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1、和锋刚 2013.6.13,焦化废水处理技术,焦化废水作为高COD、高氨氮的难降解有机废水。其主要是煤在高温干馏以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水。,焦化废水危害,焦化废水成分复杂。含有大量难降解物质和有 毒有害物质。色度高，有机物性质非常稳定，可生化性较差。 氨氮浓度高，危害巨大。 水质变化幅度大。,有毒有害物质，可使受纳水体中的生物大量死亡，造成水体水质恶化. 不经处理就大量废水外排将会使受纳水体的色度加深、水体发臭、水体富营养化，使水体恶化“黑臭”。 废水中大量氨氮类物质的存在容易堵塞管道、形成生物垢。,焦化废水概述,焦化废水来源,图1 焦化生产工艺,焦化废水的有机组分,50%苯
2、酚类,40%含氮杂环化合物,10%,苯胺类、多环芳烃、萘酚、异氰酸酯、腈类、含氧杂环化合物等,酚类和苯并( a)芘是焦化厂的特征污染物,焦化厂污水直接排入河道,下游河水中酚含量超标与焦化厂有着直接联系,焦化厂是上述污染物的污染源。,焦化厂废水的毒性成分多、环境毒性大,其主要来源有二:其一为酚化物,是废水中的主要成分,也是主要的环境污染物,本身虽无致癌性,但具有明显的促癌作用,这类物质主要是苯酚、甲酚和二甲酚,其中苯酚和2,4-二甲酚是美国环保局优先污染物,而苯酚、m-甲酚则是我国的优先污染物,这些物质在焦化废水中含量极高;,其二为PAHS(多环芳烃) ,这是一类广为人知的致癌致突物质,是焦炉的
3、高温焦油中最主要的成分,而且种类最多,但却不是废水中的主要成分,由于其显著的毒害作用,长期以来一直是人们关注和侧重的对象。其中的致癌物或可疑致癌物如萘、蒽、苯并( a)蒽、苯并( a)芘等皆属于美国环保局优先污染物。,主要排放点水质情况,LOGO,焦化废水的处理技术,目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理，然后进行生物脱酚二次处理。但是，焦化废水经上述处理后，外排废水中氰化物、COD及氨氮等指标仍然很难达标。针对这种状况，近年来国内外学者开展了大量的研究工作，找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为生物法、化学法、物化法。,1）生物处理法 生物处理法是利用微生物氧化分解废水中有机
4、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，并最终氧化成为最终产物（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,LOGO,和利用。,生物处理方法主要包括:活性污泥法，有效地去除焦化废水中的酚、氰等污染物，但由于进水的COD浓度较高、可生化性较低，出水中污染物指标均难于达标，人们试图通过改进曝气方式提高处理效果。生物脱氮技术，包括A/O、A2/O等工艺，目前我国主要采用A/O和A2/O工艺，脱氮效果较好，工艺较简单。生物流化
5、床技术，具有处理废水高效率和承受负荷变化冲击的双重优点，近年在处理难降解有机废水方面越来越受到人们的重视;生物强化技术，在原有的废水处理设施基础上，提高废水处理的范围和能力，该处理技术存在操作过程难于全面控制的缺点。,LOGO,生物处理方法的最大优点是处理成本低，没有二次污染，但是同时存在的最大缺点是在处理过程中需要添加大量稀释水，处理设施占地大，处理过程中水力停留时间长，对废水的水质有严格的要求。,图2 普通活性污泥法焦化废水处理工艺,LOGO,2）化学处理法,化学处理方法主要包括:等离子体处理技术，用放电等离子体处理焦化废水，高效、处理量大、低能耗等优点，但是设备费用高，尚未大规模应用于实
6、践。Fenton试剂法，焦化废水经过UV-Fenton氧化处理后，COD去除率能达到86%以上，挥发酚基本能被完全去除，在处理难生物降解的低浓度有机废水时，操作方便、高效等优点，不仅处理费用较高，并且仅限于少量低浓度。 光催化氧化法，对水中酚类物质和有机物有较好的处理效果，也会产生一些有害的光化学产物，造成二次污染。超临界水氧化技术，能在短的时间内降解危险的有机物并彻底转化为CO2和H2O实现无害化，但技术不够成熟，超临界水作为反应介质己经受到广泛的关注;湿式氧化技术，处理废水效率高，无污染，但所需要的催化剂价格昂贵，导致,LOGO,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，国内
