（市政工程专业论文）焦化废水A2O2工艺投加优势菌脱氮试验研究.pdf

太原理工大学硕士研究生学位论文 焦化废水a 2 0 2 工艺投加优势菌脱氮试验研究 摘要 焦化废水是一种典型的含高浓度氨氮的难生物降解的工业废水。由于 焦化废水中含有大量的难生物降解及有毒物质，因而成为公认难处理工业 废水之一。不经处理直接排放会对水体产生严重的污染，即使处理但没有 达标也会对水体产生不良的后果。采用物理或化学法处理，虽出水水质可 以达标，但处理费用比较高。本课题根据焦化废水的水质特点，以太原煤 气公司第二焦化厂的焦化废水为研究对象，在a 2 0 2 生物膜工艺中投加优势 菌。 研究结果表明：槲工艺在进水c o d 为8 1 7 4 1 1 8 7 4 2 m g l ，氨氮为 1 4 4 3 6 - - 、一, 6 8 7 9 3 m g l ，p h 值为7 o 8 2 2 的水质条件下，以3 2 7 倍的平均回流 比，6 0 1 5 h 的生化处理瑚玎，8 9 8 9 n a h c 0 3 的日加碱量，氨氮处理效率平均 达9 8 2 9 ，硝酸盐氮的反硝化率达7 9 4 6 ，说明脱氮效果良好。 其中：a l 段进水氨氮浓度1 4 4 3 6 6 8 7 9 3 m g l ，环境温度为2 9 6 c ，p h - - 7 0 - 8 ，2 2 ，d o 弋 0 ，2 m e , m ，玎= 8 4 1 h 时，处理出水氨氮、硝氮，亚硝 氮平均浓度分别为3 4 4 5 1 m g l 、1 1 6 m g l 、0 0 4 2 m g l ；a 2 段进水氨氮浓度 1 0 5 2 3 - - - 6 7 7 7 8 m g l ，环境温度为2 9 6 c ，p h - - - 7 o 8 2 2 ，d o 7 2 m g l ，玎= 1 5 8 3 h 时，0 2 段处理出水氨氮、硝氮， 亚硝氮平均浓度分别为1 2 9 8r n e , m 、1 3 0 3 m g l 、0 2 7 m g l 。 太原理工大学硕士研究生学位论文 运用m a t l a b ，对各段工艺长期运行的氨氮和硝酸盐氮的出水浓度进行了 预测：a l 段出水n h 3 - n 浓度均值为3 4 4 5 0 m g l ，出现概率为1 ，置信区间为 2 6 3 7 8 ，4 2 5 2 3 m g l ；a 2 段出水n h 3 - n 浓度均值为1 1 3 9 3 m g l ，出现概率 为1 ，置信区间为 7 6 2 1 ，1 5 1 6 5 m g l ；o l 段出水n h 3 - n 浓度均值为 2 1 8 6 m g l ，出现概率为1 ，置信区间为 1 1 7 5 ，3 1 9 7 1 m g l ，出水硝酸盐氮 浓度均值为1 3 0 8 m g l ，出现概率为1 ，置信区间为【8 7 9 ，1 7 3 9 m g l ；0 2 段出水n h 3 - n 浓度均值为1 2 9 8 m g l ，出现概率为l ，置信区间为【3 8 2 ， 2 2 15 m g l ，出水硝酸盐氮浓度均值为1 3 0 3 m g l ，出现概率为1 ，置信区间 为【8 8 0 ，1 7 2 6 1 m g l 。 采用a 2 0 2 工艺处理焦化废水能够使出水氨氮浓度达到污水综合排放 标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中的一级排放标准( n h 3 - n 1 5 m g l ) 。工艺技术可行， 效果稳定，经济合理。 关键字：焦化废水，氨氮，优势菌，反硝化反应 太原理工大学硕士研究生学位论文 t h ee x p e r i m e n t a ls t u d yo fn l t r o g e n r e m o v a lf r o mt h ec o k ep l a n tw a s t e 给t e r b ya 2 0 2p r o c e s so fu t i l i z i n gp r e p o n d e r a n t a b s t r a c t c o k ep l a n tw a s t e w a t e ri sa t y p i c a l ，c o n t a i n i n gh i g h c o n c e n t r a t i o n a m m o n i a c a l n i t r o g e n ，a n d d i f f i c u l t b i o d e g r a d a t i o n a li n d u s t r y w a s t e w a t e r b e c a u s ec o k es e w a g ec o n t a i n sl o t so fh a r d b i o d e g r a d e da n dt o x i c a n ts u b s t a n c e s ， i ti sc o n s i d e r e dt ob eo n eo ft h em o s td i f f i c u l ti n d u s t r i a lw a s t ew a t e rt op u r i f