煤气化的含酚废水处理设计毕业论文.doc

煤气化的含酚废水处理设计毕业论文目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 目的和意义11.2 焦化工业废水的来源及水质21.3设计基础21.3.1设计依据21.3.2设计原则31.4酚的性质41.5苯酚、甲酚的物性参数51.5.1苯酚的物性参数51.5.2甲酚的物性参数6第2章 工艺论证82.1萃取法回收含酚废水中酚类82.1.1溶剂萃取法(物理萃取)92.1.2可逆络合萃取法（化学萃取）102.2液膜法122.3吸附法回收含酚废水中酚类132.3.1活性炭吸附法142.3.2交换树脂吸附法142.4含酚废水化学法处理152.4.1 化学氧化法152.4.2湿式催化氧化法152.4.3焚烧法162.5含酚废水化学处理新技术162.5.1 电催化氧化法162.5.2 超声波氧化法172.5.3 超临界水氧化法172.6光催化技术172.7生化法处理含酚废水182.7.1以活性污泥法为基础的改进生物法182.7.2高降解活性菌种的筛选与培育192.7.3酶处理技术192.7.4固定化细胞技术192.8萃取工艺设备212.8.1脉冲筛板萃取塔212.8.2转盘萃取塔212.8.3离心萃取机212.9液液萃取设备的选择222.10萃取剂的选择依据232.11影响萃取脱酚效率的因素及操作制度242.11.1影响萃取脱酚效率的因素242.11.2影响碱洗效率的因素252.11.3溶剂萃取脱酚生产操作主要控制指标25第3章 工艺流程详述273.1溶剂振动萃取脱酚工艺流程273.2萃取剂的选择283.3产品293.4萃取塔293.5溶剂法萃取脱酚工艺设计303.5.1剩余氨水的预处理303.5.2溶剂的再生与破乳303.5.3萃取塔和碱洗塔的振动效果303.5.4提高萃取效率的途径313.5.5萃取塔相界面的控制323.5.6碱洗工艺方式323.5.7净化工艺333.6设计的创新之处33第4章 工艺计算354.1产品产量及原料消耗354.1.1基础数据354.1.2重苯溶剂油耗量364.1.3 碱液耗量364.1.4酚钠盐产量364.1.5再生釜渣374.2脉冲萃取塔参数计算374.2.1塔板数374.2.2筛板结构参数384.2.3处理能力的计算404.2.4塔径的计算424.2.5塔高的计算434.2.6萃取塔轴功率444.2.7萃取塔相界面的控制474.3碱洗塔494.3.1.塔径D494.3.2塔高H504.4氨水冷却器504.5复蒸釜及柱524.5.1再生釜容积524.5.2加热用蒸汽量524.5.3蒸馏柱524.6带油水分离器的冷凝冷却器534.7储槽的计算544.7.1原料氨水槽544.7.2脱酚后油水分离器544.7.3氨水中间槽544.7.4循环溶剂油槽544.7.5酚钠盐槽544.7.6浓碱槽554.7.7配碱槽554.7.8新溶剂油槽554.7.9乳化物槽554.7.10焦油中间槽554.7.11地下放空槽564.7.12扬液槽564.7.13卸碱真空槽564.8泵的选取564.8.1原料氨水泵564.8.2循环溶剂油泵564.8.3酚盐泵564.8.4碱泵574.8.5脱酚后氨水泵574.8.6送焦油泵574.8.7乳化物泵574.8.8液下泵57第5章 厂区布置说明605.1工程地质及水文地质资料605.1.1工程地质605.1.2水文地质605.1.3气象条件605.2厂房布置原则615.3设备布置方案61第6章 非工艺部分设计636.1 车间定员636.1.1岗位基本任务636.1.2岗位基本职责636.1.3岗位定员636.2水、电、汽的使用646.2.1给排水646.2.2电力656.2.3供蒸汽666.3通风、采暖、照明666.4防火防爆等级666.5土建676.5.1化工建筑的特点676.5.2 厂房的防爆规定676.5.3 化验分析676.6 环境保护68第7章 技术经济分析707.1投资估算707.1.1 