第一篇:焦化废水处理技术现状及研究论文[本站推荐]
焦化废水是指在钢铁工业的焦化厂、城市煤气厂等在炼焦和煤气生产过程中产生的废水的统称。其成分组要取决于原煤的性质、碳化温度、生产工艺、煤气净化工艺、焦化产品回收工序和方法等因素[1]。该废水排放量大,水质成分复杂,不仅含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等难降解有机污染物,还含有氰、氟、硫氰化物等有毒有害的无机物,BOD5/COD值一般在0.28~0.32之间,可生化性一般;另外,焦化废水水量比较稳定,但水质组成波动较大[2]。焦化废水处理技术长期以来未能取得突破性研究进展,仍然是工业废水处理领域一大难题。国家环保部在2012年10月1日颁布实施了新的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012),该标准对焦化废水的排放提出了更加严格的要求:所有企业从2015年1月1日起强制执行SS≤50mg/L,COD≤80mg/L,氨氮≤10mg/L,石油类≤2.5mg/L,氰化物≤0.2mg/L的排放标准。此外,新标准中还明确了监测位置和单位基准排水量,从而避免了以往因监测位置不同和排水量不同引起的执行标准不统一;并且对处理后回用于洗煤、熄焦和高炉冲渣等的焦化废水水质也提出了明确的规定。因此,笔者认为有必要对目前国内外焦化废水处理的现状做出总结,同时对今后的研究方向做一定的展望。
1焦化废水的主要来源
炼焦一般分为土法炼焦及机械炼焦,随着技术的发展更新及日趋严格的环保要求,土法炼焦已基本淘汰,目前的炼焦以大型机械炼焦为主。炼焦生产过程中主要产生三股废水,分别为:除尘废水、剩余氨水以及酚氰废水。除尘废水主要产生在运煤、备煤、出焦、湿法熄焦过程中,该股废水的特征为悬浮固体较多,含有少量酚、氰等污染物,通常经澄清或沉淀处理后可返回至工艺中重复利用。剩余氨水主要由焦化原煤中的结合水以及化合水在冷凝器中形成的冷凝水和粗煤气在氨水喷淋降温时的冷却水组成。剩余氨水中含有高浓度的氨、焦油等物质,是焦化废水中水量最大的一股废水,废水量占全厂废水总产生量的50%以上,一般需要经过蒸氨处理后再排入污水处理设施。酚氰废水是在焦化化学产品加工过程中与物料直接接触所产生的废水,主要来自焦油、粗苯等加工过程的蒸汽冷凝水及粗煤气终冷冷却水等。酚氰废水是焦化废水中的重要代表性废水,产生于不同化产加工过程中,因而废水中污染物成分复杂,主要含有酚、氰、硫化物等。此外,炼焦过程中还会产生少量浓度较高、组分较复杂的脱硫废液,煤气管道水封水等废水[3]。焦化废水作为典型有毒难降解工业废水,对其污染物组成和水质特性的分析是选择高效经济废水污染控制技术的前提。侯红娟[4]采用GC/MS对宝钢焦化废水的测定显示,废水中含有12类100多种有机化合物,苯酚类物质浓度最高,其次为苯胺、喹啉、萘等。张万辉等[5]采用XAD大孔树脂分离GC/MS测得焦化废水中含有15类558种有机物,疏水酸性酚类及亲水性苯胺、苯酚、喹啉、异喹啉对焦化废水有机物总量的贡献大于70%;同时对焦化工艺过程中有机污染物排放源解析表明,多环芳烃和喹啉类在焦油分离液和脱硫废液中的浓度较高,可为焦化废水水质处理提供参考。甲酚、甲基苯酚等酚类物质易于降解,实际工程中10h即可将浓度高达500~1000mg/L的酚类完全降解[6];喹啉、吲哚、吡啶、联苯等在厌氧环境下降解性能较好,但在好氧环境下降解性较差,且对苯酚的生物降解抑制显著[7];李咏梅等[8]对缺氧条件下含氮杂环化合物降解规律的研究发现,吡啶完全降解需24h,而吲哚、吡啶、异喹啉、甲基喹啉的完全降解需要50~60h。因此,对焦化废水处理工程进行设计时,应综合考虑废水组分及其降解规律,基于不同的污染物种类、性质及目标,选择经济有效的工艺流程及运行参数。
2焦化废水污染控制技术
2.1预处理
焦化废水中含有酚类、氰类、焦油等化合物,这些物质均属于有毒有害物质,在进入生化处理系统前必须最大限度削减其在废水中的含量,以免影响生化系统的稳定性。焦化废水的预处理一般包括沉淀法、萃取法、高级氧化法等。2.1.1沉淀法沉淀法包括混凝沉淀法和药剂沉淀法。混凝沉淀法是向废水中加入混凝剂并使之水解产生配合离子及氢氧化物胶体,中和废水中某些物质表面所带的电荷,使这些带电物质发生凝集。王爱英[9]等在评价几种常用絮凝剂处理效果基础上,采用优选的絮凝剂预处理,可使焦化废水的COD和浊度去除率分别达到22%和97%以上,有效提高了废水的可生化性。PengLai[10]等用絮凝/零价铁联用技术预处理焦化废水,COD去除率最高可达46%以上,有效降低了生化处理系统的污染物负荷、提高废水的生物可降解性.吴克明[11]等采用混凝-气浮法对焦化废水的处理进行了研究。结果表明,聚合氯化铝铁(PAFC)+聚丙烯酰胺(PAM)处理废水,生成的矾花大而密实,沉降速度快,出水色度低,效果较好。化学药剂沉淀法是指向废水中加入化学药剂使之与废水中的污染物发生化学反应生成沉淀物来去除废水中污染物的方法。刘小澜等[12]采用化学沉淀剂MgCl26H2O和Na2HPO412H2O(或MgHPO43H2O)对焦化剩余氨水进行预处理,取得了较好的效果,废水中氨氮的去除率高达99%以上。沉淀剂与焦化废水中的NH+4反应,生成磷酸铵镁沉淀。在pH为8.5~9.5的条件下,投加的药剂Mg2+∶NH4+∶PO43-(摩尔比)为1.4∶1∶0.8时,废水氨氮的去除率达99%以上,出水氨氮的质量浓度由2000mg/L降至15mg/L。