煤化工废水处理技术(论)文.doc

煤化工废水处理技术系别:环境工程系 专业:煤炭深加工与利用姓名:姚金波 指导教师:魏丽丹摘要：焦化废水是一种高浓度的毒性工业废水，其水质成分十分复杂，其中以酚类为主，约占总体的70%，而苯酚又占酚类的40%。此外，还含有多种多环芳香烃和杂环类有机物化合物，如苯、萘、菲、蒽、吡啶、苯并芘、喹啉、异喹啉、吲哚、联苯、咔唑、咪唑、吡咯、荧蒽、芴，等。这些物质大多有毒且难于降解，其中一些还是直接或间接的强致癌物1。焦化废水治理一直是个国际性难题，也是国内废水治理的重点。焦化废水的处理一般有物理法、化学法、生物法循环利用等4类。关键词：焦化 废水处理 技术 二次污染 降解 前言：煤化工废水中焦化废水是一种典型的难降解有机废水。本文介绍了生物法、化学法、物化法和循环利用四类焦化废水处理技术的优缺点及应用和研究进展，可供焦化废水理工艺技术选择和开发研究参考。一、 生物处理法与其他两种方法相比，生物法具有经济，高效的优点，尤为重要的是它可以实现无害化，不会造成二次污染、处理容量大，已经成为目前国内外主要采用的废水治理技术。由于微生物系统具有复杂的生物多样性，在不同环境系统的应用中，表现出极大的异样性，为此，国内外研究者对生物处理技术进行了大量的研究，极大地推动了微生物技术在焦化废水处理中的发展。生物处理法是利用微生物氧化分解废水中有机物的方法，常作为焦化废水处理系统中的二级处理。目前，活性污泥法是一种应用最广泛的焦化废水好氧生物处理技术。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触；溶解性的有机物被细胞所吸收和吸附，并最终氧化为最终产物（主要是CO2）。非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物，然后被代谢和利用。但是采用该技术，出水中的CODCr、BOD5、NH3-N等污染物指标均难于达标，特别是对NH3-N污染物，几乎没有降解作用。近年来，人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手，研究开发了生物强化技术：生物流化床，固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。这些技术的发展使得大多数有机物质实现了生物降解处理，出水水质得到了很大改善，使得生物处理技术成为一项很有发展前景的废水处理技术。 总的来看，当今焦化废水的处理现状令人堪忧，经传统的微生物法处理后，一些污染物排放指标仍不能达到国家标准。随着我国环境保护管理的日益完善，新型、环保、高效的处理工艺的研究已经迫在眉睫。近二十年来，我国在微生物处理焦化废水领域取得了许多重大突破，固定化微生物、生物强化、生物脱氮等技术已经达到国外领先水平。但由于我国焦化废水处理的研究起步较晚，国内主要采用的是传统的活性污泥法，大规模的应用现有新型微生物技术来取而代之，投资巨大，其可行性不高。因此，结合新型微生物处理技术对现有工艺进行改进是我国焦化废水治理的主要出路，特别是利用多种技术联合处理的方法将是我国焦化废水治理的重要发展方向二、 化学处理法2.1电化学法处理焦化废水目前，电化学方法应用于有机废水的处理，常用的方法有电氧化法、电凝聚法、电还原法、电气浮法等。的优势电化学法处理焦化废水是一种清洁工艺，在绿色工艺方面极具潜力，被称为环境友好技术，有其独特的优势：电子转移只在电极及废水组分间进行，不需要再另外添加氧化还原剂，避免由由此带来的二次污染问题；可控制性较强，可通过改变外加电流、电压随时调节反应条件；反应器设备及其操作较简单，通过合理设计，可实现相对低廉的费用；兼具絮凝、气浮、消毒的作用；可单独处理废水也可与其他处理方法相结合；当废水中含有金属离子时，阴、阳极可同时起作用，阳极氧化有机物，阴极还原金属离子，尽可能提高处理效率，并回收再利用有价值的化学品或金属；反应条件温和，电化学过程一般可在常温常压下进行。2.2催化湿式氧化技术催化湿式氧化技术是于20世纪70年代，是在湿式氧化技术的基础上发展起来的。湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。但是，由于其催化剂价格昂贵，处理成本高，且在高温高压条件下运行，对工艺设备要求严格，投资费用高，国内很少将该法用于废水处理。在高温、高压条件下，在催化剂作用下，用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化，最终转化为无害物质N和CO排放。