征地费707.1.2 建筑面积费用707.1.3 设备费707.1.4 设备安装及管线费717.1.5电气仪表费（含安装费）717.1.6技术开发转让费（含人工培训费）717.1.7不可预见费717.1.8固定资产投资717.1.9建设期利息（一年计）717.1.10固定资产总投资717.1.11流动资金717.1.12项目总投资727.2 成本核算727.2.1单耗727.2.2动力消耗727.2.3加工费727.2.4设备维修折旧费737.2.5车间成本737.2.6工厂管理费737.2.7工厂成本737.2.8销售费用737.2.9年销售成本747.2.10年销售税金747.2.11年销售利润(毛利润)：747.2.12年所得税747.2.13年纯利润747.3经济效益评估747.3.1投资回收期（静态）757.3.2投资利润率（年）757.3.3投资利税率757.3.4其它效益76结束语77致谢78参考文献79附录181附录28589第1章 绪论1.1 目的和意义水资源是基础自然资源，是生态环境的控制性因素之一；同时，又是战略性经济资源，是一个国家综合国力的有机组成部分。展望将来，水资源正日益影响全球的环境与发展，探讨21世纪水资源的国家战略及其相关科学问题，是新世纪全球共同关注和各国政府的重点议题之一。我国目前水环境的污染与破坏是十分严峻的，而工业废水引起的污染问题尤为突出。发展新型综合的水处理技术，特别是新型的有机废水处理技术，实现有机工业废水的达标排放及循环利用，对保护环境，提高认们的生活质量，实现经济社会的可持续发展具有重要的战略意义和现实意义。苯酚及其衍生物是工业废水中常见的高毒性、难降解有机物，主要来源于煤化工、石油化工、制药厂、苯酚生产及酚醛树脂生产厂等。废水的水量、水质随生产工艺、原料性质、设备条件及管理水平等因素而变化。一般来说，废水除含酚外，还含有油、氰化物、硫化物、悬浮物、氨氮等。酚类在水污染中的严重性主要由于它们对水生生物的极高毒性和难以生物降解，它是一种强神经毒物并有局部腐蚀性，对一切生物个体均有毒害作用，酚类化合物已被美国国家环保局列入一种优先控制污染物黑名单中。然而酚类化合物同时又是有机化工的基本原料，在经济上具有重要意义。焦化含酚废水的处理一般采用两级废水处理的方式，第一级是预处理，将高浓度的酚(212g/L)降到200300mg/L以下，并适当降低水中污染物浓度，然后进行第二级生化处理，使其达标排放。本文主要介绍用萃取脱酚工艺进行焦化含酚废水预处理，该法可以大幅度降低水中的酚含量，回收酚钠盐，有较好的经济效益。通常将质量浓度为1000mg/L的含酚废水。称为高浓度含酚废水，这种废水须回收酚后，再进行处理。质量浓度小于1000mg/L的含酚废水，称为低浓度含酚废水。通常将这类废水循环使用，将酚浓缩回收后处理。回收酚的方法有溶剂萃取法、蒸汽吹脱法、吸附法、封闭循环法等。含酚质量浓度在300mg/L以下的废水可用生物氧化、化学氧化、物理化学氧化等方法进行处理后排放或回收。酚类化合物种类繁多，有苯酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、萘酚、氯酚等，而以苯酚、甲酚污染最突出。1.2 焦化工业废水的来源及水质焦化生产工艺中要用大量的洗涤水和冷却水，也就产生了大量的废水。各焦化厂的废水数量及性质随采用的生产工艺和化学产品精制加工的深度不同而异，焦化废水的COD（化学耗氧量）相当高。焦化废水是由配煤所含水分和炼焦生成的化合水，以及蒸馏氨水，粗苯和焦油所用直接水蒸气的冷凝水组成。它含有各种化合物酚、氨、氰化物、硫化物、油类、焦油及机械杂质，这些水统称为酚水。如不进行处理或处理不认真，造成的后果十分严重。根据我国焦化厂生产情况，酚水来源主要有如下几个方面：（1）剩余氨水：由炼焦配合煤水分及炼焦生成的化合水，以及焦炉上升管、集气管喷射的蒸汽和冷凝工段清扫管道的蒸汽所组成。（2）产品加工过程产生的酚水：主要来自产品回收和精制各有关工段的分离水，以及各贮槽定期排出和由于事故排出的酚水。