y d r a i n a g eo f c o k es e w a g ew i t h o u tp u r i f yc o u l dr e s u l ti nt h es e r i o u sp o l l u t i o ni n w a t e r b o d y , a n dt h ep u r i f i e dc o k es e w a g et h a tc o u l dn o tr e a c hs t a n d a r dw o u l d a l s od oh a r mt ow a t e r b o d y w i t ht h ep h y s i c a lo rc h e m i c a lp r o c e s s ，w h i c hc o u l d m e e tt h er e q u e s to fd r a i n a g ef o rt h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，t h ec o s tw o u l db e v e r ye x p e n s i v e t h e r e f o r e ，i ti si m p e r a t i v et od e v e l o pak i n do fc o k e - p l a n t w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，w h i c hs h o u l db ee c o n o m i c a l l ya n dt e c h n i c a l l yf e a s i b l e a c c o r d i n gt oc h a r a c t e r i s t i co ft h ec o k ep l a n tw a s t e w a t e r , t h i sp a p e rs t u d i e d u t i l i z i n gt h ep r e p o n d e r a n t sm e c h a n i s m a n de f f e c td e t a i l e d l yb ya 2 o zp r o c e s st o t r e a tt h ec o k ew a s t e w a t e r o ft h es e c o n dc o k ep l a n tw h i c hb e l o n g st ot a i y u a nc o a l g a sc o m p a n y e x p e r i m e n t a l r e s u l t sd e m o n s t r a t e ：t h ea v e r a g er e m o v a lr a t eo ft h e a m m o n i a c a l n i t r o g e nc o u l dr e a c h9 8 2 9 ，a n dt h ed e n i t r i f i c a t i o nr a t ec o u l d r e a c h7 9 4 6 ，w h i l et h ei n f l u e n tc o dc o n c e n t r a t i o nw a s817 4m e g l - - 18 7 4 2 m g l ，a m m o n i a c a l n i t r o g e nc o n c e n t r a t i o nw a s14 4 3 6 m g l - - 。6 8 7 9 3 m g l ，p h v a l u ew a s7 0 - - - 8 2 2 ，a n du n d e rt h e3 2 7r e f l u e n tr a t i o ，6 0 15h o u r sh r t , 8 9 8 9 n a h c 0 3a d d i n gw e i g h td a i l y , a v e r a g e l y t h e s er e s u l t ss h o w e dt h en i t r o g e n r e m o v a le f f e c tw a se x c e l l e n t i i i 太原理工大学硕士研究生学位论文 t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o w e dt h a t t h e a l r e a c t o re f f l u e n t a m m o n i a c a l - n i t r o g e n 、n i t r a t e - n i t r o g e na n dn i t r i t e - n i t r o g e nw h e nn i t r o g e nw e r e 14 4 3 6 - 6 8 7 9 3 m g lc o u l da c h i e v e3 4 4 51 m g m 、1 16 m g l 、0 0 4 2 m g l r e