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1、精品学习资源化工环境科学与安全技术综述课题：焦化废水处理主要工艺讨论院系 :化学工程与工艺班级 :姓名 :学号 :日期 :2021.12.25欢迎下载精品学习资源焦化废水处理主要工艺讨论摘要：焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品同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；因此焦化废水的处理难度大，已引起国内外人士的关注，始终是国内外废水处理领域的一大难题；本文阐述了焦化废水的处理主要工艺的进展,一般可分为物理方法、化学方法、生物方法；以上各种方法各有其本身特点和适用的条件；关键词：焦化废水 物理方法 化学方法 生物方法一 焦
2、化废水的来源及水质特点焦化废水 CODcr,NH, 一N浓度较高，有机物成分复杂，组分种类繁多，且污染物浓度高，主要有酚类化合物、多环芳香族化合物，含氮、氧、硫的杂环化合物及脂肪族化合物，属难生物降解有机废水，其主要来源有 :剩余氨水 或经蒸氨后的废水，该污水含酚约 600一1200mg/L, CODcr 约3000mg/L ，含 NH, 约200 一300mg/L 煤气终冷循环水排污水或经黄血盐脱氰后污水；为保证煤气的终冷温度和减轻蒸馏设备的腐蚀，终冷循环水须部分用新水更换，而排出肯定量的含酚、氰化物污水，该污水含酚约 150mg/L,CODcr 约 1500mg/L, 氰化物约 80-15
3、0 mg/L, 油约 200mg/L ，并有少量的硫化物；化工产品分别水，该废水主要含芳烃类、酸、碱、盐等；生产车间跑、冒、滴、漏产生的污水，该污水较为复杂，主要为芳烃酸、碱污水，CODcr 含量高；二物理方法一超声空化效应法1超声空化效应对焦化废水中的大多数有机物有较好的降解作用；饱和气体的存在与欢迎下载精品学习资源否、废水的初始 pH 值、废水中有机物CODcr 的初始浓度和超声波的声能密度是影响其降解成效的主要因素，而温度对有机物降解成效的影响较小；当CODcr 初始浓度为 807mg/L和初始 pH值为 8.17的焦化废水，在温度为25的条件下，经声能密度为0.220W/cm3的超声波
4、辐照并进行同时曝气作用240min 后，废水中 CODcr 的降解率为 76.89 % 2.自由基清除剂正丁醇对焦化废水中有机物的超声降解有明显的抑制作用，因此认为，废水中有机物超声降解的作用机理可能是由超声空化效应在水中产生的OH 自由基使废水中的有机物被氧化的过程，有机物的超声降解过程遵循表观一级反应动力学规律；二）铁炭微电解法采纳曝气铁炭微电解工艺对焦化废水进行了深度处理：在活性炭、铁屑和NaCI 投加量分别为 l0g/L,30g/L 和200mg/L的条件下反应 240 min 、出水 COD 去除率在 30%一40%；酸性条件可以进一步提高COD 去除率；微电解可以去除原生化出水中的
5、难降解有机物，出水物质的分子量主要集中于2000Da以下，以脂类和烃类化合物为主；出水的可生化性有了大幅度提高，BOD 5/COD 由0. 08增加到 0.53试验结果说明，铁炭微电解是深度处理焦化废水的一种有效工艺；详细如下：1. 在活性炭、铁屑和 NaCl投加量分别为 10g/l-30g/l 和200mg/l 的条件下，不调剂原焦化废水生化出水的Ph值，反应 24 0 m in 出水 COD 去除率为 30%一40%；2. 短时间内曝气和不曝气对于铁炭微电解反应处理焦化废水生化出水没有明显的影响；随着反应时间增加，曝气充氧条件下更有利于提高微电解反应的成效；3. 较低的 Ph条件有利于铁炭