（3）粗苯终冷水：在进行煤气最终冷却时，煤气中一定数量的酚、氰化物、硫化物、萘及吡啶盐基进入冷却水中。为保证煤气终冷温度和减轻脱苯蒸馏设备的腐蚀，终冷循环水必须部分用新水更换，而要排出一定量的终冷水。有的终冷水不是循环使用的，或硫酸铵工段因故停产，终冷水外排量更大。各种不同来源的酚水的组成及性质对于采用不同化产回收与精制工艺的焦化厂是有差别的，它主要是与配合煤质量、炼焦操作条件及化产车间的工艺流程、设备构造、操作管理有关。对于大型焦化厂各种酚水的一般水质如表1-11.3设计基础1.3.1设计依据（1）根据中华人民共和国环境保护法的有关文件。（2）室外排水设计规范GBJ1487。（3）建筑给排水设计规范GBJ1588。（4）城市区域环境噪声标准GB309693。（5）地面水环境质量标准GB3838-88。（6）钢铁工业水污染物排放标准（GB13456-92）（7）合成氨工业水污染物排放标准（GB13458-92）（8）根据国家污水综合排放标准GB8978-96中的二级排放标准。表1-1 大型焦化厂各种酚水的水质(mg.L-1)名称水质组成酚氨硫化物剩余氨水130-25002500-4000120-250蒸氨废水200-250300-900-粗苯分离水100-35020-9050-100粗苯终冷排污水100-500600-90040-100粗苯车间酚水100-300-3焦油蒸馏工段酚水300-4000300-1000400-600酚精制工段酚水80-12000-10-20原料焦油分离水-190-3500焦油硫酸钠废水62-1100070-80-名称水质组成氰化物苯类焦油剩余氨水10-50-600-2500蒸氨废水-200-500粗苯分离水30-150-120-500粗苯终冷排污水30-200-粗苯车间酚水5-10200-400-焦油蒸馏工段酚水100-500-微量酚精制工段酚水-200-300-原料焦油分离水-600-14000焦油硫酸钠废水-1.3.2设计原则（1）排入废水处理设施的废水为焦化废水，其它废水不得混入，废水经处理后达到国家有关标准后方可纳入水域或市镇管网。（2）采用国内目前较为先进成熟的处理工艺，该工艺应具有可靠性、成熟性，并符合国内实际情况。并尽量采用新技术、新材料，实用性与先进性兼顾，以实用可靠为主。（3）废水处理设施具有较大适应性、应急性，可以满足水质、水量的变化。并考虑在突发或事故状态下的各种应急措施。（4）所选用的设备性能可靠、运行稳定、运行费用低、管理维修方便，自动化程度高。（5）废水处理主要设施材质以钢为主，具有结构紧凑，占地面积小,布局合理，尽可削减总投资及运行费用加以考虑。（6）处理后的低浓度的含酚废水送至生化污水处理工段，以尽量减少对环境的二次污染。（7）对废水处理设施进行充分的考虑，按地区气候条件，考虑必要的防水防冻及防渗措施。 1.4酚的性质简单而言，酚是芳烃的羟基衍生物，是羟基直接和芳环相连的有机化合物。物理性质是：大多数酚是固体，仅有少数烷基酚是液体，纯净的酚为无色，但由于杂有氧化产物而一般带有红色。有强烈的气味，沸点比对应的脂环醇为高。羟基愈多，其沸点及熔点均升高，在水中的溶解度也愈大。若羟基与其他取代基（甲基、卤素、硝基等）的位置在对位，则沸点、熔点更高。酚类物质在加压蒸馏的时候容易起泡沫 。由于氧原子没有成键的P电子与芳香环的结构形成一个共扼体系，这样削弱了氧原子与氢原子之间的单键，使得氧原子容易理解出去，因此而使得分类物质的活性相对比较大。所有C原子均以sp2杂化轨道形成键，O原子均以sp3杂化轨道形成键。酚的物理化学性质与其分子结构有着密切关系。随着分子中羟基(-OH)增多，酚类化合物的相对分子质量、密度增加，沸点、溶点升高，在水中的溶解度增大。在常温下，主要有以下一些性质：（1）大多数酚类物质是无色晶体，只有少数为液体。（2）易溶于苯、乙醇、焦油类等有机溶剂，但溶解度不等。（3）具有羟基反应和烃基取代反应的特点。