梁建华等[13]采用化学沉淀法处理高浓度氨氮废水,研究了药剂配比、pH值等因素对氨氮去除率的影响.在适当的条件下,可得到纯净的MAP晶体,氨氮的去除率可达98%.在温度为100℃、加热3h将MAP分解后,分解物重复用于脱除废水中的氨氮,氨氮的去除率可达93%,既可大幅度降低药品成本,又可回收废水中的氨。2.1.2萃取法焦化废水中的酚主要来自剩余氨水,目前多数的焦化厂采用萃取脱酚工艺进行焦化含酚废水预处理,该方法脱酚的效率可高达95%~97%,而且可以回收酚钠盐,有较好的经济效益。Jiang等[14]利用难溶于水的萃取剂与高浓度含酚焦化废水接触,使废水中酚类物质与萃取剂结合,实现酚类物质的富集转移。韦朝海[15]等人通过实验发现,通过萃取工序可使废水中有机污染物的总负荷减少75%~80%。2.1.3高级氧化法高级氧化法是指通过不同途径产生具有高反应活性的羟基自由基(OH),再利用其强氧化性将水中的有机污染物降解,生成小分子物质,甚至直接转化为二氧化碳和水的方法。周琳[16]等人研究了芬顿氧化用于焦化废水的深度处理,实验结果表明,Fenton试剂能有效降解焦化废水中的COD,在原水COD为260mg/L、H2O2投加量为666mg/L、Fe2+投加量为200mg/L、温度为298K时,COD去除率达到89.53%。刘璞[17]等人研究了臭氧催化氧化对焦化废水的深度处理的效能,结果表明在:pH值为7~8,臭氧流量10g/h,催化剂8g,反应时间约50min,臭氧催化氧化对COD去除率达到68.63%,出水指标满足炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171-2012)。邵瑰玮等[18]采用脉冲电晕放电技术对炼焦废水和烟气进行了综合处理,结果表明,废水中氰化物脱除率达90%以上,酚脱除率近70%,同时烟气脱硫率达85%。目前报道所报道的较多的高级氧化法对焦化废水处理的效果均较好,但处理成本较高,所以实际应用案例较少。
2.2生物处理
生物处理是通过微生物的新陈代谢作用实现污染物的分解转化,可以有效的去除废水中的大部分污染物成分,同时也是最为经济的处理方式,是焦化废水处理的主导技术。2.2.1厌氧水解酸化目前严格的厌氧反应在焦化废水中的应用报道较少。在水解酸化反应过程中,废水所含的甲酚、苯酚、二甲酚等酚类化合物,及以喹啉、吲哚为代表的含氮杂环化合物大部分得到了转化和降解,为后续的处理提供易于氧化分析的有机底物,即提高了焦化废水的可生化性[19]。在厌氧池内,采用投加填料的生物膜法,再辅以轻度搅拌,可提高微生物浓度及活性。邵林广等[20]用生物膜对焦化废水水解酸化。在4.5~5h内,BOD5/COD和BOD5值同时达到最大,随着时间的延长,BOD5/COD和BOD5的值都相应降低。厌氧水解酸化反应器内pH值宜控制在6~8,水温宜在20~30)℃。2.2.2生物脱氮目前,国内外焦化废水处理脱氮工艺较多,生化处理阶段采用的工艺主要有A/O、A2/O、A/O2和A2/O2。A/O工艺是生物脱氮的最基本流程,20世纪90年代已应用于宝山钢铁厂、安阳钢铁厂及临汾钢铁厂,目前国内大部分焦化废水处理工艺为A/O法,其特点是在好氧池前增加一段缺氧处理,通过前置反硝化实现生物脱氮。任源等[21]研究发现厌氧阶段对废水COD的去除率为10%~15%,大分子复杂有机物分解为有机酸、有机醇类,该过程使废水BOD5/COD由0.3提高到0.45。A2/O工艺在A/O工艺前增设厌氧水解环节,使大分子难降解物质转化为小分子物质,提高废水的可生化性。何苗等[22]对焦化废水进行厌氧酸化处理后发现,废水可生化性提高,部分(不溶性)大分子有机物转化为可溶性物质。邵林广等[24]对A2/O工艺与A/O工艺对比试验显示,A2/O工艺的对COD、氨氮的去除效果比A2/O工艺有明显改善,而且抗冲击负荷能力提高。短程硝化反硝化工艺,是指将硝化过程控制在HNO2阶段终止,直接进行反硝化。与A/O工艺相比,该工艺可承受的氨氮负荷高,对于C/N较低的焦化废水处理具有重要的现实意义。薛占强等[23]采用短程硝化反硝化工艺处理焦化废水,控制温度为(35±1)℃、溶解氧浓度为2.0~3.0mg/L时,去除焦化废水中大部分有机污染物的同时能实现短程硝化反硝化并有效去除氨氮。2.2.3固定化微生物技术固定化微生物(细胞)技术是指将特选的微生物游离细胞或酶通过化学或物理的手段固定在特定的载体上,使其保持活性并在适宜条件下大量增殖的方法。该技术有利于提高反应器内特殊微生物的浓度,抵抗不利环境的影响。常见的制备方法主要有吸附法、交联法、共价结合法、包埋法等。张彬彬等[24]将筛选出的HDCMR高效复合微生物菌剂固定化于酶载体中,其密度接近于水,在池内处于流化状态,传质效率极高,从而使废水的基质降解速度加快,同时大幅提高了单位体积菌群生物量,提高了系统抗氨氮冲击负荷。孙艳等[25]在北京焦化厂废水中分离得到1种以苯酚为唯一碳源的菌株,采用海藻酸钠对其进行包埋固定,考察固定化细胞的性能。结果表明,固定化细胞最大反应速度和底物饱和常数均大幅提高,抗耐性明显强于未固定化的游离悬浮相。2.2.4生物强化技术生物强化技术是指通过向传统的生物处理系统中投加高效降解微生物,增强对难降解有机物的降解能力,提高其降解速率,并改善原有生物处理体系对难降解有机物的去除效能[26]。焦化废水中污染物种类复杂,部分难降解污染物对微生物体系有抑制作用,生物强化技术可在不改变现有工艺规模的情况下,提高系统的整体处理能力,强化难降解污染物的降解效果,在现有生化系统基础上引入生物强化技术是焦化废水提标改造的一条实用思路。