s p e c t i v e l y i n8 41 h o u r s ，u n d e r t h e c o n d i t i o n so fp 衅7 0 8 2 2 ， t e m p e r a t u r e = 2 9 6 ca n dd o 弋 0 2 m g l t h ea 2r e a c t o re f f l u e n tn i t r o g e n 、 n i t r a t e - n i t r o g e na n dn i t r i t e n i t r o g e nw h e nn i t r o g e nw e r e10 5 2 3 - _ ，6 7 7 7 8 m g l c o u l da c h i e v e1 0 9 4 5m g l 、2 0 8 m g l 、0 7 1 6 m g lr e s p e c t i v e l yi n7 9 3h o u r s ， u n d e rt h ec o n d i t i o n so fp h _ 7 0 8 2 2 ，t e m p e r a t u r e = 2 9 6 ca n dd o 弋2 m g c l t h e 0 1 r e a c t o re f f l u e n t a m m o n i a c a l n i t r o g e n 、 n i t r a t e n i t r o g e n a n d n i t r i t e n i t r o g e nc a na c h i e v e 2 1 9 0m g l 、13 0 9 m g l 、0 14 m g lr e s p e c t i v e l yi n l8 4 9h o u r s ，u n d e rt h ec o n d i t i o n so fp h = 6 4 0 - - 。8 1 4 ，t e m p e r a t u r e = 2 9 1 * c a n d d o 弋 2 m g l u s i n gm a t l a b ，w ec a l c u l a t e dt h ee f f l u e n tc o n c e n t r a t i o no fn i t r o g e na n d n i t r a t e n i t r o g e nw h i l et h ep r o c e s so p e r a t e ds t a l ea n dl o n g - t e r m ：t h ee f f l u e n t a m m o n i a c a l n i t r o g e na v e r a g ec o n c e n t r a t i o np o i n te s t i m a t i o no fa lr e a c t o rw a s 3 4 4 5 0 m g l ，t h ep r o b a b i l i t yw a s1a n dt h ec o n f i d e n c ei n t e r v a lw a s 【2 6 3 7 8 ， 4 2 5 2 3 m g l ；t h e e f f l u e n ta m m o n i a c a l - n i t r o g e na v e r a g ec o n c e n t r a t i o np o i n t e s t i m a t i o no fa 2 r e a c t o rw a s113 9 3 m g l ，t h ep r o b a b i l i t yw a s 1a n dt h e c o n f i d e n c ei n t e r v a lw a s 【7 6 21 ，151 6 5 m g l ；t h ee f f l u e n tn i t r o g e na v e r a g e c o n c e n t r a t i o np o i n te s t i m a t i o no fo , r e a c t o rw a s21 8 6 m g l ，t h ep r o b a b i l i t yw a s 1a n dt h ec o n f i d e n c ei n t e r v a lw a s 【11 7 5 ， 31 9 7 m g l ，t h ee f f l u e n t n i t r a t e n i t r o g e na v e r a g e c o n c e n t r a t i o n p o i n t e s t i m a t i o no f o l r e a c t o r w a sl3 0 8 m g l ，t h ep r o b a b i l i t yw a s1a n dt h ec o n f i d e n c ei n t e r v a lw a s 【8 7 9 ， i v 太原理工大学硕士研究生学位论文 e s t i m a t i o no f0 2r e a c t o rw a s12 