（4）具有很弱的酸性，在强碱中生成酚盐。（5）芳香环上的磺酸基、氨基和卤素都可和羟基发生置换反应，工业上利用这些性质生产合成酚。（6）苯酚是结构最简单也是最重要酚类物质。它的化学性质可代表其他酚的化学性质。（7）在稀碱(氨)和草酸作用下，酚可与醛发生反应。（8）易发生氧化反应，所以含酚废水一般都带有颜色。（9）酚与硝酸发生硝化反应。酚是有特殊气味的无色晶体，熔点为43摄氏度左右，暴露在空气中因部分被氧化而呈现粉红色。1.5苯酚、甲酚的物性参数1.5.1苯酚的物性参数别 名：石炭酸 英文名：phenol分子式：C6H6O分子量：94.11g/mol凝固点：41 折射率：1.54178蒸汽压：0.13kPa/40性 状：无色针状结晶或白色结晶熔块。有特殊的臭味和燃烧味，极稀的溶液具有甜味。 熔 点： 43 沸 点：181.7 闪 点：79.5 毒 性：LD50(mg/kg)大鼠经口530相对密度：1.0576 g/cm分子偶极矩：1.7D溶解性：易溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油、二硫化碳、凡士林、挥发油、固定油、强碱水溶液。几乎不溶于石油醚用 途：用于制染料合成树脂、塑料、合成纤维和农药、水杨酸等。作外科消毒剂消毒能力大小的标准（石炭酸系数）制备或来源：由煤焦油经分馏，由苯磺酸经碱熔。由氯苯经水解，由异丙苯经氧化重排。其 他：加热能溶于水（在室温下，在水中的溶解度是9.3g，当温度高于65时能与水混溶），有毒，具有腐蚀性如不甚滴落到皮肤上应马上用酒精（乙醇）清洗，在空气中易被氧化而变粉红色。在民间有土方用石炭酸来治皮肤顽疾，以毒攻毒，如用来治脚底起泡。储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。避免光照。库温不超过30，相对湿度不超过70。包装密封。应与氧化剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。应严格执行极毒物品“五双”管理制度。苯酚的制造、炼焦、炼油、冶金、塑料、化纤、绝缘材料、酚醛树脂、制药、炸药、农药等等工业都会有较高浓度的含酚废水。例如，每生产一吨焦炭，就可产生0.20.3立方米的含酚废水。在酚类化合物中苯酚毒性最大，炼焦、生产煤气、炼油等行业所排废水中以苯酚为主。1.5.2甲酚的物性参数别 名：煤酚，煤馏油酚，甲苯酚，甲基酚，英文名：Kresol，Cresylic Acid，Tricresol分子式：CH3C6H4OH性 状：本品为几乎无色、淡紫红色或淡棕黄色的澄清液体；有类似苯酚的臭气，并微带焦臭；久贮或在日光下，色渐变深；饱和水溶液显中性或弱酸性反应。可溶于水（1:50）；与乙醇、氯仿、乙醚、甘油、脂肪油或挥发油能任意混合，在水中略溶而生成带浑浊的溶液；在氢氧化钠溶液中溶解。相对密度： 1.0301.050 g/cm用法与用量：甲酚皂溶液 3%5%溶液用于厩舍、场地、排泄物、器具和器械等消毒测定法测定：在190205馏出的数量应不少于85%（ml/ml）。不良反应：（1）误服后会很快引起休克而致死。（2）慢性中毒能引起消化系统及神经系统功能紊乱、昏厥、皮疹或尿毒症。类别：消毒防腐药。制剂：（l）甲酚皂溶液(Saponated Cresol Solution)俗称来苏儿(Lysol)。每l000mL中含甲酚500mL，植物油173g，氢氧化钠约27g和水适量。本品为黄棕色至红棕色的粘稠液体；带甲酚的臭气。本品能与乙醇混合成澄清液体。（2）甲酚磺酸(Cresol Sulfonic)为甲酚经磺化而得，既降低了甲酚的毒性，又提高了其水溶性和杀菌力。环境消毒 配成0.1%溶液 作用相当于3%甲酚皂溶液。（3）复方煤焦油酸溶液 俗称农福(New Formula Farm Fluid)。本品含高沸点煤焦油酸39.0%43.0%，醋酸18.5%20.5%，十二烷基苯磺23.5%25.5%，间甲酚5%，石油醚1000mg/L的酚醛树脂废水进行了处理，达到了国家排放标准，且无二次污染。