解宏端等[27]采用生物强化技术,向活性污泥系统中投加高效菌剂,考察其对焦化废水处理的改善效果。在高效菌液投加比(V菌液/V焦化废水)为0.3%、水力停留时间为15h时,系统对COD去除率为85.60%,远高于未投菌的对照组(60.87%),表明在原有处理设施中投加高效菌液可以提高系统处理能力。彭湃[28]等以焦化废水处理工艺中的厌氧池出水为实验对象,添加自行研发的环保菌剂,考察其对实际焦化废水COD去除效果,利用聚合酶链式反应和变性梯度凝胶电泳联合技术(PCR-DGGE)分析添加环保菌剂前后生化系统中污泥微生物群落的变化。研究表明:通过添加环保菌剂,中试系统出水COD平均去除率比活性污泥系统提高了18%;PCR-DGGE结果显示,经过菌剂强化后的生化系统中污泥微生物的种类更加丰富,优势微生物由原先的14种增加到了23种。2.2.5膜分离法膜分离法是一种具有巨大潜力和实用性的废水处理技术,其原理是以选择性透过膜为分离介质,通过在膜两边施加一个推动力(如浓度差、压力差、电位差等),使废水中的组分选择性的透过膜,从而达到分离净化的目的。膜分离技术应用于废水处理具有能耗低、效率高和工艺简单等特点。目前,应用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透[29]。近年来,在焦化废水深度处理领域,研究与应用较多的是超滤-反渗透的双膜法焦化废水处理工艺,经超滤-反渗透处理后的焦化废水,出水符合工业循环冷却水水质标准,可回用于净环补充水、锅炉软水补给水,甚至部分替代新水。穆明明[30]等人对生化处理后的出水采用“砂虑+超滤+纳滤+反渗透”工艺进行深度处理,处理后的出水远优于《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的排放标准的要求。
3结语
焦化废水是典型的高浓度、有毒难降解的工业废水,通过对焦化废水污染控制技术的研究,同时随着《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)颁布,单一的处理技术无法满足排放标准的要求。需要深入源头开展污染控制,大力推广清洁生产技术,如改进焦化生产工艺、采用更为先进的生产设备等。在此基础上进一步分析水质特征,采用适当的预处理技术,合理优化生化处理工艺,同时辅以膜或其他深度处理技术,以保证废水达标排放或回用。
第二篇:焦化废水处理市场和技术研究报告
中国焦化废水处理市场和技术研究报告
焦化废水是国内外工业废水处理领域的难题。煤在炼焦过程中除了有75%左右变成焦炭外,还有约25%生成各种化学产品及煤气。焦化废水是由原煤的高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的。废水成分复杂,其水质随原煤组成和炼焦工艺而变化。焦化废水中含有数十种无机和有机化合物。其中无机化合物主要是大量氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等,有机化合物除酚类外,还有单环及多环的芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物等。总之,焦化废水污染严重,是工业废水排放中一个突出的环境问题。
《2011工业废水处理市场和技术研究报告》系列六——《2011中国焦化废水处理市场和技术研究报告》研究汇总了目前焦化废水处理技术应用的状况,搜集了全国知名工业废水处理企业的大量案例,有助于掌握焦化废水处理行业的市场状况、技术应用趋势和进展、从业企业核心竞争力等。该报告专为工业企业用户、污水处理工程企业、污水处理设备企业、工业污水处理厂、污水处理技术研究人员、投融资研究人员、政策研究人员打造而成。
第一部分主要介绍了焦化废水的来源、特点与水质水量,焦化废水的危害以及我国焦化废水的排放现状等。
第二部分针对焦化行业市场的发展现状进行分析,包括焦化行业运行的情况与特点、焦化行业的结构调整以及我国焦化行业的发展趋势。
第三部分主要从焦化废水处理行业相关的政策角度,分析了我国发展焦化行业的政策措施和目标方向、焦化行业的准入条件、焦化废水的现行治理标准以及回用标准及焦化废水治理工程技术规范。
第四部分主要针对焦化废水处理技术进行具体的介绍,包括焦化废水的物理化学处理法、生物化学处理法、化学处理法、焦化废水处理新技术以及焦化废水信息来源环保英才网:http:///
处理工艺等,分别从基本原理、类型、特征、工艺流程、相应的经典案例等多个方面进行了系统的梳理,并介绍了我国焦化废水的处理工艺。
第五部分则将国内焦化废水处理的相关从业企业(全部有案例的工程技术公司)进行了系统的统计,其中详实的介绍了各企业的工艺流程、核心竞争力、案例汇总等,并且针对项目数、地域性、处理能力、不同工艺的应用情况等进行分析统计。
第六部分将焦化废水处理技术的未来发展趋势加以分析,以利于未来焦化废水的处理和环境效益的整体把握。
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第三篇:焦化废水处理研究现状与进展
焦化废水处理研究现状与进展