6、微电解反应进行，在水样初始ph为4的条件下进行微电解反应，出水无色无味， COD 值在 100 mg/l 左右；4. 铁炭微电解反应能够去除或转变原焦化废水生化出水的难降解有毒污染物，出水以小分子的脂类和烷烃类化合物为主分子量 ；BOD 5/COD 由原水的 0.08上升至 0. 53可生化性明显提高；对微电解出水进行生物处理，可使出水质进一步提高；三）强化活性炭吸附法1. 混凝沉淀对于焦化厂生化出水中的有机成分表现出了良好的去除成效，在以氯化铁作为混凝剂时，其正确投加量为62mg/L 时，出水 COD 可以降低到 100欢迎下载精品学习资源mg/L 以下，达到国家污水一级排放标准和冷却水回用
7、标准；而在进行较大水样混凝试验时，处理费用远低于一般工厂的用水费用，是有效益的中水回用技术；2. 活性炭吸附处理焦化厂生化出水，出水COD 可以达到 100mg/ L以下，但费用较高；使用煤质炭的性价比最高，目_煤质炭明显优于煤质炭II ；3. 材质相同的炭型由于活化方式等生产工艺的不同，其吸附性能也不同，因此在实际应用之前应对炭型进行挑选，确定最相宜的炭型以提高处理成效和降低成本，4项性能指标可以精确评判炭型的吸附性能；4. 混凝沉淀作为预处理手段，不但降低了活性炭的有机负荷量，而目_提高了对进水中有机成分的吸附容量；混凝沉淀+活性炭吸附技术处理焦化厂生化出水能达到国家相关标准，可以作为个别
8、生产或生活用水重复使用，降低处理费用；5. 长期使用混凝强化活性炭吸附工艺时，活性炭塔供应了微生物生长的良好环境，大 部分已吸附的 POPS及其他有机物有可能被降解达到生物活性炭的功能，大幅度降低活性炭消耗量，进一步降低处理费用；三化学方法 攻击有机物分子 RH，并使其矿化为 CO 2和H2 O；Fenton试剂参加有机物的氧化降解过程为链式反应，其中.OH 的产生为链的引发，而其他自由基和反应中间体构成了链的节点，各种自由基之间或自由基与其他物质的相勺_作用使自由基被消耗，反应链终止；Fenton反应的优点是不需要特制的反应系统，也不分解产生新的有害物质，仅仅需要催化剂Fe2+；反应产物 F
9、欢迎下载精品学习资源e3+对环境无害，而且可与 OH 一反形成 FeOH3沉淀，可使部分污染物沉淀下来；欢迎下载精品学习资源1. 一般 Fenton法单独采纳 Fenton试剂处理废水； Fenton法可作为焦化废水的预处理方式以提高废水的欢迎下载精品学习资源可生化性，也可作为一种深度处理方式来提高出水水质；谢成等采纳 Fenton法对广东韶关钢铁公司焦化厂废水进行预处理，结果说明，在反应温度为 30C,nFe2+:nH 2O2=1:20 的条件下，酚、苯系物、石油烃、含氮杂环有机物和多环芳烃在反应 10min后相应的去除率分别达到93.7%、96.2%、92.1%, 92.7%和89.2%
10、，此时对挥发酚的去除率为98.6%，对 COD 的去除率为 54.4%；同时，废水可生化性明显提高， BOD 5/COD 值从 0.27上升至 041；张娴娴等采纳 Fen ton法对焦化废水进行强化一级处理试验，在正确试验条件下，对COD 的去除率达 88.12%，对酚的去除率达 89.45%；2. Fenton试剂与吸附剂联用Fenton法可与吸附剂联用处理焦化废水；用于焦化废水处理的吸附剂较多，如树脂、粉煤灰、活性炭等；目前最常用的是活性炭；联用方式分为两种:一种是先用活性炭吸附， 然后用 Fenton试剂氧化；这种处理方式的吸附平稳浓度高，可以充分利用活性炭吸附容量大的特点；对未被活性