该法主要用于焦化废水、塑料厂废水、酚醛树脂废水、双酚A废水等废水处理。与一般方法相比，液膜法处理含酚废水具有简便快速、技术先进且较经济的优点。液膜的稳定性、破乳、溶胀等问题在理论上己基本解决，并出现了较好的提取、破乳装置，因此，液膜法的工业化普及应用是值得提倡的。膜脱酚的工艺过程简述1112焦化厂含酚废水从机械搅拌塔上部进入,从塔底进入的乳液逆流接触后,从塔底排出。乳液萃取酚后从塔顶排出进入破乳器,与加入的破乳剂搅拌混合,然后静置分层分离出油相、水相及破乳剂,油相返回制乳器循环使用,水相送粗酚工段使用。见图2-32.3吸附法回收含酚废水中酚类吸附法是利用吸附剂的多孔性质将废水中的酚类物质吸附,吸附饱和后,再利用碱液、蒸汽或有机溶剂进行解吸脱附。吸附法是一种简单、易行的处理废水的方法，成功地用于废水处理早有报道。该法的原理是利用酚类具有一定的极性、表面活性等特点，让废水中酚类与具有一定孔径、孔容和比表面积的吸附剂如活性炭、磺化煤、大孔吸附树脂、硅藻土、氢氧化铝等发生吸附作用，然后含酚吸附剂在有机溶剂、碱液等作用下解吸再生, 重复使用, 并回收酚。该法通常是一种液固接触吸附与物理化学解吸相结合的循环处理方法。对于成本复杂的含酚废水，往往同时兼有物理吸附、化学吸附和交换吸附三种类型，其中物理吸附为主。由于“吸附”是用多孔固体从整体中进行选择分离特定组分，因此不同的脱酚吸附剂一般情况下只对特定种类简单组成的含酚废水有较好的吸附行为, 对于组成较为复杂的焦化原始含酚废水的处理尚未见报道。该法一般只用于废水排放前的处理。要使吸附脱酚法较为广泛地应用, 吸附剂需具备以下特点：（1）吸附容量大，价格便宜（2）容易解吸和再生（3）对不同酚类均具有较好的选择性。2.3.1活性炭吸附法活性炭适用于处理较低浓度的含酚废水，对于芳香族、非极性、高分子物质尤为有效。活性炭处理的排放水中酚含量可1mg/L。活性炭从废水中脱酚的能力是一定的,最后达到饱和。从活性炭上脱酚是用化学再生法回收浓缩酚。在处理含酚废水时，一般都用颗粒状活性炭。吸附容器可设计为压力流式或重力流式，可以在错流或逆流情况下操作。活性炭吸附能力在0.090.4克酚/克活性炭之间变化。在确定采用活性炭作为酚类吸附剂之前。一般应进行以下试验活性炭是否能够使排放液达到规定的含酚浓度何种活性炭形式最为适宜是否要调节PH；估计活性炭用量和滞留时间在吸附力消耗循环过程中所产生的水流特征以及采用何种再生方法。活性炭吸附虽然有较大的吸附容量，但解吸较困难。另外,国内外均有采用活化无烟煤代替活性炭的实例,脱酚率99.9%。中科院山西煤化所李英等13考察了粉煤灰对焦化废水中挥发酚的吸附平衡特性, 建立了吸附等温线及回归方程,为粉煤灰用于含酚废水治理提供了依据。2.3.2交换树脂吸附法70年代以来，大孔吸附树脂已受到环境科学工作者的重视，其应用日益广泛。美国Rohm-Hass公司研制了AmberliteXAD系列树脂, 其中XAD-4为最好的酚类吸附剂。南开大学也成功地研制出GDX,H , NKA等系列树脂,均具有良好的吸附性能,用于处理酚类废水,解吸较容易, 解吸物能综合利用。沈阳有机化工厂采用自制YLX-01型树脂, 处理癸二酸生产中排放13002500ppm的含甲酚的废水，脱酚率达99.9%。用苯乙烯、二乙烯苯交联共聚体为骨架结构的球状聚合高分子树脂,其穿透容量和饱和容量虽比活性炭差,但很容易解吸。将其用于TNT等酚性废水的处理，可用甲苯解吸，解吸率90%。陶大钧14采用H-103大孔吸附树脂,在PH37之间，吸附水体中苯酚或间苯二酚，以3%NaOH溶液解吸，解吸液中苯酚量达5000ppm，间苯二酚量可达20000ppm。树脂经再生后具有良好的重复使用性能，使用数十次后穿透容量基本不变。树脂吸附虽不失为净化酚类组成较简单、含量较低的废水的有效手段，但由于基础研究尚不成熟，吸附脱酚机理尚不太明确，仍需进一步研究和探索。最为主要的是其价格较为昂贵，难以广泛使用。