焦化废水是炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收过程中,产生含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水,是一种高CODcr、高酚值、高氨氮且很难处理的一种工业有机废水。其主要来源有三个: ①剩余氨水,它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水,其水量占焦化废水总量的一半以上,是焦化废水的主要来源; ②煤气净化过程中产生出来的废水,如煤气终冷水和粗苯分离水等;③在焦油、粗苯等精制过程中及其它场合产生的废水。氨氮和COD是焦化废水的主要污染物。氨氮是导致水体富营养化的重要因素,当含有大量氨氮的污水进入湖泊时,会加快藻类和微生物的繁殖生长,造成水体缺氧,使水质恶化变臭。我国是焦炭生产和消费大国,2011年全国焦炭的产量达
4.28亿吨,同比增长11.78 %。传统废水处理工艺对氨氮的去除率极低,全国有80%以上的焦化企业存在着废水氨氮和COD排放不达标的状况。20世纪90年代以后,国家颁布《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-1992)中,对焦化工业排放废水中的氨氮和COD提出了更高要求(见表1)[1]。如果焦化废水未得到很好的治理,将会对环境造成严重的污染。
表1 氨氮、COD的排放标准
氨氮/(mg/L)
一级二级 25 三级-一级 100 COD/(mg/L)二级 200 三级 1000
1.焦化废水处理技术
焦化废水的水质很差,要达到排放或者回用标准,目前常用的是物理化学工艺、生物处理工艺还有一些废水处理新技术。
1.1物理化学工艺
1.1.1混凝法
化学混凝法主要的作用是去除水中微小悬浮物和胶体杂质。焦化废水经过生化处理后会残留一些微小的固体悬浮物,造成COD和色度不能达到国家或地方规定的排放标准。采用混凝沉淀方法进行后续处理,可有效的降低COD和色度,从而实现焦化废水处理指标全面达标[1]。该法处理费用低,既可以间歇使用也可以连续使用。陈劲松[2]等人对焦化废水生化处理二沉池出水进行氧化处理后投加一定量的混凝剂,焦化废水COD去除率为70.6%,出水水质达到
GB8978-1996《国家污水综合排放标准》一级排放标准,此工艺生产成本低,易于工业化。
1.1.2吸附法
吸附法处理废水,就是利用多孔性吸附剂吸附废水中的一种或几种溶质,使废水得到净化。常用吸附剂有粉煤灰、活性炭、磺化煤、矿渣、硅藻土等。
(1)粉煤灰吸附
粉煤灰主要成分是二氧化硅和硅酸盐。粉煤灰含有多孔玻璃体、多孔碳粒、呈多孔性蜂窝状组织,比表面积较大,一般在2500~5000cm2/g,同时还具有活性基团,具有较高的吸附活性。粉煤灰具有显著地去除COD和脱色效果,其主要成分二氧化硅和具有弱酸性的氧化铝可以与有机物羟基氧上的孤电子形成很强的化学键,发生物化吸附。
周静[3]等人对焦化废水中的氨氮的深度处理进行了一系列研究,考察了pH值、药剂投加量、吸附时间等因素对处理效果的影响。采用粉煤灰-石灰体系作吸附剂,试验结果表明:调节废水pH值为5,每100ml废水中加入粒径为100目以上的粉煤灰15g,生石灰0.25g,吸附时间为1h,处理后焦化废水中的NH3-N可达到污水综合排放标准GB8978-96中的二级排放标准。
(2)活性炭吸附
活性炭吸附对有机物质的去除能力比化学氧化法好,但活性炭价格昂贵且填料塔需经常再生,给生产运行和管理带来一定的困难。
滕济林[4]等研究了褐煤活性炭吸附处理焦化废水的性能,以河南某气化厂的焦化废水为吸附原水进行了静态和动态试验。试验表明,用褐煤活性炭吸附焦化废水酚的去除率可达92%以上,吸附容量为21.38mg/g。白玉兴[5]等用焦炭一活性炭双级吸附法深度处理济南钢铁公司某焦化厂的生化车间出水,其结果表明,本法对COD 和悬浮物的去除效果较好,对硬度、氨氮的去除率较低。
1.1.3光催化氧化法
光催化氧化法是一种新兴的高级氧化技术,通过光激发半导体催化剂产生光电子和光生空穴,进而与吸附在催化剂表面上的物质发生化学反应的过程,对酚类和其他有机物都有较高的去除率[1]。其工艺结构简单、操作条件容易控制、氧化能力强、无二次污染。刘红[6]等人以TiO2为催化剂,H2O2为氧化剂,在紫外
光照射下采用多相光催化氧化法对焦化废水进行处理,结果表明该法可使焦化厂二沉池废水COD从350.3mg/L降至53.1mg/L,COD去除率可达84.8%。光催化氧化法德缺点是光浪费严重,效率相对较低,反应后从水中除去TiO2费用较高。
1.2生物处理工艺
1.2.1SBR工艺
SBR工艺是一种生物降解和除氮脱磷于一体的间歇运行的废水处理工艺,一切过程都在一个设有曝气或搅拌装置的反应池内进行,分为流入、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段。我国于20世纪80年代中期开始对SBR工艺进行研究,到现在应用已经比较广泛,昆明、天津、广州等地的污水处理厂都采用次工艺进行污水处理。李春杰[7]等采用SMSBR工艺处理焦化废水,使出水COD达到新的排放标准(<100 mg/L),并提高了脱氮效率。
1.2.2活性污泥法
生物絮凝体及污泥与废水中的有机物充分接触,溶解性的有机物被细胞吸收和吸附,并氧化为最终产物(主要是CO2),非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物,然后被代谢和利用。该法最早用于生活污水的处理,经过长期对微生物的驯化和培养,成功用于处理焦化废水。活性污泥法存在污泥结构细碎,絮凝性能低,污泥活性弱,生长缓慢,抗冲击能力差等缺点。同时进水污染物浓度的变化对曝气池微生物生长影响较大,操作运行不够稳定,运行装置复杂,占用体积大。