11、炭吸附的残余有机污染物及氰化物、硫化物等无机污染物，再采纳Fenton试剂进行氧化，可以大大降低Fenton试剂的消耗量；对吸附饱和的活性炭，可采纳H2O2再生，不产生二次污染；另一种是先用Fenton试剂氧化，再用活性炭吸附；王春敏等采纳 Fenton试剂一活性炭吸附工艺处理某焦化厂生化处理前的废水，操作条件:Fenton试剂氧化阶段 H2O2投量为 55mmol/I, Fe2+ /H 2O2=1:10 初始PH=3, 活性炭吸附阶段活性炭投量为 2 5g/L,PH =3, 吸附时间为 30 m in ；在此操作条件下，焦化废水COD 由原先的 1935mg/L 降为 488mg/L, 去除
12、率达 97.5%，出水水质符合国家一级排放标准；李茂等采纳树脂吸附一Fenton试剂氧化组合工艺对某焦化企业产生的高浓度焦化废水进行处理；在正确工艺条件下，对酚类污染物的去除率接近 100%，对 COD 的去除率为 74. 82%, 废水的 BOD 5 /COD 值由 0.11提高到 0. 19；3. Fenton试剂与混凝剂联用由于焦化废水的 COD 一般很高，单独采纳 Fenton法处理成效不是非常抱负，如与混凝剂联合，处理成效会大大提高，目_两者之间具有巨同效应；混凝剂的主要作用是利用其水解产生的水合配离子及氢氧化物胶体，中和废水中某些物质表而所带的电荷，使这些带电物质发生凝集沉淀而去除
13、；现在用于焦化废水处理的混凝剂种类较多，与Fenton试剂联合5 / 11欢迎下载精品学习资源使用的主要有 FeCl3、PAM及讨论制的混凝剂等；吴克明等 j 先采纳 Fenton氧化，再用 FeCl3混凝沉淀处理某钢铁集团焦化厂的废水，结果说明 :当ph为 3左右、反应温度为 80、反应 30min后，对 COD, NH, 一N、浊度和色度的去除率分别达到 93.1%,96.2%, 90.8%和90 .2%；左晨燕等采纳 Fenton氧化混凝协同处理首钢焦化厂蒸氨脱酚后的废水，在H2O2投量为 220 mg /L, Fe2+投量为 180 m g /L,PAM 投量为 4 5mg/L 、反应
14、时间为 05h,ph=7.0 的条件下，最终 COD 去除率可达 44.5%，色度可降到 35倍，出水水质符合国家污水排放二级标准；彭贤玉等以Feton氧化一混凝法处理焦化废水，对色度、COD,NH 一N 的去除率分别达到84.3%,92.9%, 96.2%，出水达到国家排放标准；于庆满等采纳自制的聚硅酸酸硫酸铝铁混凝剂PFA SS，用 Fenton法联合混凝沉降对焦化废水经生化处理出水进行深度处理，试验结果说明:F enton试剂氧化混凝和混凝 /Fenton试剂氧化最终都可使废水达标排放，其先后次序对试验结果有肯定影响，混凝 /F en ton试剂氧化的成效优于 Fenton试剂氧化混凝；
15、经混凝 /Fen ton试剂氧化处理后的出水透光度较好、色度低，而经 Fenton法氧化棍凝处理后的出水可能由于含有 Fe3+户而略显黄色；刘红等用 Fenton试剂联合自制的聚硅硫酸铝对焦化废水进行了催化氧化混凝试验，结果说明:在正确条件下废水经 Fenton氧化混凝处理后，COD 从1 173mg/L 降至 38 .2 mg/L 去除率达 96.7% ；4. Fen ton试剂与超声波 US 联用超声技术利用超声能量可将水中有毒的、难降解的有机污染物转化成二氧化碳和水或毒性更小的有机污染物，具有无污染或少污染、设备简洁、操作便利等优点，但由于其能量转化率较低和能耗较大，在低频条件下所能产生
16、的 .OH 不足等缘由，使其应用受到极大限制；而超声与 Fenton试剂联合可以补偿这一不足，而且两者之间存在巨同效应；利用超声的空化效应以及其引起的温度上升和充分搅拌接触，促使Fenton反应中的 OH 大量快速地产生，从而使生物难降解有机物的处理成效更好；石新军采纳超声空化与 Fenton试剂联合作用降解焦化废水中的有机物，在COD 初始浓度为 807mg/L, 初始 ph为3. 18, Fe2+和H 2O2的用量分别为 100mg/l 和1 500 mg/L, 降解 240 min 的条件下，废水的 COD 降解率达 97.87%；唐玉斌等采纳 US/Fen ton氧化棍凝法对高浓度焦化
