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【綜述】這些年,焦化廢水的那些深度處理技術(shù)及比較

 趙泰至 2017-03-01

焦化廢水是煤焦化過程產(chǎn)生的廢水,主要包括剩余氨水、煤氣終冷污水、化工產(chǎn)品精制過程產(chǎn)生的污水等。剩余氨水中含有高濃度的氨、酚、氰化物以及油類等,是焦化廢水的主要來源。它與煤氣終冷的直接冷卻水、粗苯加工過程的直接蒸汽冷凝分離水、精苯加工過程的直接蒸汽冷凝分離水、焦油精制加工過程的直接蒸汽冷凝分離水、洗滌水等含有酚、氰、硫化物和油類的廢水一起稱為酚氰廢水。該廢水不僅水量大而且成分復(fù)雜,是煉焦工業(yè)中的典型難處理廢水。如未作說明,后續(xù)所提到的焦化廢水指酚氰廢水經(jīng)蒸氨、脫酚處理后的廢水。


焦化廢水中的有機(jī)污染物含量高,脫酚處理后COD仍高達(dá)1 500~4 500 mg/L,揮發(fā)酚為300~500 mg/L,揮發(fā)氨為100~250mg/L,氰化物為 5~15 mg/L。焦化廢水中的有機(jī)物主要為酚類、苯系物、雜環(huán)化合物、多環(huán)化合物等。其中酚類化合物含量最高,包括苯酚、鄰甲基酚、對甲基酚、二甲基酚等;苯系及其衍生物包括苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽、菲、苯并芘等;雜環(huán)化合物包括喹啉、吡啶、吲哚、咔唑、呋喃、噻吩等。焦化廢水含鹽質(zhì)量濃度可達(dá)數(shù)千mg/L,其中無機(jī)物主要包括氨氮、硫酸根、氯離子、碳酸(氫)根、硫氰酸根、含氰化合物(氰化物和亞鐵氰化物)、硫離子等。高含鹽特別是高氨氮,對微生物細(xì)菌活性有很強(qiáng)的抑制作用,會給生物脫氮增加難度。焦化廢水可生化性較差,BOD5/COD一般為0.28~0.32。再加上水質(zhì)變化大,對生化系統(tǒng)有沖擊,因此焦化廢水的生化處理難度加大,當(dāng)前采用的“預(yù)處理+生物處理”工藝很難滿足處理要求,對焦化廢水進(jìn)行深度處理勢在必行。目前,焦化廢水深度處理技術(shù)可分為生化法物化法兩大類。


1.生化法


1.1 曝氣生物濾池 


曝氣生物濾池(BAF)在焦化廢水深度處理中主要應(yīng)用在常規(guī)生化處理(如A/O、A2/O)之后。如孫豐英等采用缺氧、好氧兩級升流式曝氣生物濾池(UBAF)對某焦化廠二級生化出水進(jìn)行深度處理,結(jié)果表明,在最佳實驗條件下,出水COD和氨氮分別達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8987—1996)的二級和一級排放標(biāo)準(zhǔn)(下文中如提到排放標(biāo)準(zhǔn)不做說明時均指此國標(biāo))。BAF技術(shù)在焦化廢水深度處理中已有工程應(yīng)用。山東兗礦國際焦化有限公司對酚氰廢水采用了A/O-BAF的處理工藝,其中BAF對COD和氨氮的去除率分別為20%和50%,處理出水達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。BAF前增加混凝氣浮可有效去除污水中的懸浮物,進(jìn)而可提高曝氣生物濾池的運(yùn)行周期,減少反沖洗次數(shù)。


1.2 膜生物反應(yīng)器 


膜生物反應(yīng)器(MBR)在焦化廢水深度處理中也用在常規(guī)生化處理之后,起到生化后處理和反滲透預(yù)處理的雙重作用。本鋼70m3/h的焦化廢水處理項目采用的是“A/O+MBR”工藝,當(dāng)生化進(jìn)水COD<2 000 mg/L時,經(jīng)MBR處理后出水COD ≤ 85mg/L,BOD5 ≤ 20 mg/L[L1]。Wentao Zhao等在A2/O工藝后接MBR進(jìn)行了焦化廢水的深度處理研究,結(jié)果表明,MBR處理高效穩(wěn)定,廢水的急性毒大大降低;膜污染主要由污泥上清液的膠體成分造成,物理清洗可去除膜表面的顆粒物,但長期運(yùn)行造成的嚴(yán)重膜污染只能由化學(xué)清洗來消除。