7、很少用于实践； 电化学氧化技术，氧化能力强、工艺简单、不产生二次污染，是一种前景比较广阔的废水处理技术，当用Ti/TiO2一Ru02作为电极降解焦化废水，去除效果很理想。焚烧法，适用于高浓度废水，处理效率虽高，但成本高，国内应用少;臭氧氧化法不会造成二次污染，管理操作方便，但投资高，电耗大，主要用于废水深度处理。,化学处理方法需采用催化剂或絮凝剂等药剂，但因其的价格较高，导致处理成本高，且处理过程对设备要求严格，有些化学方法处理还会造成二次污染。,3）物理化学法,物化处理方法主要包括:吸附法，吸附剂再生困难，不利于处理高浓度的废水，深度处理时常用;混凝法，起核心作用的是混凝剂，常见的混凝剂主要
8、是铝盐和铁盐还有聚丙烯酞胺等，国内焦化厂通常选聚合硫酸铁做混凝剂，赖鹏等利用Fe2(S04)3作为混凝剂; 稀释和气提法，只能作为预处理;烟道气处理焦化废水，具有投资省、运行费用低、处理效果好的巨大优势。物理化学处理方法一般是焦化废水深度处理方法。物理化学方法对氨氮等物质的去除率较低，单独使用，很难使焦化废水处理达标排放，必须与其他方法相结合，才能使出水达标。该方法具有操作简单，管理方便，运行成本相对较低，但处理设施,占地面积大，土建投资较大，污染物只是从水中转移到污泥中，没有得到无害化降解，并产生污泥处理问题。深度处理技术对设备要求高，操作复杂，耗能大，目前在工厂中实际应用很少。,常见基本概
9、念,污水水质,用各种指标表征的污水的物理、化学或生物性质。常见的指标有PH、SS、COD、BOD、NH3-N、TP、油类物质、重金属、大肠杆菌、色度、温度等。SS (Suspended solid)：固体悬浮物，一般单位mg/L，一般指用滤纸过滤水样，将滤后截留物在105温度中干燥恒重后的固体重量。,常见基本概念,污水水质,COD（Chemical Oxygen Demand） 化学需氧量，一般单位mg/L。是指在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，但主要的是有机物。因此，
10、化学需氧量（COD）又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。,常见基本概念,污水水质,BOD（Biochemical Oxygen Demand） 生化需氧量，一般单位mg/L。有机污染物经微生物分解所消耗溶解氧的量。,NH3-N氨氮，一般单位mg/L。氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。,常见基本概念,厌氧,污水生物处理中，没有溶解氧也没有硝态氮的环境状态。溶解氧在0.2mg/L以下。,好氧,污水生物处理中，有溶解氧或兼有硝态氮的环境状态。溶解氧在2.0mg/L以上。,缺氧,污水生物处理中，溶解氧不足或没有溶解氧但有
11、硝态氮的环境状态。溶解氧在0.20.5mg/L左右。,SV30 污泥沉降比,SV30 是指曝气池混合液在量筒静止沉降30 min后污泥所占的百分体积。它是测定污泥性能最为简便的方法,但在实际运行中污泥沉降比往往不被重视,相关专业书上对此介绍也很简单。从污泥沉降比的定义可知,SV30值越小,污泥沉降性能就越好,反之沉降性能就差。城市污水处理厂SV30 一般在15 % 30 %, 工业废水处理厂的SV30相对要高,设计进水水质,主要污染物污水综合排放一级标准,A2/O2工艺流程方框示意图,污水处理的三个主要工序,废水处理由三部分组成：预处理、生化处理和后处理。 预处理包括：除油池、气浮池和调节池。
12、 生化处理包括：厌氧反应器、缺氧池、好氧池、中沉池、接触氧化池和二沉池。 后处理包括：混合反应池、混凝沉淀池和过滤器。,预处理工序,除油池：除去轻、重焦油 气浮池：除去废水中乳化油 调节池：以调节水量，均化水质,A2/O法在厌氧/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统原理的基础上，人们提出的A2/O污水处理系统，即将两个处理系统结合起来，使污水经过厌氧(Anaerobic)、缺氧(Anoxic)及好氧(Oxic)三个生物处理过程(简称A2/O)，达到同时去除BOD、氮和磷的目的。脱氮原理 它同缺氧A/O法一样。脱氮过程为零级反应，反硝化速率与水中硝态氮浓度无关，因此为充分利用水中有机质，一般均采用前
