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焦化厂 废水 深度 处理 工艺

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活性炭 、 石英砂 、 聚合氯化铝 、 聚丙烯酰胺 、 纤维球 、袁） 活性炭： 聚合氯化铝： 聚丙烯酰胺： 石英砂： 纤维球： 焦化厂废水深度处理工艺 焦化废水属于有毒有害、难降解的高浓度有机废水，含有酸、碱、酚、氰化物、 石油类及重金属等有害物质。焦化废水经过一级和二级处理后，水中的酚、氰、 BOD5 基本能达到排放标准，但出水中依然含有大量的有机化合物。国家发改委 于 2005 年实施的《焦化行业准入条件》中明确指出，焦化废水经处理后要做到 内部循环使用，酚氰废水处理后厂内回用。《污水综合排放标准》 (GB 8978-1996) 规定了焦化废水一级排放标准 :氨氮＜ 15 mg/L， COD＜ 100 mg/L。目前国内外 处理焦化废水的方法主要有 A/O 法、 A/A/O 法、 SBR 法等，这些方法可有效 去除焦化废水中的酚、氰类物质，但是对氨氮和难降解有机物的去除效果较差， 出水水质难以达标。鉴于此，笔者尝试采用内电解耦合两级生物滤池对焦化废水 进行深度处理，以进一步去除小分子有机物、脱色和脱氮，使出水水质能达到国 家一级排放标准，同时初步探讨了污染物去除机理。 1 试验材料与方法 1. 1 原水水质 试验用水取自上海某焦化厂废水经二级生化处理后的出水，其 pH 值为 6． 8～ 8． 5(均值为 7． 7)，色度为 200～ 300 倍 (平均值为 250 倍 )， COD 为 210 ～ 330 mg/L(平均值为 260 mg/L)， BOD5为 35～ 60mg/L(均值为 45 mg/L)， TOC 为 51． 76～ 72． 8 mg/L(均值为 60． 36 mg/L)，氨氮为 10． 44～ 25． 41 mg/L(均 值为 15． 12 mg/L)， TN 为 43． 21～ 81． 33 mg/L(均值为 56． 15 mg/L)， TP 为 0． 87～ 1． 91 mg/L(均值为 1． 21 mg/L) 。 活性炭 、 石英砂 、 聚合氯化铝 、 聚丙烯酰胺 、 纤维球 、袁） 活性炭： 聚合氯化铝： 聚丙烯酰胺： 石英砂： 纤维球： 1. 2 工艺流程 工艺流程如图 1 所示。 铁炭内电解预处理反应器材质为有机玻璃，容积为 5 L，内装同济大学研制的新 型铁炭复合填料。填料在使用前用 5%的稀硫酸溶液浸泡 1 h，然后用 5%的稀盐 酸活化 2 h 备用。 28 mm×1 000 mm，有效容积均 约为 0． 5 L，底部设有进水口，从下往上每 90 mm 设一个出水口，共设 8 个出 水口，最终出水从最高出水口流出 ； 内置生物 陶粒 滤料 ，填料层高为 55 mm。 2 结果与讨论 2. 1 铁炭内电解的处理效果 由单因素和正交试验得到最佳反应条件 :初始 pH 值为 3，反应后 pH 值为 8． 5， 曝气量为 60 L/h，停留时间为 90 min。在最佳条件下，铁炭内电解工艺对焦化活性炭 、 石英砂 、 聚合氯化铝 、 聚丙烯酰胺 、 纤维球 、袁） 活性炭： 聚合氯化铝： 聚丙烯酰胺： 石英砂： 纤维球： 废水 中的 COD、 TOC、色度 、总磷、 NH3-N 及 TN 的去除率分别为 47． 3%、 44． 2%、 93． 3%、 96． 4%、 11． 3%、 10． 4%， BOD5/COD 值从 0． 17 提 高到 0． 31，废水的可生化性得到了明显改善，为后续生物处理创造了良好条件。 由内电解的原理可知，内电解过程中会产生高活性的 Fe2 +、新生态［ H］和· OH， 能与废水中的有机污染物发生氧化还原反应，破坏其形态和结构。 