9 8 m g l ，t h ep r o b a b i l i t yw a s1a n dt h e c o n f i d e n c ei n t e r v a lw a s 3 8 2 ，2 2 15 m g l ，t h ee f f l u e n tn i t r a t e - n i t r o g e na v e r a g e c o n c e n t r a t i o np o i n te s t i m a t i o no f0 2r e a c t o rw a s 13 0 3 m g l ，t h ep r o b a b i l i t yw a s 1a n dt h ec o n f i d e n c ei n t e r v a lw a s 8 8 0 ，17 2 6 1 m g l t h ee f f l u e n ta m m o n i a c a l - n i t r o g e n c o n c e n t r a t i o nf r o ms y s t e mo f 心| 心 c o u l dr e a c ht h ef i r s tn a t i o n a ls t a n d a r da b o u tw a s t e w a t e rd i s c h a r g e ( g b 8 9 7 8 19 9 6 ) t h e a m m o n i a c a l n i t r o g e n w a sl e s st h a n15 m g l t h i s t e c h n o l o g yi st e c h n i q u ef e a s i b l e ，e f f e c ts t a b l e ，a n de c o n o m i c k e yw o r d s ：c o k e p l a n tw a s t e w a t e r ，a m m o n i a c a l n i t r o g e n ，p r e p o n d e r a n t ， d e n i t r i f i c a t i o n v 太原理工大学硕士研究生学位论文 符号说明 1 a 勘0 2 ( a n a e r o b i c a n o x i e a e r o b i c a e r o b i cb i o l o g i c a lr e a c t o r ) 厌氧一缺氧一好氧一好氧生物 反应器 2 a 1 一a 2 0 m ( a n a e r o b i c a n o x i c a e r o b i c h y b r i db i o l o g i c a lr e a c t o r ) 厌氧- 缺氧一好氧一复合 生物反应器 3 a i l r ( a i r l i f t - i n t e r n a l l o o pr e a c t o r ) 内循环侧边沉降式三相气提升流化床反应器 4 b a f ( b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ) 曝气生物滤池 5 b o d ( b i o c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ) 生化需氧量，b o d s 为五日生化需氧量 6 c n ( c a r b o n - n i t r o g e nr a t i o ) 碳氮比 7 c a s s ( c y c l i ca c t i v e ds l u d g es y s t e m ) 循环活性污泥法 8 c o d ( c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ) 化学需氧量 9 d a t - i a t ( d e m a n da e r a t i o nt a n k - i n t e r m i t t e n ta e r a t i o nt a n k ) 连续进水间歇曝气法 10 d o ( d i s s o l v e do x y g e n ) 溶解氧 1 1 h r t ( h y d r a u l i cr e m a i nt i m e ) 水力停留时间 1 2 i c e a s ( i n t e r m i t t e n t l yc y c l ee x t e n d e da e r a t i o ns y s t e m ) 间歇循环延时曝气法 1 3 m s b r ( m o d i f i e ds b rs y s t e m ) 改良型序批式活性污泥法 14 n h 3 - h l ( a m m o n i a c a l n i t r o g e n ) 氨态氮，也写作n h 4 + - n 15 n 0 2 。