P].US5562830,199613]DahanHAEI,!"#$.GypsumscaIecontroIbyphosphateesterJ].26]王风云,等.聚环氧琥珀酸的合成及阻垢性能J].应用化学,DesaIination,2000,127:111-1182001,18(9):23-2514]王睿,等.阻垢剂作用机理研究进展J].化学工业与工程,27]熊蓉春,等.绿色阻垢剂聚环氧琥珀酸的合成J].工业水处理,2001,18(2):79-861999,19(3):11-1315]崔小明.含磷丙烯酸-AMPS共聚物的合成及阻垢性能研究J].28]BonePAC,!"#$.ScaIingcontroIofROmembranesanddirecttreat-四川化工与腐蚀控制,2000,3(6):9-12mentofsurfacewaterJ].DesaIination,2000,132(2):109-11916]AmjadZhhid,!"#$.ScaIecontroIwithterpoIymerscontainingsty-29]DavidHasson,!"#$.SuppressionofCaCO3scaIedepositionbyan-renesuIfonicacidP].US4952327,1990ti-scaIantsJ].DesaIination,1998,118(3):285-29617]DuggiraIaPrasadYogendra,!"#$.Processfortreatinganagueous30]王睿,等.阻垢剂的协同效应研究J].石油化工,1999,28(9):IiguidcontainingformingcaIciumscaIesaItsbyaddingacopoIyer615-631of1,2-dihydroxy-3-buteneantiscaIantP].US6235152,200131]徐晓东,潘一平.有机磷酸盐和共聚物在阻垢作用中的协同效18]SikesCS,!"#$.InhibitionofinorganicorbioIogicaICaCO3sub.3应J].功能高分子(精细与专用化学品),2001,(增刊):35-38depositionbypoIyaminoacidderivativesP].US4534831,198532]ButtFH,!"#$.PiIotpIantevaIuationofadvancedvs.convention-19]KoskanLarryP,!"#$.PoIyasparticacidasacaIciumsuIfateandaaIscaIeinhibitorforROdesaIinationJ].DesaIination,1995,103bariumsuIfateinhibitorP].US5116513,1992(3):189-19820]熊蓉春,等.绿色生物高分子聚天冬氨酸的合成及其阻垢性能33]PeterFWeng.SiIicascaIeinhibitionandcoIIoidaIsiIicadispersion研究J].工业水处理,2001,21(1):17-20forreverseosmosissystemsJ].DesaIination,1995,103(1):59-6721]霍宇凝.聚天冬氨酸对碳酸钙阻垢性能的研究J].水处理技34]孟兆龙,等.反渗透装置添加剂的研制J].工业水处理,2001,术,2001,27(1):26-2821(11):25-26,3222]徐耀军,等.聚天冬氨酸的阻垢缓蚀性能J].南京工业大学学报,2002,24(1):87-89!作者简介"李艳丽(1976_),武汉大学动力与机械学院水质工程23]霍宇凝,等.聚天冬氨酸与氧化淀粉复配物的阻垢性能研究J].系2001级硕士研究生,电话:027-67802264,E-maiI:华东理工大学学报,2001,27(4):385-387IeeyanIee_1210@163.com:!收稿日期"2003-04-1724]BrownJMichaeI,!"#$.MethodsofcontroIIingscaIeformationin!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!上接第11页"24]吴红伟,等.氧化塘深度处理焦化废水的初步研究J].环境污15]张自杰.活性污泥生物学M].北京:中国建筑工业出版社,染与防治,1998,20(2):1-41978.35-44,191-19725]白玉兴,等.焦化生物脱酚水深度综合治理的工业试验研究J].16]张铭,等.含酚工业废水的处理研究J].环境保护科学,1999,工业水处理,1997,17(11):24-2725(2):6-726]张昌鸣,等.焦化废水净化及回用技术研究J].环境工程,17]郑笑彬.焦化废水厌氧-好氧生物处理J].