2.4含酚废水化学法处理目前常用于处理含酚废水的化学法包括化学氧化法、湿式催化氧化法，焚烧法等15。2.4.1 化学氧化法化学氧化法处理含酚废水主要是投加一些强氧化剂，将废水中的酚类物质氧化去除。中等浓度的含酚废水一般采用化学氧化法处理，去除效率较高，但是处理运行费用相对较高。1.二氧化氯氧化法二氧化氯是一种易溶于水的黄绿色气体，具有强氧化性。其氧化能力是氯的2.63倍。二氧化氯在将水中的酚类物质氧化去除的同时不会形成副产物。二氧化氯氧化法处理含酚废水，操作方便简单，除酚后无有机氯存在，且同时具有脱色、除臭、消毒作用。2.臭氧氧化法臭氧的氧化能力比氯强，能迅速而广泛地氧化分解水中大部分有机物。臭氧能增加水中溶解氧的浓度，降低COD和氨氮，并能去除水中的营养物质、悬浮固体和水的颜色。最先采用臭氧氧化法处理的工业废水是含酚和含氰废水，一般认为酚和臭氧的反应较快。由于臭氧具有极强的氧化能力，因此它能与许多物质发生反应，并且十分有效，但在臭氧投入有限的情况下，不可能完全有效地去除水中的微量有机物。在实际应用中臭氧投量太大又不经济，因此臭氧仅作为脱除低浓度的酚或作为最后净化处理。2.4.2湿式催化氧化法催化湿式氧化技术是指在高温（125320）高压(0.520MPa)下，在液相中用氧气或空气作为氧化剂，在催化剂作用下，氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，使其分解成CO2、H2O 及N2 等无害物质，达到净化目的。湿式催化氧化法是在传统的湿式氧化工艺中加入适宜的催化剂以降低反应的温度和压力，提高氧化分解能力，缩短反应时间，提高废水处理效率。用湿式催化氧化法处理含酚废水，出水效果好，可生化性好，不太高的进水浓度处理后直接排放，若进水浓度极高，可辅以生化法。但从目前的催化剂性能和效果来看，要达到将废水污染物彻底氧化分解仍然存在许多问题。比如，停留时间过长，氧化后中间产物小分子有机酸更难氧化分解等，因此，对高浓度难生物降解有机废水，有人提出把湿式空气氧化或催化湿式氧化只做预处理技术，首先大幅度降低废水COD 和提高废水可生化性，然后再用后续生物法处理，这样可以弥补单纯湿式空气氧化或催化湿式氧化的不足。2.4.3焚烧法焚烧法主要用于高浓度有机废水的处理,其实质是对废水进行高温空气氧化,使有机物转化为无害的H2O、CO2 等小分子。当含酚废水中除酚外,还含有多种其他高浓度有机污染物、组成复杂,使酚的回收困难或不经济时,可考虑采用焚烧法进行高温燃烧氧化,实现无害化。但是由于实际废水组成复杂,焚烧后可能产生有毒气体,导致二次污染。配备废热回收和二次污染控制装置的先进焚烧系统,可降低能耗和消除二次污染,有利于该技术的推广应用2.5含酚废水化学处理新技术近年来，将声、光等技术应用到含酚废水的处理上，具有常规方法无法比拟的氧化能力强、反应无选择性、反应速度快、氧化彻底、不产生二次污染等优势16。2.5.1 电催化氧化法电催化技术17是在适当的控制条件下通过电极催化产生很强的自由基，从而能有效降解有机物。近年来，电催化技术因其处理效率高、操作简便、易实现自动化、环境兼容性好等优点而引起了研究者的注意。该方法用于处理含酚浓度大，酸性高且有一定含量的废水，可以不经稀释或中和调节等预处理而直接处理。2.5.2 超声波氧化法超声波(15kHz20kHz) 辐照溶液产生高温(5000K)高压（100MPa）的空化气泡及强氧化性物质，使难降解有机物在此条件下完全氧化降解、无二次污染18。超声波氧化反应条件温和，通常在常温下进行，对设备要求低，是应用前景广阔的无公害绿色化处理技术。2.5.3 超临界水氧化法超临界水氧化技术19利用有机物和氧化剂在超临界水( 温度大于374，压力大于22MPa) 中完全互溶的特性，使有机物质发生类似于焚烧的完全氧化，生成CO2、H2O 等无害的小分子化合物。且由于不存在相间传质的限制，使反应彻底、迅速。小结化学方法具有分解速度快、氧化能力强、酚去除率高、能耗低的特点，酚的氧化最终分解产物是二氧化碳和水，无二次污染。