- n ( n i t r i t e n i t r o g e n ) 亚硝酸盐氮 16 n 0 3 - n ( n i t r a t e n i t r o g e n ) 硝酸盐氮 1 7 n o x - n 亚硝酸盐氮和硝酸盐氮总称 18 p a h ( p o l y n u c l e a ra r o m a t i ch y d r o c a r b o n ) 多环芳香族化合物 19 s b r ( s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ) 序批式活性污泥法 2 0 s h a r o n ( s i n g l e r e a c t o rh i g ha c t i v i t ya m m o n i ar e m o v a lo v e rn i t r i t e ) 2 1 s m s b r ( s u b m e r g e dm e m b r a n es e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ) 一体化膜序批生物反应器 2 2 s n d ( s h o r t c u tn i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o n ) 同步硝化一反硝化 2 3 t n ( t o t a ln i t r o g e n ) 总氮 v i i 声明尸明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名：兰鱼二盔查日期： 如。扩占。弓7 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的， 复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) 。 签名：刍丝：鍪日期： 导师签名：日期： 丝堡：l 一 一。- 五l 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 课题提出的背景及意义 第一章引言 1 1 1 课题提出的背景 随着世界经济的不断发展，带动了全球钢铁需求量的大幅增长。同时，我国 经济的飞速发展也对钢铁量有更大的需求，这就使得我国焦炭产能快速扩张，带来 的相当可观经济利益；同时加剧了我国的环境压力。据国家统计部门统计，2 0 0 5 年9 月份，中国焦碳产量为1 8 8 0 8 万吨，比去年同期增长1 6 3 ；l 9 月累计， 焦碳产量为1 6 7 8 亿吨，比去年同期增长2 7 3 。2 0 0 6 年全国焦炭产量在2 2 8 亿吨 左右，其中山西焦炭产量将稳定在6 5 0 0 万吨，如此巨大的焦炭量必然产生数量惊 人的焦化废水量。由于焦化废水中含有大量的杂环及多环芳烃类有机物，这些有机 物在好氧条件下较难被微生物所降解，是一种公认的难生物降解的工业废水，焦化 废水因此成为我国水污染控制领域的难题之一，如此巨大的焦化废水在未经安全处 理而排到受纳水体中，给收纳水体带来了巨大的污染，国外发达国家正是因为环境 问题正逐年减少焦炭的生产量。 以山西省为例【1 】，作为中国最大的焦炭生产基地，焦化行业是其支柱产业，在创造 经济效益的同时，它也造成了严重的环境污染和生态破坏。焦化工业占全省工业总 产值的1 3 ，而废水和废气排放量却占到全省相应排放总量的3 0 和4 0 以上， 全省9 5 以上的焦炭生产企业无法做到长期稳定达标排放，焦化行业成为山西环境 污染最严重的行业之一。全省大气、水污染，主要集中在几个大中城市和附近区域。 随着焦化企业的迅猛发展，已经发展到2 0 0 多家，焦化生产造成的污染已由点成片， 大致分布在中部北起原平，经古交、清徐、介休、灵石、霍州、洪洞、临汾、襄汾、 河津一带；东南部襄垣、潞城、沁源片；西北部河保片和离柳片。据环保部门监测， 这些地区水污染也相当严重，炼焦区附近地表水中化学耗氧量、挥发酚、氨氮等污 染指标超标3 至l o 倍，是全省地表水的主要污染物。近年来，新一轮的无序发展 加剧了环境污染，在临汾、吕梁等一些焦化企业集中区域，焦炭生产总量和排污总 量不断增加，环境质量严重恶化，甚至使一些地区失去了人类生存的基本条件。故 而，对山西焦化工业实行污染物总量控制势在必行。 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 2 课题提出的意义 目前随着世界上对焦炭需求量不断的增加，我国焦炭产量也是逐年的增加，截至到 2 0 0 4 年已经超过了2 亿吨。机械化焦炉每生产1 吨焦炭，就要产生1 1 8 m 3 1 8 3 m 3 废 水，仅山西省全年就产生7 6 7 0 万m 3 1 1 8 9 5 万m 3 焦化废水。 我国有数百家焦化厂和煤气厂，几乎全部采用传统的活性污泥法，没有较为完善的 去除c o d 及脱氮工业装置。而这些传统的生物处理对焦化废水中的挥发酚及氰化物去 除率较高，但对c o d 和n h 3 - n 处理效果很差，大部分企业不达标。根据1 9 9 7 年国内 对冶金企业的统计，升华出水含酚s l m g l 的企业占被调查企业总数的8 8 9 6 3 ；氰化 物含量s 0 5 m g 1 的生化处理设施占总数的7 4 - - - - 9 6 ，特别是挥发酚去除率都在9 0 以 上，大部分达到了9 9 ；氰化物去除率一般也在9 0 ；而c o d 去除率一般在8 0 以下， c o d 含量旦0 0 m g l ，只占全部被调查企业的4 5 1 7 2 。