化工环保,1993,131999,17(1):16-19(4):203-20518]LettingaG,!"#$.CourseonAnaerobicandLowCostTreatmentof!作者简介"宫磊(1976_),昆明理工大学博士研究生:电话:WastewaterJ].BiotechnoIogyandBioengineering,1980,(12):0871-5186703,E-maiI:goaI1976@SINA.COM:543-548!收稿日期"2003-04-2619]陈常洲.外排煤气废水的处理工艺J].化工给排水设计,1989,""""""""""""""""""""""(2):11水处理动态20]赵建夫,等.焦化废水中难降解有机物在厌氧酸化-好氧生物处理过程中的降解机理研究J].中国环境科学,1991,11(4):261全天候下水处理系统__化学工业日报(日),2003-07-22-265日本167株式会社开发了用高速纤维过滤装置的21]FerschIA,!"#$.ContinuousDegradationof3-ChIoraniIineby全天候下水处理系统,纤维由聚酯制成:全天候是指可适应CaIcium-AIginate-EntrappedCeIIsofPseudomonasAcidovorans晴天,雨天的下水处理装置:最大处理量为3000m3/d,可除J].MicrobioI.BiotechnoI.,1991,35:544-54922]黄霞,等.固定化细胞技术在废水处理中的应用J].环境科学,去60%以上的SS,50%以上的BOD:占地面积比传统方法减1993,14(1):41-48少50%,投资费用低:目前正进行试验装置试验,预计200523]黄霞,等.固定化优势菌种处理焦化废水中几种难降解有机物年投入使用:的试验研究J].中国环境科学,1995,15(1):1-4!乐志强供稿"20n焦化废水处理技术的新进展作者：宫磊，徐晓军作者单位：昆明理工大学环境科学与工程学院,云南,昆明,650093刊名：工业水处理英文刊名：INDUSTRIALWATERTREATMENT年，卷(期)：2004,24(3)被引用次数：29次参考文献(26条)1.MyrIRApreliminaryStudyonApplicationofBiooaugmentationtoRefractoryCompoundsinCoke-plantWastewaterTreatment19802.JamesCBiologicalNitrogenRemovalfromCokePlantWastewaterwithExtentalCarbonAddition[C]19823.靳茂霞提高焦化废水处理效果的途径1997(02)4.佐藤利雄接触酸化反应によるガ天液中のCODとマンモニマの同时除去1983(05)5.张秋波湿式催化氧化法处理煤气化废水的研究1988(01)6.徐金球超声空化及其组合技术降解焦化废水的研究[学位论文]20027.宫磊NCAF涡凹型气浮设备的开发及应用研究[学位论文]20028.李秀林焦化厂的环境保护和污染控制1982(02)9.高廷耀;顾国维水污染控制工程199910.魏在山新型高效气浮絮凝剂及设备的开发应用研究[学位论文]200211.佟玉衡实用废水处理技术199912.张昌鸣焦化废水净化及回用技术研究[期刊论文]-环境工程1999(01)13.白玉兴焦化生物脱酚水深度综合治理的工业试验研究1997(01)14.吴红伟氧化塘深度处理焦化废水的初步研究1998(02)15.黄霞固定化优势菌种处理焦化废水中几种难降解有机物的试验研究1995(01)16.黄霞固定化细胞技术在废水处理中的应用1993(01)17.FerschlAContinuousDegradationof3-ChloranilinebyCalcium-Alginate-EntrappedCellsofPseudomonasAcidovorans199118.赵建夫焦化废水中难降解有机物在厌氧酸化-好氧生物处理过程中的降解机理研究1991(04)19.陈常洲外排煤气废水的处理工艺[期刊论文]-化工给排水设计1989(02)20.LettingaGCourseonAnaerobicandLowCostTreatmentofWastewater1980(12)21.郑笑彬焦化废水厌氧-好氧生物处理1993(04)22.张铭含酚工业废水的处理研究[期刊论文]-环境保护科学1999(02)23.张自杰活性污泥生物学197824.葛文准炼焦废水的处理研究1989(08)25.曹曼光催化氧化法处理焦化废水中难降解有机毒物的研究1991(03)26.汤鸿霄用水废水化学基础1978引证文献(30条)1.方芳.刘京.熊勤焦化废水处理工艺与零排放等若干环评问题的探讨[期刊论文]-能源与环境20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