比较适用于中低浓度含酚废水的处理。对于较高浓度的含酚废水，可先进行预处理，降低浓度后再进行化学处理，这样既回收酚类物质，又减少了化学处理工艺过程的经济耗费。该法的缺点是费用较高，常用的氧化剂有高锰酸钾、氛、臭氧以及过氧化氢，使用高锰酸钾需要固体进料装置，且氧化剂的消耗量比较大；使用氯的不足之处在于有形成氛酚类有毒化合物的风险以及过剩的氯会与废水中的其他组分缔合。臭氧在水处理中的应用十分广泛，其作用为杀菌消毒，改善色度和气味，氧化有机物，加强难降解有机物和天然有机物等的生物降解性，或改善絮凝效果等。考虑到含酚废水的复杂性与多样性，将化学方法与其他技术联用，达到高效、经济的目的，这是国内外对难降解有机物处理技术的一个研究发展方向。2.6光催化技术自1972年Fujishjma等发现了Ti02电极上的水的光催化裂解反应，多相光催化反应研究就迅猛发展起来。多相光催化技术在环境保护、净化气相和水中的有机污染物等方面有广阔的应用前景。特别是在废水净化成为全世界所有国家在发展经济的同时面临的优先发展的课题的今天，光化学反应在环境污染治理领域己得到广泛应用。利用太阳光催化氧化处理工业废水，具有省资、高效、节能、最终能使有机物完全矿化、不存在二次污染的特点，显示出了良好的应用前景。文学诛等人报道了光催化处理丝绸厂印染废水的研究成果，王怡中等人报道了工业上4大类8种可溶性染料均可在太阳光下较好地催化降解。目前，半导体光催化主要以悬浮法为主，该法中粉剂催化剂易于凝聚，不易分散，需不停地搅拌，且难以分离间收，利用率低。而固定膜光催化法操作简单，废水循环处理，催化剂连续使用，可实现催化与分离一体化，膜的稳定性好。业已证明，具有良好光催化活性的半导体催化剂有Ti02、ZnO、CdS。其中ZnO、CdS在光照时不稳定，且其腐蚀产物Zn2+、Cd2+会带来二次污染，TiO2以其价廉、稳定、无毒而成为光催化剂的首选物。SPoyna等的试验结果表明，以TiO2粉为原料制备的TiO2/glass膜光催化降解性能比TiO2粉剂好。魏宏斌等人的研究表明，以钦酸丁脂、乙醉、水和硝酸为原料，采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维上形成锐钦矿型TiO2薄膜，对腐殖酸水溶液进行催化氧化处理，取得了很好的效果。值得一提的是光催化技术具有能在常温常压下进行、彻底破坏有机物、没有二次污染且费用不太高等优点。由此可以预言，在人类进入21世纪的进程中，半导体光催化技术可能是最有希望的对环境友好的催化新技术，其在废水处理方面也有广阔的应用前景。2.7生化法处理含酚废水该法对较低浓度的含酚废水处理效果好,对含酚浓度较高、毒性较强的废水的处理效率低。为提高生化法处理含酚废水的效率,国内外学者进行了大量研究,主要的研究工作集中在以下几个方面。2.7.1以活性污泥法为基础的改进生物法为提高常规活性污泥法的处理效率,改良工艺的应用是近年来生物处理技术发展的一个重要方向之一。例如,添加粉末活性炭的活性污泥法(PACT工艺)；在普通序列间歇式活性污泥法(SBR工艺) 中投加粉末活性炭即PAC-SBR工艺；利用形成生物铁絮凝体的生物铁法以及近年来开发的膜分离活性污泥法。2.7.2高降解活性菌种的筛选与培育为提高生物法对有毒有害物质的处理效率,除了改进传统工艺以外,还有必要加强高降解活性菌种的选育工作。为此许多学者进行了高降解活性菌种的筛选及培育工作。Edgehill、Lewandon2ski、林哲等分别进行的研究表明,引入高降解活性菌种能提高含酚废水的降解率,但要解决的主要问题是如何使这些优良菌种长期地在生物处理系统中占优势,并保持其高降解活性。2.7.3酶处理技术酶是一种高效专一的生物催化剂,自20世纪80年代起,开始了将酶技术用于废水处理的研究。选用适宜的酶来催化降解含酚废水已有报道,如用酪氨酸酶可以使苯酚得到100%的降解；用辣根过氧化物酶处理含酚330mg/L的废水,酚去除率可达97%99 %。