；n h 3 - n 的浓度含量就更高， 去除率最高只有6 5 ，达标企业只有1 8 7 , - - - 3 1 8 左右1 2 】。有关研究指出，焦化废水中 含有的化合物经1 2 h 曝气处理后的去除率不到2 0 1 3 1 ，已经很难达到国家公布的排放标 准。外排水基本上都是和其它废水进行追踪稀释后再排放，这对受纳水体的水环境的污 染没有根本性的转变。 焦化废水一直是国内外废水处理领域的重大难题，几十年来尚未出现突破性的研究 成果1 5 1 。从8 0 年代初，国内不少学者分别采用a 2 一o ( 缺氧好氧) 、a 1 a 2 o ( 厌氧缺氧 一好氧) 等生化方法对焦化废水进行研究，但一般停留在试验阶段而没有成功的在实际 中收到满意的效果。同时也有很多学者采用了催化湿式氧化法和光催化氧化法等物理化 学方法，但由于工艺条件比较苛刻，并且投资较大，不适应当前我国的基本国情，所以 很难应用到实际当中去。 因此，寻求一种能降解焦化废水的c o d 、n h 4 - n 的高效经济的处理方法，最大限 度的减少废水和污染物的排放量是目前焦化行业迫切需要解决的问题。实现焦化废水达 标排放且降低处理费用的目的，这对大大减轻焦化废水对受纳水体的污染，保护和改善 水体水质，缓解我省乃至全国的水资源危机等都具有重大而深远的意义。 针对焦化废水难降解物质和有毒物质含量大、c o d 含量高、n h 4 - n 含量高且不易 处理的特点，太原理工大学白晓平、陈启斌等人运用a o 及其变形工艺、单一s b r ( 复 合生物反应器) - 1 - 艺、a m o 工艺、a o m 工艺和a l - a 2 一o - m 工艺处理焦化废水，进行 了固定化高效优势茵处理焦化废水动力学基础研究。通过对各试验工艺试验结果的分析 和比较发现，当进水c o d 浓度在1 1 0 0 m g l 左右时，a l ( 水解酸化) - a 2 ( 缺氧反硝化) 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 旬( 好氧活性污泥) m ( 好氧生物膜) 四段s b r 工艺处理效果稳定且出水水质好，能 使焦化废水处理后出水c o d 和n h 3 - n 分别达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中第二类污染物最高允许排放要求的二级标准和一级标准，即：c o d 1 5 0 m g l ， n i l 3 - n 1 5 m g l 。该工艺经济合理，技术可行，是处理焦化废水较适宜的生物处理工艺。 张计宏与孟建丽通过a l - a 2 一o - m 工艺的更进一步的深入研究，确定了该工艺的最佳运行 参数。在前人的基础上，利用前人获得的成果，充分吸取其试验的优点，并根据当前的 焦化废水研究领域的其它成果，冯海军和王瑞珂提出了a 1 - a 2 0 1 0 2 四段膜法工艺。与 此同时，他们通过中试研究，在进水c o d 浓度提高到1 2 0 0 m g l 左右的同时，也确定了 该工艺的最佳运行参数。然而当c o d 浓度高达18 0 0 m g l 左右时，出水却很难达到污 水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中第二类污染物最高允许排放要求的二级标准。 为此，依照太原理工大学校科技发展基金项目关于投加生长素法在焦化废水c o d 去除中的试验研究的要求，本课题提出通过投加生长素法研究焦化废水中c o d 去除效 果。 1 2 课题研究的目的及内容 1 2 1 课题研究的目的 根据焦化废水难降解物质和有毒物质含量大、含量高且不易处理的特点，在 a 1 a 2 一0 1 0 2 工艺的各个反应器中，分另u g j 造利于各类群微生物生长繁殖的环境，使各类 群微生物均在各自最适宜的环境中生存，实现优势生长，提高各类别有机物的降解效率， 使出水c o d 达到国家污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中第二类污染物最高允许 排放要求的二级标准( c o d 为1 5 0 m g l ) ，氨氮达到国家污水综合排放标准 ( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中第二类污染物最高允许排放要求的一级标准( 氨氮为1 5 m g l ) 。验 证a 1 a 2 一0 1 0 2 工艺处理焦化废水的技术可行性。 1 2 2 课题研究的内容 1 ) 在a 1 a 2 o l - 0 2 四段膜法工艺的各段反应器内培养和驯化适合于处理焦化废水 的微生物，并研究其降解氨氮的特性； 2 ) 考察各生物反应器的运行条件，如进水浓度、水力停留时间和温度等对污染物 去除率的影响，为进一步优化反应器的运行与控制条件提供参考； 3 ) 研究a r a 2 一0 1 0 2 四段膜法工艺各段对处理焦化废水氨氮的效能进行研究。 