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1、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研究院系:化学工程与工艺班级:姓名:学号:日期:2018.12.25焦化废水处理主要工艺研究摘要：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，一直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发展,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化废水的来源及水质特点焦化废水CODcr,NH,一
2、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,CODcrg3000mg/L,含NH,g（200300mg/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，而排出一定量的含酚、氰化物污水，该污水含酚约150mg/L,CODcrg1500mg/L,氧化物约（80-150mg/L,油约200mg/L，并有少量的硫化物。化工产品分离水，该废水主要
3、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，主要为芳煌酸、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效果的主要因素，而温度对有机物降解效果的影响较小。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25c的条件下，经声能密度为0.220W/cm3的超声波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
4、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）铁炭微电解法采用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10g/L,30g/L和200mg/L的条件下反应240min、出水COD去除率在30%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，以脂类和煌类化合物为主；出水的可生化性有了大幅度提高，BOD5/COD由0.08增加到0.5
5、3实验结果表明，铁炭微电解是深度处理焦化废水的一种有效工艺。具体如下：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，不调节原焦化废水生化出水的Ph值，反应240min出水COD去除率为30%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效果。3 .较低的Ph条件有利于铁炭微电解反应进行，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100mg/l左右。4 .铁炭微电解反应能够去除或改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
6、的脂类和烷烃类化合物为主（分子量2000Da。BOD5/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效果，在以氯化铁作为混凝剂时，其最佳投加量为62mg/L时，出水COD可以降低到100mg/L以下，达到国家污水一级排放标准和冷却水回用标准。而在进行较大水样混凝实验时，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I明显优于煤
7、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筛选，确定最适宜的炭型以提高处理效果和降低成本，4项性能指标可以准确评价炭型的吸附性能。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，活性炭塔提供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
8、学方法进攻有机物分子(RH,并使其矿化为CO2和H2O。Fenton试剂参与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Fe3+对环境无害，而且可与OH一反形成Fe(OH3沉淀，可使部分污染物沉淀下来。1. 普通Fenton法单独采用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
9、采用Fenton法对广东韶关钢铁公司焦化厂废水进行预处理，结果表明，在反应温度为30C,n(Fe2+：n(H2。2=1:20的条件下，酚、苯系物、石油烧、含氮杂环有机物和多环芳煌在反应10min后相应的去除率分别达到93.7%、96.2%、92.1%,92.7%和89.2%,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，BOD5/COD值从0.27上升至041。张娴娴等采用Fenton法对焦化废水进行强化一级处理实验，在最佳实验条件下，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
10、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衡浓度高，可以充分利用活性炭吸附容量大的特点。对未被活性炭吸附的残余有机污染物及氧化物、硫化物等无机污染物，再采用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，可采用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。王春敏等采用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55m
11、mol/I,Fe2+/H2O2=1:10初始PH=3,活性炭吸附阶段活性炭投量为25g/L,PH=3,吸附时间为30min。在此操作条件下，焦化废水COD由原来的1935mg/L降为488mg/L,去除率达97.5%,出水水质符合国家一级排放标准。李茂等采用树脂吸附一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。在最佳工艺条件下，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BOD5/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，单独采用Fenton法处理效果不是十分理想，若与混凝剂联合，处理
12、效果会大大提高，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。现在用于焦化废水处理的混凝剂种类较多，与Fenton试剂联合使用的主要有FeCl3、PAM及研究制的混凝剂等。吴克明等1j先采用Fenton氧化，再用FeCl3混凝沉淀处理某钢铁集团焦化厂的废水，结果表明：当ph为3左右、反应温度为80C、反应30min后，对COD,NH,N、浊度和色度的去除率分别达到93.1%,96.2%,1.8 8%和90.2%。左晨燕等采用Fenton氧化混凝协同处理首钢焦化厂蒸氨脱酚后的废水，在H2O2
13、投量为220mg/L,Fe2+投量为180mg/L,PAM投量为45mg/L、反应时间为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-N的去除率分别达到84.3%,92.9%,1.9 2%，出水达到国家排放标准。于庆满等采用自制的聚硅酸酸硫酸铝铁混凝剂(PFASS,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，实验结果表明:Fenton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1顺序对实验结果有一定影响，混凝/F
14、enton试剂氧化的效果优于Fenton试剂氧化混凝。经混凝/Fenton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因为含有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彳T了催化氧化混凝实验，结果表明：在最佳条件下废水经Fenton氧化混凝处理后，COD从1173mg/L降至38.2mg/L去除率达96.7%。4 .Fenton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、设备简单、操作方便等优点，但由于其能量转化率较低和能耗较大
15、，在低频条件下所能产生的.OH不足等原因，使其应用受到极大限制。而超声与Fenton试剂联合可以弥补这一不足，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升高和充分搅拌接触，促使Fenton反应中的OH大量迅速地产生，从而使生物难降解有机物的处理效果更好。石新军采用超声空化与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H2O2的用量分别为100mg/l和1500mg/L,降解240min的条件下，废水的COD降解率达97.87%。唐玉斌等采用US/Fenton氧化棍凝法对高浓度焦化废水进行预处理。结果表明，在一定的实验条件下，对COD,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,BOD5/COD