13、置缺氧脱氮流程。硝态氮由硝化后的混合液回流提供。,回流污泥（含磷污泥）,剩余污泥,释放磷、氨化,硝化吸收磷、去除BOD,脱氮,沉淀池,A2/O法工艺流程图,曝气生物滤池污水通过补水设备连续地、均匀的喷洒道滤床表面，在重力作用下，污水以水滴的形式向下渗析，或以波状薄膜的形式向下渗流。最后，污水到达排水系统，流出滤池。污水流经滤床时，有一部分污水、污染物和细菌附着在滤床表面上，微生物便在滤料表面大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。这个起始阶段通常叫“挂膜”，是生物滤池的成熟期。污水流经成熟滤床时，污水中有机污染物呗生物膜重的微生物吸附、降解，从而得到净化。,生物膜法基本工艺流程图
14、,A2/O2 的主要作用,A1-厌氧反应器：进行水解酸化反应，以提高废水的可生化性并降解部分有机物。 A2-缺氧池：进行反硝化反应，将亚硝酸氮和硝酸氮还原为氮气，并同时降解有机物 O1-好氧池：进行脱碳和硝化反应。首先大幅度降解有机物，然后将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝酸氮 O2-接触氧化池进一步降解有机物,污泥处理,污泥处理包括污泥浓缩池和污泥脱水机械。 中沉池、二沉池的剩余污泥和混凝沉淀池的污泥提升至污泥浓缩池，浓缩后的污泥经单螺杆泵提升至板框压滤机脱水。,辐 流 式 沉 淀 池 剖 面,中心进水,周边进水,污水处理中的微生物,微生物在调试过程中起着很重要的指示左右，通过镜检而根据活性污泥中的微
15、生物可以发现该活性污泥的好差，其指示作用有：,(1) 着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随窗之而翻动，其中还夹杂一些爬行的 栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。 (2) 钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。 (3) 如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明，酚类去除率在90%以上。 (4) 大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。 (5) 如果大量鞭毛虫出现，
16、而着生的缘毛目很少时，表明净化作用较差。 (6) 根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。 (7) 如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，则是污泥膨胀、解絮的征兆。 (8) 在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。 (9) 过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。,轮虫,草履虫,纤毛虫,鞭毛虫,累枝虫,污泥活性镜检中发现的钟虫照片,菌胶团菌,有些细菌由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相粘集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫做菌胶团。它是活性污泥絮体和滴滤池粘膜的主要组成部分。菌胶团中的菌体，由于包埋于胶质中，故不易被原生动物吞噬，有利于沉降。菌胶团的形状有球形、蘑菇形、椭圆形、分枝状、垂丝状及不规则形。上述各菌胶团在活性污泥中均有，典型的有动胶菌属（zoogloea itzigsohn），它有两个种：枝状动胶菌属(Zoogloea ramigera)和垂（悬）丝状动胶菌属(Zoogloea filipendula)。,菌胶团菌图,丝状菌,