1.2.3A /O法(厌氧一好氧)
A/O工艺是充分利用微生物的反硝化和硝化作用进行脱氮。利用水中有机物和回流污泥作为碳源,污泥在缺氧和好氧之间往复循环,污泥中既有硝化菌,也有反硝化菌。硝化菌是在好氧条件下发挥作用,在缺氧条件下受到抑制,而反硝化菌则正好相反[8]。彭宗胜[9]等对马鞍山钢铁股份有限公司排出的焦化废水在原有基础上进行A/O法改造,使出水COD和氨氮都得到了有效控制,完全达到国家现行排放标准。
1.2.4A2/O法(厌氧一缺氧一好氧)
A2/O法是在A/O法流程前加一个厌氧段,废水中难以降解的芳香族有机物在厌氧段开环变为链状化合物,链长化合物开链为链短化合物。A2/O法提高了
废水的可生化性,为缺氧段提供了较好的碳源。李捍东[10]等将投菌法与A2/O工艺结合,对石家庄焦化厂焦化废水进行处理了研究。结果表明:通过对焦化废水进行GC-MS分析,选择出焦化废水中含量较高的难降解物质,然后进行单一碳源优势菌培养,获得优势菌群。优势菌群投加于工艺的好氧段。整个中试过程分为污泥的培养及驯化阶段,稳定运行阶段及冲击恢复阶段。经过半年的实验,整套工艺具有较好的稳定性及抗冲击能力。对未经稀释的焦化废水的CODcr平均去除率为94.2%,氨氮平均去除率为85.6%。
1.3其他废水处理新技术
1.3.1催化湿式氧化
催化湿式氧化是在高温、高压下,利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水,达到去除污染物的目的。付迎春[11]等人以过渡金属氧化物CuO为主火星组分,通过对MnO2的复合和掺入电子助剂CeO2的考察,研制出适用于催化湿式氧化处理氨氮废水的复合催化剂。试验表明,新型催化剂可使氨氮去除率达到98%,经处理后的废水达到国家二级排放标准。
1.3.2Fenton试剂技术
亚铁离子与H2O2组合形成的Fenton试剂在处理一些难降解有机物方面有一定的优越性。赵晓亮[12]等人以实际焦化废水经A2/O工艺处理后的出水为研究对象,考察了Fenton试剂氧化法深度处理焦化废水的效果和影响因素。结果表明,出水COD和色度等指标均可达到《城市污水再生利用工业用水水质》的要求。
1.3.3固定化细胞技术
固定化细胞技术是国际上从20实际60年代后期开始迅速发展的一项技术,它是通过化学或物理手段将游离的微生物固定在载体上使其高度密集,并使其保持活性,反复利用,可去除氮和高浓度有机物或某些难降解物质[1]。徐英[13]采用固定化微生物小球技术结合厌氧—好氧工艺处理焦化废水,结果表明,经固定化微生物厌氧酸化24h、好氧曝气24h后,出水COD为132.1mg/L,氨氮为24mg/L,达到国家GB8978-1996二级排放标准。
1.3.4超临界水氧化法
超临界水氧化技术是由Modell提出的一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术。其原理是在超临界状态下,将废水中所含的有机物用氧化剂迅速分解
成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物。刘彦华[14]等人采用采用超临界水氧化技术对焦化厂焦化原水进行试验研究,处理后的水氨氮、COD和色度均达到或低于国家一级排放标准。
2.结语与展望
焦化废水处理技术在近几年内发展很快,在传统的物理化学法、生物处理法的基础上又研究出来了很多新技术、新工艺,但焦化废水是一种很难处理的高浓度有机废水,所以其处理技术仍有广阔的发展空间。
(1)在将来的焦化废水处理方法中生化法仍将是主要技术手段,因为它处理量大、成本低、无二次污染。
(2)高级氧化法能高效快速地将有机物氧化为二氧化碳、水以及其他低分子无机化合物,去除率高,氧化速度快,无二次污染。虽然运行成本相对较高,但随着我国经济发展对环境的要求日益严格,所以仍然具有广泛的应用前景。
(3)多种处理工艺相互组合联用也是焦化废水处理技术的发展方向。
参考文献
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第四篇:肉类加工废水处理现状及技术对策
肉类加工废水处理现状及技术对策
廖金明、陈洋
摘要;阐述了肉类加工废水的水质水量特性,对该类废水处理的技术,主要有浅层曝气工艺、生物吸附—再生工、射流曝气工、延时曝气工、氧化沟工稳定塘工艺、升流式厌氧污泥床(UASB、水力循环厌氧接触池、厌氧滤池、厌氧接触工艺等等,再对肉类加工的技术提出一些建议。
关键词:肉类加工废水;处理技术;建议
Present situation and technical countermeasures of meat processing wastewater treatment
Liao Jinming, Chen Yang,Abstract;expounds the water quantity and quality characteristics of meat processing wastewater, to this kind
of wastewater
treatment technology, mainly shallow aeration
aeration, extended pond process, upflow tank, anaerobic anaerobic process, biological anaerobic sludge