17、废水进行预处理；结果说明，在肯定的试验条件下，对 COD,欢迎下载精品学习资源NH, 一N,CN 和色度的去除率分别为75.1%,53； 4%,62.8% 和83.1%，废水的 COD 由处理前的 4799mg/L 降至 1195mg/I,BOD 5/COD 值由 0.196提高到 0373出水可生化性良好； US/Fen ton氧化/混凝法可作为高浓度焦化废水一种有效的预处理方法；5 . F en ton试剂与微波联用微波是一种电磁波，其波长为1mm一lm；采纳微波辐射液体能使其中的极性分子产生高速旋转而产生热量，同时转变体系热力学函数，降低活化能和分子的化学键强度；微波不但可以改善反应条件
18、，加快反应速度，提高反应产率，而目_仍可以促进一些难以进行的反应的发生；目前，用微波排除污染物的讨论正处于试验阶段；目前，关于微波和Fenton氧化联合处理实际焦化废水的报道仍很少，现在的讨论主要集中在焦化废水中对某一有机物的降解上； JSanz等讨论说明，利用微波和Fenton氧化联合降解酚类化合物比单纯使用 Fenton氧化成效更好，目 _联合技术在接近中性的条件下降解成效就很好，而单纯 Fen ton法只有在 ph=3左右成效才比较好；徐科峰等进行了微波强化类 Fen ton氧化降解苯酚的试验讨论，结果说明，对类 Fen ton试剂降解苯酚的反应体系施加微波，可降低反应活化能和提高反应速
19、率，微波辐射的功率越大，苯酚转化速率和 TOC降解速率就越快；当微波辐射功率为 600W时，苯酚降解的反应活化能为 15. 042 kJ/mol 比常规条件的反应活化能降低了 22. 48% ；6.F en ton试剂与紫外光 UV 联用UV/Fenton氧化法降解有机物的速度快、矿化才能强、操作简便，被视为一种很有进展潜力和应用前景的水处理技术；UV/Fenton法实际上是 Fe/H 2O2与UV/H2 O2两种系统的结合；该法中UV 和Fe2+对H2O2催化分解存在巨同效应，即H 2O2的分解速率远大于 Fe2+或UV 催化 H2O2分解速率的简洁加和，因此大大提高了反应速率；其缘由主要是
20、铁的某些轻基络合物可发生光敏化反应生成 OH 所致；以 FeOH 2+ 为例，反应如下 :欢迎下载精品学习资源FeOH 2+十h Fe2+OH1由上述反应可知，FeOH 2+分解既可产生 Fe2+又可产生 OH ，可见在提高反应速率的同时又可进一步提高 H2O2的利用率，并降低Fe2+的用量；此外，有机物在 UV 作用下可部分降解，同时Fe2+与有机物降解过程中产生的中间产物形成的络合物是光活性物质，也可在UV 照耀下连续降解，此可使有机物矿化程度更充分；虽然 UV/Fenton法对废水的处理有特殊的优势，但是应用于实际焦化废水处理的讨论却鲜有报道， 只是在试验室对处理焦化废水中主要的有机污染
21、物一配类物质的讨论较多，这为UV/Fenton法处理焦化废水工程应用供应了肯定的理论基础；曾曼等用 UV/Fenton 法处理经生化及 FeSO4,絮凝后的焦化废水，在肯定的试验条件下，对废水TOC的去除率 70% ，对多环芳烃 P AH 的去除率为 98.8% ，对 COD 的去除率也较高；周珊等用UV/Fenton法处理间一甲酚废水，对COD 的去除率为 86；3%；张乃东等采纳强化 UV/Fenton法降解水中苯酚，所谓强化就是在UV/Fenton体系中加入草酸盐C2O42+,C24O 2+能与反应体系中的Fe3+生成草酸铁 III 络合物；由于草酸铁 III 络合物具有极强的吸取紫外线