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 1 焦化废水概述 第二章文献综述 弟一早义陬琢迎 2 1 1 焦化废水来源1 3 j 废水来源主要是炼焦煤中水分，是煤在高温干馏过程中，随煤气逸出、冷凝形成的。 煤气中有成千上万种有机物，凡能溶于水或微溶于水的物质，均在冷凝液中形成极其复杂 的剩余氨水，这是焦化废水中最大一股废水。其次是煤气净化过程中，如脱硫、除氨和 提取精苯、奈和粗吡啶等过程中形成的废水。再次是焦油加工和粗苯精制中产生的废水， 这股废水数量不大，但成分复杂。其排放情况见图2 1 【4 】： 焦油加工 焦油精制分离 橥一苯- 1 分 案厂水i 煤叫 各煤h焦炉h 焦炭加工卜焦炭 除尘污水 i 除尘污水 磊赢翮陌葫 古马隆污水 煤气脱氨 净煤气 图2 1焦化生产工艺流程与废水来源 f i g 2 1 t h ef l o wc h a r to f g a sp r o d u c t i o nb yc o k i n gt e c h n o l o g y ，5 j 焦化厂主要生产煤高温裂解产生焦炭和煤气，并回收化工产品焦油、苯、萘等，因 此焦化废水是煤热加工过程产生的，来自炼焦过程中的洗煤、熄焦、副产品加工和精制 4 徘丽卜黎畲水滁g一董 太原理工大学硕士研究生学位论文 等环节，同时在煤气净化和化工产品回收过程中也有部分废水产生。主要废水排放源有： 1 ) 煤高温裂解和荒煤气冷却产生的剩余氨水废液。此为焦化厂主要排放源，所排 废水量占全厂排放量的一半以上，其水质复杂、组分种类繁多且污染物浓度较高，除含 有氨、氰、硫氰根等无机污染物外，还含有酚、油类、萘、吡啶、喹啉、葸和其它稠环 芳烃化合物等，是目前较难处理的废水之一。其中主要污染籼3 n 为3 0 0 0 , - 一5 0 0 0 m g l ， c o d 为6 0 0 0 l0 0 0 0 m g l 。 2 ) 煤气净化过程中煤气终冷器和粗苯分离槽排水等。所含污染物为酚、氰及其它 c o d 组分等，不含氨且浓度相对较低。 3 ) 煤焦油、精苯及其它工艺过程的排水。所含污染物为酚、氰及其它c o d 组分等。 水量较少，污染物浓度较低。 2 1 2 焦化废水组分【5 j 焦化废水所含污染物可分为无机物和有机物两大类，无机物一般以铵盐形式存在， 包括心h 0 2 c 0 3 、n h i h c 0 3 、( n i l l l 2 s 0 4 、n h 。c l 、n h 。c n 、n h 4 h s 、n h4 s c n 、 一) 2 是q 等，它们是焦化废水中n h 4 + 一n 的一部分；有机物以酚类化合物为主，包 括苯酚、酚的同系物以及萘、葸、苯并比等多环类化合物，另外还有杂环类化合物，包 括二氮杂苯、氮杂苊、氮杂菲、毗啶、喹啉、吲哚等。何苗等对焦化废水中的有机物进 行了g c m s 分析，测定结果见表2 1 。 2 1 3 焦化废水特点【6 】 焦化废水的水质特点因焦化生产工艺、废水收集成分和炼焦煤质而异，不过它们都 有许多共同点，表现在： 1 ) 成分复杂 从对焦化废水组分的介绍可知，焦化废水成分繁多，特别是有机物组分比较多，甚 至有报道指出焦化废水生化处理的进水共检出2 4 4 种有机污染物。而焦化废水中无机物 一般以铵盐形式存在，包括( n h 4 ) 2 c 0 3 、n h 4 h c 0 3 、( n h 4 ) 2 s 0 4 、n h 4 c i 、n h 4 c n 、n h 4 h s 、 n h 4 s c n 、呷4 ) 2 s 2 0 3 等，它们是焦化废水中n h ；一n 的主要部分。 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 表2 - 1焦化废水有机物组成 t a b l e2 - 1t h ec o m p o s i t i o no fo r g a n i cc o m p o u n df o rc o k ep l a n tw a s t e w a t e r 所占质 所占c o d 所占质 所占c o d 浓 序序 有机物名称量百分 浓度 有机物名称 量百分 度 号 号 比( )( m e , l )比( )( r a g l ) 毗啶邻苯二甲酸酯 l 乙苯 1 1 1 61 5 1 12 l0 1 8 51 1 1 1 0 吲哚 2 苯乙腈 5 1 0 76 3 1 3 2 2( e ) 一9 一菲醛肟1 1 5 42 0 1 0 0 3苯酚 1 1 l l1 4 1 42 3 烷基吡啶 o 1 1 31 1 6 9 4 甲基苯酚 2 6 1 7 23 4 7 1 42 4 苯并喹啉 o 1 2 53 1 2 5 5 喹啉 l o 1 1 51 3 2 1 0 2 5 苯基吡啶 0 1 5 97 1 6 7 61 1 1 4 61 4 9 l o2 6o 1 5 57 1 1 5 异喹啉 二甲基苯酚 75 1 0 86 4 1 72 73 1 9 2 5 0 o 甲基喹啉萘酚 85 1 5 l7 1 1 6 2 80 1 1 31 1 6 9 某种苯酚衍生物咔唑 9 1 1 1 3 01 