adsorption regeneration technology, jet
ditch engineering stabilization
cycles contact blanket(UASB, water stress aerationtechnology industry, oxidation filter, anaerobic contact process and so on, then the meat processing technology and puts forward some suggestions.Keywords: meat processing wastewater;treatment technology;suggestion
肉类加工废水是一种污染物浓度较高,可生化性好的有机废水。目前,该类废水的处理一般采用生化处理为主,物化处理为辅的组合工艺。但在废水处理过程中,由于生产工艺、污染物种类及浓度、排放要求、地域(南北方)等方面的不同,加之各类废水处理工艺及各种组合工艺的适用性不同,因此即使相似水质的废水也不宜采用完全相同的处理工艺。目前,一些该类企业由于采用不适合的废水处理工艺,造成废水虽经处理但仍难以达标排放,从而污染水环境。随着环保意识的加强,对水环境质量要求的提高,废水处理技术的细化和不断深入,对废水处理程度的要求也相应提高。因此,了解该类废水的处理现状,分析解决实际处理过程中存在的问题,将有效避免该类废水对水环境造成污染。1 肉类加工废水的特性
1.1 废水水量
肉类加工废水来源于屠宰车间,主要包括:屠宰前的冲洗废水;烫毛、剖解、胴体的废水;清洗内脏的废水;冲洗车间地板、设备的废水;冲洗圈栏的废水。
屠宰及肉类加工废水的水量与对象、数量、生产工艺、生产管理水平有关。一般情况,生产规模越大,生产工艺越先进、企业的生产管理水平越高,屠宰加工单位产品的废水产生量越小。同时,由于该类企业生产一般都有明显的季节性(淡旺季),生产本身的特点是非连续的,因此废水量年变化和日变化均较大,即水量不均匀。1.2 废水水质
肉类加工废水中含有大量的血污、油脂和油块、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物,带有令人不适的血红色和使人厌恶的血腥味,成分复杂,是一种典型的带菌有机废水。屠宰废水,其主要含有高浓度含氮化合物、悬浮物、溶解性固体、油脂和蛋白质,包括血液、油脂、碎肉、食物残渣、毛、粪便和泥沙等,还含有多种危害人体健康的细菌,如粪便大肠菌群、粪便链球菌、葡萄球菌、布鲁氏杆菌、细螺旋杆菌、梭状芽胞杆菌、志贺氏菌和沙门氏菌等、屠宰废水的BOD在800~1 500 mg/L左右,色度约500倍,外观呈暗红色。肉类加工废水的水质由于受加工对象、生产工艺、用水量、废物清除方法等的影响,变动范围较大。即使是同一加工厂,不同时刻的废水浓度差异也会很大,国内与国外的肉类加工厂废水的浓度相差也较大。一般说来,国外肉类加工废水的浓度要大于国内肉类加工废水的浓度。主要是国外设备较先进,用水量较少和去污的方法不同所致。2 国内外肉类加工废水处理技术
目前,我国用于肉类加工废水的处理技术有很多,根据处理程度的不同,分为预处理工艺、二级处理工艺、深度处理工艺。针对该类废水的高悬浮物、高油脂的水质特点,通常采取格栅、隔油、絮凝气浮/沉淀等物化法作为预处理工艺;针对其高COD、BOD、氨氮值,通常采取好氧、厌氧、或二者组合的生化法作为二级处理工艺;针对该类废水排放标准的要求,确定是否采用曝气生物滤池(BAF)、混凝沉淀、过滤、吸附等深度处理及具体的工艺方法。
(1)浅层曝气工艺
该工艺的提出是基于液体曝气吸氧作用的研究。空气鼓入液体后要经历气泡形成、上升和破裂三个阶段,气泡形成阶段的氧吸收量是最大的。当气泡升至水面破裂时,液体从空气中吸收的氧,也要比也要比气泡上升过程中所吸收的气量大。即使延长气泡与液体的接触时间,吸收的氧量也很有限。因此,浅层曝气把一般设置在池底的曝气装置提高到水面以下800mm左右,则所需风压降低,风量加大。实际上是利用缩短气泡上升的距离所节省的能量来增加空气量,达到利用较高的氧转移速率来提高处理效果的目的。
(2)生物吸附—再生工艺
活性污泥对污水的净化主要经历吸附和氧化两个阶段。吸附阶段,污水由于活性污泥的吸附而得到净化。吸附作用进行的十分迅速,一般可在30min内完成。氧化阶段,微生物继续分解、氧化前一阶段被吸附的有机物,同时,继续吸附前阶段未吸附的残余杂质。这一阶段进行得相当缓慢。物吸附—再生工艺就是利用了这一原理。吸附阶段和再生阶段可以在两个池子中进行,也可以在一个池子的两个部分进行。
(3)射流曝气工艺
微生物对废水中底物的代谢可分为底物吸附到细胞表面、底物向细胞内运输和底物在细胞内代谢三步。吸附过程一般进行得很快,活性污泥细胞内酶的作用使细胞内底物的代谢速度远远大于底物从细胞表面向细胞内部运输的速度,因此,底物由水中向细胞内的转移是控制活性污泥代谢有机废物的限速步骤。在射流曝气中,废水、污泥和由射流造成的负压所吸入的空气同时通过射流器,废水、污泥和空气同时被剧烈剪切、粉碎,大大增加了他们之间的接触面积。
这一方面加速了底物向细胞内的传递速度,提高了污泥代谢有机物的速率;另一方面,活性污泥颗粒既可以吸收溶于废水中的氧,又可以通过与微气泡的接触从微气泡中直接吸收氧,大大提高了氧的利用率。