水溶性酶属一次性消耗,导致处理成本高。为降低成本、提高酶活性,酶的固定化技术将是该领域的研究重点。2.7.4固定化细胞技术普通活性污泥法中微生物易流失、细胞对毒物的承受能力低。近十几年来,国内外开展了将固定化细胞技术用于废水处理的探索研究。2000年,朱柱等用红砖碎粒为载体固定脱酚菌,脱酚菌经固定后,反应速率增大,降解酚的能力大大增强。2000年, KaiChleeLon等用Pseudomonasputida美国型技术49451构造的固相细胞膜反应器处理酚,可使浓度高达20003500mg/L的酚完全降解。固定化细胞技术还处于研究阶段,要投入实际应用,还面临许多问题。废水中含酚质质量浓度在50500mgl/L时，适于用生化法处理。生化法多采用好氧处理与厌氧一好氧处理、活性污泥或生物膜法，生化处理所使用的微生物主要有:真菌、细菌和藻类等。该法具有能耗低、二次污染小等优点，但其操作管理要求条件高、不同体系可生化能力差异较大，使其推广受到一定限制。小结：发展趋势（1）溶剂萃取法中固定相络合萃取法具有操作范围广、容易再生、处理效果好等特点,是一个具有价格竞争优势、高效、可靠的新技术。（2）膜分离技术正由基础研究向实用化阶段发展,随着高分子材料及制膜工业的发展,膜分离技术在含酚废水处理方面也有较好的应用前景。（3）生化法处理量大、处理成本低、无二次污染,且其硬件设施和工艺流程均较成熟。可以预见在今后较长的一段时间内,生化法仍将是含酚废水处理的主要方法。旨在提高生化处理效率的生物处理新工艺、新技术及生化预处理技术的研究将是一个重要的发展方向。（4）近年来有较大发展的高级氧化技术,可在较短时间内将有机物氧化降解为CO2 、H2O 及其他低分子无机化合物,去除效率高,氧化速度快,无二次污染,同时也避免了采用生物法处理时间长的缺点,今后仍将是研究的热点。（5）由于含酚废水的复杂性与多样性,考虑几种技术联用,可能会实现高效、经济的目的。这也是国内外对难降解有机物处理技术的一个研究发展方向。总之，焦化厂、煤气厂、石油化工厂排出的废水中常含有较高浓度的酚（10003000mg/L）。为了回收酚，常用萃取法处理这类废水。在现有的各种处理高浓度含酚废水的方法中, 溶剂萃取脱酚法也最为有效。该法是利用酚类在某些有机溶剂中的溶解度比在水中大的特点, 把废水中的酚抽取出来。溶剂萃取法处理工业含酚废水使用广泛, 其脱酚工艺的种类很多, 操作方便, 设备投资较少, 分离效果明显。是一种物理法脱酚，脱酚效率可达95%以上，在国内外得到广泛应用。本次设计中，针对鸡西年产200万吨焦化厂的酚水，采用溶剂萃取脱酚的方法进行处理。2.8萃取工艺设备萃取工艺包括混合、分离和回收三个主要工序。连续逆流萃取设备常用的有填料塔、筛板塔、脉冲塔、转盘塔和离心萃取机。 2.8.1脉冲筛板萃取塔脉冲筛板萃取塔分为三段，废水与萃取剂在塔中逆流接触。在萃取段内有一纵轴，由塔顶的偏心轮装置带动，作上下往复运动。上下两分离段断面较大，轻、重两液相靠密度差在此段平稳分层，轻液(萃取相)由塔顶流出，重液(萃余相)则由塔底流出。2.8.2转盘萃取塔转盘萃取塔的构造在中部举取段的塔壁上安装有一组等间距的固定环形挡板，构成多个萃取单元。在每一对环形挡板的中间位置，均有一块固定在中心旋转轴上的圆盘。废水和萃取剂分别从塔上、下部切线引入，逆流接触。在圆盘的转动作用下，液体被剪切分散，其液滴的大小同圆盘直径与转速有关。调整转速，可以得到最佳的萃取条件。 转盘塔主要效率参数为：塔径与盘径之比为1.31.6，塔径与环形板内径之比为1.31.6；塔径与盘间距之比为28。 2.8.3离心萃取机离心萃取机的外形为圆形卧式转鼓，转鼓内有许多层同心圆筒，每层都有许多孔口相通。轻液由外层的同心圆筒进入，重液由内层的圆筒进入。转鼓高速旋转(15005000r/min)产生离心力，使重液由里向外，轻液由外向里流动，进行连续的逆流接触，最后由外层排出萃余相，由内层排出萃取相。萃取剂的再生(反萃)也同样可用离心萃取机完成。 萃取设备的计