4 6 1 92 90 1 3 54 1 5 5 l o 甲基酮 1 1 5 42 0 1 03 0 6 ( 5 h ) 一菲啶酮 0 1 4 5 5 1 8 5 l l c 2 烷基喹啉 2 1 0 32 6 1 43 1 硝基苯二甲酸0 1 9 51 2 1 4 0 1 2 2 、4 - - 环戊二烯 0 1 3 9o 5 l l3 2 二苯基毗咯 o 1 0 60 1 7 8 1 一次甲基苯 3 3 蒽腈 o 1 1 11 1 4 3 1 30 1 7 60 9 1 93 40 1 3 3 4 1 2 9 l 一奈腈 9 h 一芴 1 4 0 1 2 83 1 6 43 5o 1 2 83 1 6 4 二苯并呋喃喹啉酮 1 5o 1 3 0o 3 1 93 6o 1 1 01 1 3 0 2 一甲基一1 一异 l ，l - - ( 1 ，3 一丁 氰化萘二炔一l ，4 一) 二 1 60 1 0 5o 1 6 5 1 7 c 2 烷基吡啶 o 1 3 90 5 l l3 7 苯 0 1 0 4o 1 5 2 1 8苯并咪唑1 1 6 92 2 l o3 8 苯乙烯酮o 1 3 03 1 9 0 1 9异喹啉酮 0 1 7 81 0 l l3 9 二苯并呋喃 o 1 1 51 1 9 5 2 0 联苯 0 1 3 0o 3 1 94 0 l ，9 一二氮芴 1 1 3 11 7 1 0 3 喹啉酚苯甲酸 合量9 8 1 51 3 0 0 0 1 9 8 5 2 ) 污染物浓度高 焦化废水中污染物浓度高，一般情况下焦化废水的主要污染物浓度如表2 2 。 3 ) 难降解物质多，可生化性差 国内大多数焦化厂废水处理二级出水中c o d ，n h 3 - n 去除率低，其中c o d 普遍介 于3 0 0 - - - 6 0 0 m g l 之间，二级出水c o d 不能达标的主要原因就在于焦化废水中难降解有 机污染物在生物处理系统中浓度高，难去除。 焦化废水有机物( 以c o d 计) 含量高，但b o d 5 c o d 值低，一般为0 3 o 4 ，废水可 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 生化性差，而且废水中所含有机物也多为芳香族化合物和稠环化合物及吲哚、吡啶、喹 啉等杂环化合物。 4 ) 有毒物质多 废水中的不少多环芳烃和杂环化合物是“三致”物质，危害人体健康。 表2 - 2 焦化废水的主要污染物浓度川 t a b l e2 - 2t h ec o n c e n t r a t i o no f t h em a i np o l l u t a n t si nc o k ep l a n tw a s t e w a t e r 挥发酚 b o dc o d 焦油类氰化物 苯 硫化物挥发氨萘 废水名称 ( m g l )( m e l )( m e l ) ( m r l ) ( m g l ) ( m e l ) ( m g l )( m e l )( r a g l ) 蒸氨 已脱酚 1 5 0 2 0 01 5 0 04 0 0 ( 卜6 0 0 1 02 0 0 5 0 0l o _ v 2 55 0 7 01 2 0 - , - 3 5 0 废水 未脱酚 2 0 0 1 2 0 0 01 5 0 05 0 0 0 8 0 0 0 粗苯分离水 3 0 c 卜6 0 0】o o m 之5 0 0 微量 l o o 2 5 0】o m 6 0 01 2l o m 之o o 终冷水排水 1 0 0 o o o7 0 0 l 0 0 02 0 肛3 5 0l o o 2 0 02 0 5 05 0 l o o 1 0 ( 水洗) 精苯车间废水 3 5 03 5 0 2 5 0 05 0 7 5 02 0 m _ 4 0 05 3 03 5 8 5 古马隆废水 3 05 l o 水封槽排水 1 05 l olo 7 32 0 3 0 沥青池排污 1 02 0 - - 4 01 - 5弘l o2 0 - 4 0 2 1 4 焦化废水的危害 1 ) 氨氮的危害 7 1 焦化废水中的n h 3 - 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n 0 2 和n 0 3 ，消耗水中的溶解氧，同时n 0 2 是致癌物，n 0 3 。会破坏血液的吸氧功能。 2 ) 有机物的危害 废水中大量有机物排入水体，会造成水体缺氧，危害水生生物。 3 ) 酚类物质的危害【8 】 酚类化合物是原型质毒物，它对一切生物都有毒害作用可以通过与人的皮肤、粘膜 接触发生化学反应，形成不溶性蛋白质，而使细胞失去活力，酚还能向深部渗透，引起 深部组织损伤、坏死，直至全身中毒。长期饮用被酚污染的水会引起头晕、贫血以及高 中神经系统病症。水体中含酚0 1 0 2 m g l 时，鱼类有酚味，浓度高时引起鱼类大量死 亡，酚类对鱼类毒害极限浓度一般在4 - - 1 5 m g l 。苯二酚毒性更强，极限浓度为0 2 m g l 。 4 ) 氰化物的危害 废水中的氰化物是剧毒物质，进入生物体内可以抑制细胞内呼吸酶系。当p h 小于 8 5 时，水中氰化物易水解成氢氰酸