由于射流提高了活性污泥代谢有机物的速率,也加快了吸附饱和的污泥活性的恢复,从而促进了污水中有机物的去除。
(4)延时曝气工艺
延时曝气活性污泥法的特征是负荷低(0.2kgBOD5/(kgMLSS·d))、曝气时间长(1d以上)、微生物的生长处于内源呼吸代谢阶段。因此,该工艺基本上没有污泥外排,管理方便,有机物和氮的去除率也都较高。国内现有的用于处理肉类加工废水的延时曝气系统主要为卡鲁塞尔曝气工艺。
(5)氧化沟工艺
氧化沟工艺实质上也属于延时曝气工艺,只是在曝气池的结构上与一般延时曝气不同,常采用沟形曝气池(一般为环形沟)。
其曝气时间一般也都较长,多超过1~2天。(6)稳定塘工艺
稳定塘工艺可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘和生物塘。厌氧塘和兼性塘一般与好氧塘串联使用,而好氧塘和生物塘可单独使用。
(7)厌氧接触工艺
又称厌氧活性污泥法,通过将由出水带出的污泥进行沉淀与回流,对传统消化池的进行改进。这一改进大大提高了厌氧消化池的负荷能力和处理效率。
(8)升流式厌氧污泥床(UASB)是一种新型厌氧消化反应器,具有结构紧凑、简单、无需搅拌装置、负荷能力高、处理效果好和操作管理简便等优点。
其技术的关键在于布水系统、气—固—液三相分离器和集水系统的设计。(9)水力循环厌氧接触池
靠进水经喷嘴在喉管部分射流所产生的抽吸作用,促使反应器沉淀区中的厌氧污泥循环回流,经喉管在混合室与进水混合,完成废水与厌氧污泥的接触。废水中的有机物之后在接触室被污泥分解。由接触室进入沉淀区的混合液中的污泥,由于重力的作用产生沉降,靠进水射流造成的负压循环回流。
(10)厌氧滤池
厌氧滤池实际上是通过在厌氧反应器中设置可供微生物附着的介质的途径来增加反应器中厌氧微生物的数量,以达到提高装置负荷能力和处理效果的目的。厌氧滤池具有较高的耐冲击负荷能力,结构较简单、运行操作方便。但是由于厌氧滤池使用了填料,易发生堵塞。国内应用于工程实例的主要处理工艺包括:格栅-隔油-预曝气调节-ABR-DAT-IAT-消毒工[1]、格栅-隔油沉淀-调节-气浮-UASB-接触氧化-二沉-消毒工艺、格栅-隔油-调节-厌氧
[3]
[2]-接触氧化-斜板沉淀工艺[4]、格栅-调节-气浮-厌氧-一级曝气生物滤池-二级曝气生物滤池-[5]消毒工艺、浮渣-格栅=隔油沉淀-曝气调节-一段SBR-二段SBR工艺等。
国外近年来对于屠宰污水治理主要是在组合工艺研究方面,包括Weihua Cao等采用ABR+UV/H O 组合工艺,在进水TOC 973.3 mg/L时,TOC去除率达95%以上。Bazrafshan Edris
[7]
[6]等采用化学絮凝+电絮凝组合工艺处理宰牛废水,COD、BOD 去除率可达99%以上。Del Pozo等采用一体式厌氧-好氧固定膜反应器处理屠宰废水,在有机负荷0.77 kgCOD/(m·d),氮负荷0.084kgN/(m·d)时,总有机物去除率达93%,氮去除率达67%。Del Nery等 对一家满负荷运行的禽类屠宰污水处理厂的运行性能进行评价,该厂采用旋转格栅-均质池-溶气气浮DAF-UASB工艺,经过4年的运行,出水总有机物去除率达90%,但营养元素仍需要加深度处理进一步去除。存在问题
3.1 无废水处理设施,直接排放
企业没有废水处理设施,废水直接排放。最终去向是周围水体,该类废水如果不经处理直接排至周围水体,水质超GB13457—92二级标准近20倍,必将严重污染周围地表水、地下水,同时该类废水的色度和气味,也将给周围生活的人们带来感官上的不良影响。如果直接排入城市污水处理厂,水质超GB13457—92三级标准3~4倍,过高的污染负荷也将影响受纳废水处理厂的正常运行。这些企业的普遍特点是生产规模小,间歇排水,厂址位于远离市政管网的郊县地区。
3.2 有废水处理设施,不能正常运转
虽然拥有废水处理设施,但由于选用处理工艺的适用性、企业规模、生产特点及资金等方面的限制,导致不能正常运转,废水超标排放。这些企业的普遍特点是废水处理工艺相对简单,针对性差,采用沉淀作为物化处理工艺,不能在预处理阶段很好的将废水中的悬浮物、油脂去除,导致后续生化处理负荷过高,而后续生化处理设施容积不够,没有能力将预处理出水中的高污染物处理至达标,而且缺少脱氮除磷工能;企业生产规模相对较小,间歇排水,废水均质均量不完全,导致生化处理工艺的冲击负荷过高,不能连续稳定运行;厂址位于远离市政管网的郊县地区,废水处理设施的运行、维护和管理缺少专业人员,不规范。
[8]3.3 有废水处理设施,运行费用高
废水连续排放的企业建有废水处理站,采用气浮+多级生物接触氧化/SBR(+活性炭)的工艺。这些废水处理站工艺设计合理、维护管理规范、运行效果较好,但工程运转费用高,吨水处理费用高达3元以上,在一定程度上也限制了处理设施正常运行。技术对策
(1)改变屠宰工艺,尽量少排废水,尤其是血液百分之百回收。
(2)对于清洗内脏产生的废水,修建一个防渗漏的贮水池,定期将废水运至城市污水处理厂或乡镇污水处理厂集中处理。贮水池内的沉积物定期清理,可脱水发酵后做农家肥回田使用。(3)有排水管网且周围有乡镇废水处理厂(多为生态人工湿地)的也可以采用人工格栅-隔油沉淀-强化气浮的一级强化工艺。
(4)集中两种或多种优势工艺合理组合与集成,不仅可以获得良好稳定运行的效果,又能够减少运行成本、减少占地。