铁炭内电解对 COD 和 TOC 的去除率都达到了 45%以上，这是因为 Fe2+和新 生态［ H］与废水中有机污染物发生电化学氧化还原作用，有机物结构发生碳链 断 裂，最终被氧化为 CO2 和 H2O2 等 ； Fe2+在有 O2 时会被氧化成 Fe3 +，再 与 OH-反应生成 Fe(OH)2 和 Fe(OH)3，而后会发生强烈水解和聚合反应，生成 具有较长线形结构的羟基络合物，这些羟基络合物具有孔性凝胶结构和较强的吸 附作用，能够起到絮凝吸附 的作用，增强去除效果。 另外，生成的 H2O2 可同 Fe2+反应，生成氧化能力极强的· OH，能够使有机物 氧化分解。铁炭内电解对色度的去除率高达 90%以上，这是因为铁离子、新生 态［ H］、· OH 与废水中的许多组分发生氧化还原 反应，能够破坏发色物质的发 色基团和助色基团，甚至断链而丧失发色能力 ； 同时， Fe(OH)2 和 Fe(OH)3 具 有吸附作用，能够大量吸附发色有机物质。铁炭内电解对总磷的去除率达到 96% 以上，这是因为内电解过程中产生的铁离子和加碱过程中添加的钙离子会与废水 中的溶解性磷酸盐反应生成不溶性磷酸盐，磷酸盐沉淀常有伴生反应，产物具有 絮凝 作用。 2. 2 两级生物滤池的处理效果 厌氧生物滤池 (简称 A 段 ) 和曝气生物滤池 (简称 O 段 ) 的运行受到多种因素的活性炭 、 石英砂 、 聚合氯化铝 、 聚丙烯酰胺 、 纤维球 、袁） 活性炭： 聚合氯化铝： 聚丙烯酰胺： 石英砂： 纤维球： 影响，有气水比 (曝气量 和进水量 )、水力停留时间 (HRT)、 pH 值、温度、进水 负荷和填料层高度等。试验中，重点研究了不同 pH 值、 HRT 和回流比下两级 生物滤池对铁炭内电解出水中有机物的去除效果。 2. 2. 1 pH 值对去除有机物的影响 试验中控制硝化液回流比为 2∶1，两级生物滤池进水 COD 为 120～ 150 mg/L(平 均为 142 mg/L)， HRT 为 2 h，反应器内温度为 25 ℃，以稀盐酸和碳酸钠调节 反应器内 pH 值，以 7 d 为一个运行周期，研究了 pH 值分别为 (5． 0～ 6． 0)、 (6． 0～ 7． 0)、 (7． 0～ 8． 0) 和 (8． 0～ 9． 0) 时两级生物滤池对 COD 的去除 效果，结果见图 2。 由图 2 可知，当 pH 值在 7． 0～ 8． 0 时两级生物滤池对 COD 的总去除率最 高，此时出水 COD 平均浓度为 55 mg/L，对 COD 的平均去除率为 60%。当 pH 值在 (6． 0～ 7． 0) 和 (8． 0～ 9． 0) 之间时，两级生物滤池的出水 COD 平 均浓度都在 60 mg/L 左右。 活性炭 、 石英砂 、 聚合氯化铝 、 聚丙烯酰胺 、 纤维球 、袁） 活性炭： 聚合氯化铝： 聚丙烯酰胺： 石英砂： 纤维球： 当 pH 值在 5． 0～ 6． 0 之间时，废水呈酸性，对系统去除有机物的影响较大， 对 COD 的平均去除率仅在 45%左右，说明在酸性条件下异养菌的活性有所下 降。当 pH 值在 8． 0～ 9． 0 之间时，废水呈碱性，对系统去除 COD 的影响不 是很大，此时对 COD 的去除率与 pH 值在 6． 0～ 7． 0 之间时的相当。这是因 为细胞膜内呈弱碱性，多数微生物在中性或弱碱性的条件下生长良好。 2. 2. 2 HRT 对去除有机物的影响 控制硝化液回流比为 2∶1，两级生物滤池进水 COD 为 120～ 150 mg/L(平均为 138． 2 mg/L)，进水 pH 值在 7． 0～ 8． 0 之间，反应器内温度为 25 ℃，运行 周期为 7 d，研究了 HRT 分别为 1、 2 和 4 h 时两级生物滤池对 COD 的去除 效果，结果见图 3。 由图 3 可知，当 HRT 由 1 h 延长到 2 h 时，两级生物滤池的出水 COD 浓度 陡然下降，对 COD 的平均去除率从 49． 