22、的才能，将草酸盐引入UV/Fenton体系，可提高对光线的利用率，有利于高浓度有机废水的处理；结果说明，在正确试验条件下，对苯酚的去除率可高达9flo ；刘琼玉等采纳太阳光/Fenton氧化技术预处理含酚废水，结果说明，采纳太阳光 /Fen ton氧化预处理后，再经混凝法处理，对 COD 的去除率为 62 .1%单纯采纳混凝法对 COD 的去除率仅为 14 .3%，废水的 BOD 5 /COD值由 0 .10提高到 0 .3 2；四生物方法一） A/O 固定生物膜法A/O 固定生物膜系统能够有效去除焦化废水中的氨氮.最高的氨氮去除率99.89% 显现在进水碳氮比为 5，回流比为 2的操作条件下
23、 .对于焦化废水 A/O 生物降解系统而言，废水中所含碳源是否充分可极大影响系统的处理成效.假如焦化废水碳氮比过低，不能满意缺氧段反硝化反应，可在系统中补充肯定的外加碳源.在本试验中，有机废水的碳氮比为2.5.试验结果显示，在废水中投加肯定量的甲醇使碳氮比增至5，系统的 COD 去除率将从 63.43%增大欢迎下载精品学习资源到83.28%. 另一方面，在碳源充分的情形下，再提高废水的碳氮比对改善系统的处理成效毫无好处 .焦化废水含有许多难降解有机物，为了提高COD 的去除率，本试验在 A/O 生物膜系统后增设了絮凝沉淀深度处理工艺.结果显示，最终的COD 浓度能够达到污水排放标准.为了防止系
24、统中亚硝态氮累积，必需保证废水在系统中有肯定的停留时间.过高的有机负荷率对硝化菌会产生抑制作用.换而言之，硝化菌会受到基质和代谢产物的双重抑制作用，影响系统的处理成效.因此，为保持废水水质稳固，应尽量防止有机物II氨氮的冲击负荷对硝化反应的负面影响.焦化废水的碳氮比通常比较低.在此水质条件下， 不宜采纳较高的回流比，一般在2-3的条件下运行较为相宜； 、溶解氧为 2.0-3.0mg/L ，第一级好氧连续流生物膜反应器在去除焦化废水中大部分有机污染物的同时仍实现了短程硝化；当氨氮容积负荷为0.13一0.22gNH4+ 一N/L.d ，该反应器能实现短程硝化并有效去除氨氮；在温度为 34,pH 值
25、为 7.5一 8.5,HRT为33h的条件下，经过 ll5 d胜利启动了厌氧氨氧化反应器；进水氨氮、亚硝态氮浓度分别可达80mg/L 和90mg/L 左右，总氮负荷可达 160mg/Ld；对氨氮和亚硝态氮的去除率最高分别达86% 和98%，对总氮的去除率可达75%；提高NO2- 一N浓度对 ANAMMOX菌有抑制作用，其对 NOz 一N的耐受范畴是 87.5一110mg/L ；降低基质浓度并运行2周，反应器逐步复原其转化才能；其次级好氧反应器可进一步去除焦化废水中残留的氨氮、亚硝态氮和有机物；O1/A/O2 工艺能有效去除焦化废水中的氨氮，正常运行条件下，出水氨氮1.0mg/L 、亚硝态氮 1
26、 .0 Mg/L,COD 为124一 186 mg/L ；:9-11.【2】 王业耀，袁彦肖等.焦化废水处理技术讨论进展J.IndustrialWater Treatment， 2002 ，227）： 1-4.【3】 黄力群 .焦化废水处理技术讨论开发最新进展J.水处理技术， 2021， 3412）： 1-6.【4】 张能一 ,唐秀华等 .我国焦化废水的水质特点及其处理方法J.净水技术， 2005， 242）： 42-46.【5】 彭贤玉 ,杨春公平 .Fenton一混凝沉淀法处理焦化废水的讨论J. 环境科学与技术， 2006， 29:9-13.【7】 左晨燕，何苗 .Fenton氧化/混凝协
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