(5)建议预处理工艺采用粗、细格栅-刮渣撇油平流沉淀池-高效气浮除去悬浮物和沉渣。(6)建议二级处理工艺采用厌氧与好氧相结合,厌氧工艺可选择水解酸化降低COD和改变水污染物可生化性,好氧工艺可有多种选择,根据企业场地限制及运行管理要求选择合适的工艺,可选择SBR或A O或生物接触氧化工艺,SBR工艺可减少占地面积,对于企业场地有限制的情况下可选择此工艺,A O工艺和生物接触氧化工艺需后接二沉池,占地面积较大,但是运行管理较SBR工艺简便。
(7)根据出水标准,如出水直排或回用可加深度处理工艺,如企业地处乡镇有较大的用地面积,可选择运行费用较低、运行管理简便的氧化塘、人工湿地工艺;如企业受场地限制又出水要求严格可选择BAF工艺。
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第五篇:脱硫废水处理装置运行现状及建议论文
摘要:本文从湿法脱硫技术的角度出发,对当前我国电力企业在废水处理装置运行方面普遍存在的问题进行了详细的阐述与分析,重点提出了相关的优化建设,希望可以起到参考作用。
关键词:优化;运行现状;废水处理装置
随着我国现代化建设的不断发展,电力企业所提供的电力服务无论在模式上还是在质量都有了比较大的进步,而在环境方面的工作也取得了明显的进步。其中废水处理装置对于电力工业污水的处理起到了十分关键的作用。对于电力企业来说,需要综合运用各种方法对污水处理装置进行深层次的优化,最大程度上提高废水处理装置有脱硫方面的工作性能。
1、主要的脱硫废水处理工艺概述
当前我国电力企业所广泛采用的脱硫废水处理工艺主要为物化法,这种工艺方法基础传统的脱硫废水处理技术,并对传统的技术进行缩放处理。需要进行脱硫处理的废水具有呈现酸性状态,该状态下的废水所含有的金属离子,其溶解性相对较好。因此,对脱硫废水采用的主要处理方式为化学法,必要情况下也会结合机械法对部分可沉淀物质尤其是对重金属物质进行过滤处理,除重金属物质外,可以通过物理过滤而去除的固体物质还包含硫酸盐、亚硫酸盐以及氟化物等。另外,还需要对污水自身的PH值进行有效的调节,使电力企业所排放的污水能够在与相关法律法规的具体要求保持一致。当前我国常用的金属分离法为沉淀分离,采用这种处理方法能够对溶解度比较小、化学性活泼的金属物质进行处理。
因此,在具体的处理过程中通常将具有充分可溶性的氢氧化物投入于污水中,能够生成相应的氢氧化物并对污水中的重金属物质起到良好的分离作用。在污水酸碱度不同的状态下,金属氢氧化物会体现出不同的溶度积,这就需要在对污水进行处理的过程中重要对污水的酸碱度进行严格的控制。在处理脱硫废水的过程中,需要将污水酸碱度严格控制在弱碱性状态,使铬、铜、铁等金属或重金属物质转化为氢氧化物,所生成的氢氧化物自身溶解性比较差,可以经过一段时间的静置被沉淀下来。当前我国广泛通过重金属离子与酸碱度调节来形成氢氧化物,在对氢氧化物进行沉淀处理的过程中,所使用的化学药物主要为氢氧化钙与氢氧化钠。其中氢氧化钠价格相对低廉,市场供应量比较大,而氢氧化钙的获取途径则相对复杂,首先电力企业需要在市场中购入大量的石灰粉,再对石灰粉进行一系列的处理,生成硫酸钙、亚硫酸钙以及氟化钙等沉淀物,以分离硫酸盐、亚硫酸盐以及氟化物等物质。通过氢氧化钙能够在助凝剂或絮凝剂的帮助下对污水中的氯化钙起到深沉作用,对其中的氯离子进行分享。
因此,通过氢氧化钙既能够对污水中的酸碱度进行调节,也可以消除污水中的氯离子。对于铜与汞等重金属元素来说,通常需要加入如硫化钠等可溶性硫化物,可以生成硫化铜与硫化汞等深沉物,溶解度小是这两种沉淀物的主要特点。需要注意的是,采用硫化钠对污水进行处理的过程中,操作人员需要做好各项保护工作,硫化钠本身就有一定的毒性。为了克服硫化钠的毒性,部分电厂开始使用TMT15溶液对污水中的重金属元素进行处理,采用FeClSO4作为混凝剂,用氯化氢对污水酸碱度进行中和,用聚丙烯酰胺作为混凝剂。采用这种工艺技术所需要投入的药物在采购上比较困难,但是各项具体操作比较单位,对于操作人员基本上不会造成伤害。
通过上述药物对污水进行处理,需要事先性污水反应槽分为三部分,分别为絮凝槽、反应槽与酸碱度调整槽,并且三种槽相互连通,分别完成混凝、沉淀反应和酸碱度调整。其中澄清器对深沉前级设备中的胶体转化为絮体,而絮体沉降性较差、絮体密度也相对较小,澄清器停留时间较长并且上升流速比较低。澄清池以间断排泥方式进行排泥处理,通过泥查泵将泥渣排出。
2、国外其他处理方式
2.1离子交换法处理脱硫废水
以离子交换理论通过大孔巯基对树脂材料中的汞离子进行吸附,能够对污水中的汞离子起到消除作用;利用活性炭对—CO、—OH与—COOH进行还原、催化氧化和化学吸附,同时也能够对重金属进行吸附。活性炭吸附法在工艺操作方面非常复杂,通常适用于规模比较大的污水处理工作。
2.2电絮凝法处理脱硫废水
电絮凝技术是当前我国一种比较新兴的处理方法,可以与湿法脱硫技术结合起来使用。电絮凝基本于电化学反应理念,可溶性电极可以在电流的催化下被溶解。由于部分离子自身带有电荷在污水中释放出电子。污水中的离子在电离作用反应下结合氢氧根离子,所产生的化合物能够对污水中的胶体起到絮凝作用。对于污水重金属处理工作来说,电絮凝技术比较适用,同时也具有处理效果好、设备布置紧凑等方面的优点。但该技术的缺点则体现在氯离子处理效果不佳并且工艺相对复杂。目前该技术在重金属处理与含油污水的处理得到广泛的应用。
3、结语
当前我国工业与民用电力的供应压力不断增加,对于煤炭发电企业来说,一方面需要提高电力服务质量,另一方面也需要综合运用各种手段对电力能源生产所产生的汗水进行妥善的处理,避免对周围环境造成严重的污染。