6%升高到 60%，厌氧生物滤池和曝气 生物滤池对 COD 的平均去除率分别从 15． 9%、 10． 5% 升高到 19． 2%、 17． 5%。 延长水力停留时间，相当于降低了水力负荷，同时会导致水的剪切力和流速的降活性炭 、 石英砂 、 聚合氯化铝 、 聚丙烯酰胺 、 纤维球 、袁） 活性炭： 聚合氯化铝： 聚丙烯酰胺： 石英砂： 纤维球： 低，为生物膜的生长繁殖创造更好的条件。当 HRT 由 2 h 延长到 4 h 时，两级 生物滤池对 COD 的去除率变化较小，出水 COD 浓度一直稳定在 56 mg/L 左 右。综上，确定最佳 HRT 为 2 h。 2. 2. 3 回 流比对去除有机物的影响 试验中两级生物滤池进水的 COD 浓度为 120～ 150 mg/L， pH 值在 7． 0～ 8． 0 之间， HRT 控制在 2h，反应器内温度为 25 ℃，运行周期为 7 d，研究了硝化 液回流比分别为 (1∶1)、 (2∶1) 和 (3∶1) 时两级生物滤池对 COD 的去除效果，结 果见图 4。 由图 4 可知，当回流比为 2∶1 时，两级生物滤池对 COD 的平均去除率最高， 为 54%，厌氧生物滤池和曝气生物滤池对 COD 的平均去除率分别为 15%、 16． 3%； 当回流比为 1∶1 时，两级生物滤池对 COD 的平均去除率为 51%，厌 氧生物滤池、曝气生物滤池对 COD 的平均去除率分别为 21%、 16． 0%；当回流 比为 3∶1 时，两级生物滤池对 COD 的平均去除率为 44%，厌氧生物滤池、曝 气生物滤池对 COD 的平均去除率分别为 7． 6%、 9． 7%。 活性炭 、 石英砂 、 聚合氯化铝 、 聚丙烯酰胺 、 纤维球 、袁） 活性炭： 聚合氯化铝： 聚丙烯酰胺： 石英砂： 纤维球： 2. 3 系统的稳定运行效果 经过上述试验研究 确定，铁炭内电解反应器的最佳运行条件 :初始 pH 值为 3、 反应后 pH 值为 8． 5、曝气量为 60 L/h、 HRT 为 90 min，两级生物滤池的最 佳运行条件 :进水 pH 值为 7． 0～ 8． 0、 HRT 为 2 h、回流比为 2∶1，系统的总 HRT 为 6． 5 h，在最佳条件下稳定运行一个月，系统对 COD、色度、氨氮、 总磷及总氮的去除效果如表 1 所示。 由表 1 可知，系统在最佳条件下运行稳定，对 COD 的去除率在 75%以上，出 水 COD＜ 60 mg/L； 对 TP 的去除率在 90%以上，出水 TP＜ 0． 5 mg/L； 对氨氮 的去除率在 94%以上，出水氨氮＜ 1 mg/L； 对 TN 的去除率在 57%以上，出水 总氮＜ 25 mg/L； 对色度的去除率在 93% 以上，出水色度＜ 30 倍，系统出水水 质可达到《污水综合排放标准》 (GB 8978-1996)的一级标准。具体参见 更多相关技术文档。 3 结论 ①采用铁炭内电解法对焦化废水二级生化出水进行预处理，在最佳条件下，其对 COD、 TOC、色度、总磷、 NH3 -N、 TN 的去除率分别为 47． 3%、 44． 2%、活性炭 、 石英砂 、 聚合氯化铝 、 聚丙烯酰胺 、 纤维球 、袁） 活性炭： 聚合氯化铝： 聚丙烯酰胺： 石英砂： 纤维球： 93． 3%、 96． 4%、 11． 3%、 10． 4%，同时使废水的 BOD5/COD 值从 0． 17 升高到 0． 31，明显提高了废水的可生化性，有利于后续的生化处理。 ②焦化废水二级生化出水经铁炭内电解 /两级生物滤池处理后，出水 COD、总磷、 总氮、氨氮和色度分别在 60 mg/L、 0． 5 mg/L、 25 mg/L、 1 mg/L、 30 倍以下， 达到了《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 的一级标准。

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