在傳統(tǒng)生化處理后直接加MBR或BAF對焦化廢水進(jìn)行深度處理,處理效果有時并不理想,這是因為焦化廢水經(jīng)過HRT長達(dá)數(shù)十至上百小時的生化處理后,出水中可生物降解的有機(jī)物濃度很低,可生化性很差。因此可在BAF或MBR前增加高級氧化等工藝來提高廢水的可生化性。


2.物化法


2.1 混凝 


混凝作為焦化廢水生化處理的后續(xù)處理工藝可進(jìn)一步去除COD、總氰化物、總懸浮物。盧建杭等的研究表明,焦化廢水中有機(jī)物的混凝去除機(jī)理主要是絡(luò)合沉降和絮體吸附,被混凝去除的主要是易在氫氧化物絮體上吸附或具有絡(luò)合基團(tuán)且無空間位阻的有機(jī)物。賴鵬等在采用Fe2(SO4)3對焦化廢水生化出水進(jìn)行混凝處理時發(fā)現(xiàn),絡(luò)合沉降、絡(luò)合吸附和吸附是主要的混凝機(jī)理;前兩者主要存在于弱酸性到中性條件下,吸附則主要存在于堿性條件下;混凝主要去除水中中等分子質(zhì)量、疏水性的有機(jī)物,對親水性有機(jī)物幾乎沒有作用。


目前國內(nèi)焦化廠采用的混凝劑主要是聚合硫酸鐵(PFS),并采用聚丙烯酰胺(PAM)作為助凝劑。此外,一些新型混凝劑也得到研究和應(yīng)用。田穎等采用一種高度聚合的無機(jī)混凝劑M-180處理包鋼焦化廢水生化出水,發(fā)現(xiàn)M-180混凝反應(yīng)快,產(chǎn)生的沉淀體密度大,下沉速度快,去除COD、色度的效率高,其處理效果與原水pH、COD含量有關(guān)。


在實際焦化廢水處理中混凝通常作為獨立的深度處理工藝,但其對有機(jī)物的去除效果較差,因此越來越多的研究者將其作為其他深度處理的預(yù)處理或后處理工藝。混凝可以作為吸附、臭氧化、電化學(xué)處理的預(yù)處理工藝,通過減少水中的SS和有機(jī)物確保后續(xù)處理工藝的低耗、高效運(yùn)行。蔣文新等采用混凝沉淀-活性炭吸附工藝對焦化廢水生化出水進(jìn)行處理,結(jié)果表明,混凝可改善活性炭的吸附效果,原因是水中容易堵塞活性炭孔道的大分子物質(zhì)通過混凝沉淀得以去除。雷霆等采用混凝聯(lián)合O3、O3/UV的組合工藝處理焦化廢水生化出水,結(jié)果表明,混凝能有效去除水中的碳酸(氫)根離子,減少自由基捕獲劑的量,有利于自由基氧化有機(jī)物,提高了O3、O3/UV的氧化效果。混凝作為Fenton試劑處理的后處理可有效去除該反應(yīng)產(chǎn)生的鐵絮體,F(xiàn)enton氧化/混凝協(xié)同處理后大分子物質(zhì)明顯減少,而小分子物質(zhì)大大增加,廢水可生化性得到提高。


2.2 吸附


吸附對焦化廢水中環(huán)境危害大的持久性有機(jī)物有很好的去除效果。吸附還可去除焦化廢水中的氨氮和氰化物。在焦化廢水深度處理研究中所用的吸附劑有活性炭、粉煤灰(包括爐灰、熄焦粉)、煤粉、鋼渣、膨潤土、硅藻土、沸石等。


其中,對活性炭的吸附研究最深入。Yuan Ren等的研究表明,活性炭對焦化廢水生化出水中長鏈烷烴、苯甲酸、鹵代物和酚類物質(zhì)的吸附在酸性條件下效果較好,而對苯胺的吸附在堿性條件下效果較好;當(dāng)pH=5時,活性炭對所有有機(jī)物的總吸附量最大。Wei Zhang等研究了負(fù)載金屬的活性炭對經(jīng)Fenton氧化/沉淀的焦化廢水中氰化物的去除效果,發(fā)現(xiàn)氰化物主要通過吸附去除,而催化氧化去除所占的比例很小。