该技术的研究始 2.3焚烧法 焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中，使水雾完全汽化，让废水中的有机物在炉内氧化，分解成为完全燃烧产物CO和HO及少许无机物灰分。 焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。然而，尽管焚烧法处理效率高，不造成二次污染，但是以昂贵的处理费用，使得多数企业望而却步，在我国应用较少。 2.4 臭氧氧化法 臭氧是一种强氧化剂，能与废水中大多数有机物，微生物迅速反应，可除去废水中的酚、氰等污染物，并降低其COD、BOD值，同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解为氧，不会造成二次污染，操作管理简单方便。但是，这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当，臭氧会对周围生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法还主要应用于废水的深度处理。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水。2.5 化学混凝和絮凝 化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于焦化废水的深度处理。该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。混凝法的关键在于混凝剂。目前一般采用聚合硫酸铁作混凝剂,对CODCr的去除效果较好,但对色度、F-的去除效果较差。浙江大学环境研究所卢建航等12针对上海宝钢集团的焦化废水，开发了一种专用混凝剂。实验结果发现：混凝剂最佳有效投加量为300 mg/L，最佳混凝pH范围为6.06.5；混凝剂对焦化废水中的CODCr、F-、色度及总CN都有很高的去除率,去除效果受水质波动的影响较小，混凝pH对各指标的去除效果有较大的影响。絮凝剂在废水中与有机胶质微粒进行迅速的混凝、吸附与附聚，可以使焦化废水深度处理取得更好的效果。三、 物理化学法3.1 吸附法吸附法原理是利用多孔性吸附剂吸附焦化废水中的有害溶质使其净化优良吸附剂是高度分散的物质或多孔性固体具有较大的表面积产生较大的表面能如活性炭沸石矿渣硅土等其中活性炭是目前最常用的吸附剂 等采用褐煤活 性 炭 吸附河南某处焦化废水投加量在搅拌废水脱色率为去除率为且符合吸附模型胡记杰等解析了活性炭对焦化废水中有机物的吸附过程发现焦化废水中和氮杂环等被优先吸附且吸附量大为快速吸附苯胺苯酚等则表现为弱吸附吸附法处理焦化废水时既发生物理吸附又发生化学吸附所以吸附剂脱附困难无法循环使用提高了处理成本因此吸附剂的脱与循环使用是未来研究的重点 3.2萃取法萃取法就是利用焦化废水中不同成分在萃取剂中的溶解度不同实现对其分离等采用的辛醇和环己烷萃取焦化废水从上升到增加了其可生化性同时可提高去除率至萃取法特别适合于焦化废水中酚类物质的分离，萃取法处理焦化废水原理传统萃取剂对酚的分配系数低损耗大甚至会造成二次污染崔秋生等改进的络合离心萃取法用于山西焦化三厂使酚从降至以下从降至处理量环境效益经效益可观殷国监则提出萃取与膜过程相结合的膜萃取技术以无机酸碱溶液作萃取剂硅橡胶膜作分离膜的新工艺该方法具有能耗低运行条件温和过程简单等优点已处于工业应用开始阶段 萃取法既回收酚又循环使用萃取剂因而具有良好的经济和社会效益值得推广 3.3试剂法试剂是由和混合得到的试剂特点强氧化性因为在催化作用下生成强氧化力的其氧化电位达高于氧化速率快因为分解速度快产物和有絮凝作用可通过絮凝沉降去除剩余污染物赵晓亮等研究得到了试剂深度处理焦化废水的最佳反应条件反应温度为初始为投加量为投加量为反应时间为在此条件下当进水为色度为倍时出水色度等指标均可达到城市污水再生利用工业用水水质 的要求为降低处理成本和增强处理效果等 提出零价铁离子代替与形处理焦化废水酚去除率可达许多杂环化合物如呋喃喹啉等被完全去除 结 论：焦化废水治理技术能否成功应用，主要受3个因素制约：处理效果、投资运行费用以及是否会造成二次污染。目前的各种治理技术还不能完全满足这三方面的要求。它们各有优缺点，这就需要因地制宜地选择适合自身特点的技术方法，以及对现有方法的有机结合来取得比较满意的效果。同时，还要进一步研究开发处理效果更好、投资运行费用更低、无二次污染、易于操作