盡管活性炭可有效去除有機(jī)物,但其價格較貴,再生復(fù)雜,因此利用工廠產(chǎn)生的一些固體廢物如粉煤灰等實現(xiàn)“以廢治廢”更具吸引力。Weiling Sun等使用鍋爐底灰對經(jīng)A/O和零價鐵處理后的焦化廢水進(jìn)行吸附處理,結(jié)果表明,廢水中COD的去除隨底灰粒徑的減小而增加,隨底灰劑量的增加而增加。利用粉煤灰等廢物進(jìn)行吸附時,吸附劑的用量較大,吸附后要妥善處理,需考慮廢棄吸附劑的處置和二次污染問題。據(jù)報道,利用Fenton試劑可對吸附有機(jī)污染物的粉煤灰進(jìn)行再生,效果顯著。


為提高吸附劑的吸附效果,國內(nèi)學(xué)者對吸附劑進(jìn)行改性并用于焦化廢水的深度處理,如改性后的沸石、膨潤土、硅藻土、蘭炭對焦化廢水生化出水都具有較好的處理效果。為了減少吸附劑的用量,吸附法常與其他方法聯(lián)用,如吸附/混凝、吸附/氧化/混凝等。


2.3 膜分離


在焦化廢水深度處理中常用的膜工藝為超濾(UF)-反滲透(RO)雙膜法,UF用于去除廢水中的懸浮物、膠體和一些大分子有機(jī)物,RO主要用于去除水中的無機(jī)鹽。經(jīng)UF-RO處理后的出水中有機(jī)物和無機(jī)物含量都很低,可用做循環(huán)冷卻水。周超等采用UF-RO雙膜法對安徽某焦化廠的焦化廢水進(jìn)行了回用處理中試研究,采用混凝沉淀作為UF的預(yù)處理工藝。實驗期間,UF產(chǎn)水水質(zhì)滿足SDI15<3、濁度<0.2 NTU、余氯<0.05 mg/L,符合RO進(jìn)水水質(zhì)要求;RO產(chǎn)水COD<5 mg/L,電導(dǎo)率為30 μS/cm左右。昆明焦化制氣有限公司焦化廢水的深度處理也采用的是UF-RO工藝,處理出水用于補(bǔ)充工業(yè)循環(huán)用水。RO的預(yù)處理技術(shù)是其成功運(yùn)行的關(guān)鍵,盡管UF是一種成熟的RO預(yù)處理技術(shù),但成本和運(yùn)行費(fèi)用較高,因此有研究者采用MBR進(jìn)行預(yù)處理。MBR一方面可作為生化的后處理,進(jìn)一步去除COD,在生化處理部分產(chǎn)生波動時起到一定保護(hù)作用;同時又可以將SDI15控制在3以下,起到RO預(yù)處理的作用。


納濾(NF)相對于RO能耗更低,且對有機(jī)物和無機(jī)物均有一定的去除能力,因此采用UF-NF組合工藝對焦化廢水進(jìn)行深度處理更具優(yōu)勢。北京桑德環(huán)境工程有限公司將NF技術(shù)應(yīng)用于唐山中潤煤化工、達(dá)豐焦化廠等多個焦化廢水實際處理工程中,根據(jù)出水回用要求采用UF-NF雙膜或UF-NF-RO三膜技術(shù),取得了良好的效果。


2.4 微波處理 


微波處理廢水主要通過3種方式:直接微波輻射,微波誘導(dǎo)催化氧化,微波輔助高級氧化。在焦化廢水深度處理研究中,主要采用后兩種方式,研究較多的是微波-活性炭和微波-Fenton技術(shù)。


微波-活性炭技術(shù)主要是利用活性炭對微波的強(qiáng)吸收能力。微波效應(yīng)使活性炭的某些表面點位選擇性地被快速加熱至很高的溫度,當(dāng)有機(jī)污染物與受激發(fā)的表面點位接觸時發(fā)生催化反應(yīng)被降解。曲曉萍等采用微波-活性炭技術(shù)對焦化廢水生化出水進(jìn)行處理,實驗表明,有機(jī)物的去除主要通過活性炭吸附-微波誘導(dǎo)催化的協(xié)同作用而非僅為活性炭吸附;增加活性炭用量、微波輻射時間和微波功率可以促進(jìn)COD的去除,廢水pH對處理效果的影響不大。林莉等的研究表明,微波功率和輻射時間的增加可以提高微波-活性炭技術(shù)對COD和氨氮的去除;活性炭用量的增加可使COD去除率增加,但氨氮去除率會降低。


微波-Fenton技術(shù)是焦化廢水深度處理研究中主要的微波輔助高級氧化方法。由于微波輻射可降低反應(yīng)的活化能,有利于Fenton反應(yīng)過程中HO?的生成,所以微波輻射與Fenton氧化協(xié)同作用可提高污染物的去除。范明霞等采用微波-活性炭-Fenton工藝處理焦化廢水生化出水,結(jié)果表明,在最佳工藝條件下,處理出水可達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。昆鋼煤焦化安寧分公司采用微波-Fenton氧化-混凝的工藝深度處理焦化廢水,處理出水達(dá)到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 19923—2005)和《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18920—2002)的要求,出水全部回用,實現(xiàn)了廢水零排放。


2.5 微電解 


微電解用于焦化廢水深度處理主要是和Fenton氧化聯(lián)合應(yīng)用。王開春等采用微電解-Fenton氧化工藝處理末端焦化廢水,動態(tài)實驗結(jié)果表明,處理出水達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。


2.6 電絮凝


電絮凝(EC)是在直流電作用下,金屬陽極失去電子產(chǎn)生大量金屬陽離子,產(chǎn)生的金屬陽離子在水中水解并與懸浮物、膠體、部分溶解性有機(jī)物等生成絮體,該絮體在電解產(chǎn)生的微氣泡的作用下上浮并與水分離。[L4]張壘等采用連續(xù)電絮凝工藝對焦化廢水進(jìn)行深度處理,發(fā)現(xiàn)電絮凝能有效地對廢水進(jìn)行脫色。


2.7 高級氧化 


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2.7.1 Fenton氧化


用于焦化廢水深度處理的Fenton技術(shù)包括常規(guī)Fenton、非均相Fenton和電Fenton技術(shù),該技術(shù)不僅可去除有機(jī)物,還能通過HO·氧化和Fe2+與氰根的反應(yīng)去除氰化物。


(1) 常規(guī)Fenton。鐘晨等采用Fenton試劑對某煉鋼集團(tuán)BAF出水進(jìn)行處理,結(jié)果表明,滿足回用要求的最優(yōu)工藝條件:n[H2O2]:n[Fe2+]=4,初始pH=4。賴鵬等的研究則表明,當(dāng)n[H2O2]:n[Fe2+] = 10,pH= 3時,F(xiàn)enton試劑對廢水COD的去除效果最佳。由于焦化廢水生化出水水質(zhì)差別很大,因此利用Fenton法進(jìn)行深度處理時最佳條件各不相同。


用于焦化廢水深度處理的Fenton技術(shù)與其他技術(shù)的聯(lián)用包括Fenton-混凝、Fenton-吸附、Fenton-BAF、Fenton-微波、Fenton-超聲、微電解-Fenton。


(2) 電Fenton 。李海濤等采用電Fenton對焦化廢水生化出水進(jìn)行處理,經(jīng)陽極氧化和陰極電Fenton后,廢水COD<100mg/L,達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。陽極氧化和陰極電Fenton均能夠有效去除酚類、苯類、含氮雜環(huán)、苯腈、苯并雜環(huán)類、多環(huán)芳烴等多種有機(jī)物。


(3) 非均相Fenton。李海濤等采用一種陰、陽極同時非均相催化氧化的電化學(xué)過程對焦化廢水進(jìn)行深度處理,COD去除率達(dá)49.4%,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的雙極氧化過程(COD去除率為29.8%)。反應(yīng)途徑可能為氧氣在陰極上電催化還原為H2O2,再經(jīng)非均相催化劑Fe-Cu/Y350催化產(chǎn)生HO?將有機(jī)物氧化;氯離子在陽極氧化產(chǎn)生Cl2或次氯酸,并在Fe-Cu/Y350催化下直接氧化有機(jī)污染物,或有機(jī)物在陽極直接氧化。


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2.7.2 電化學(xué)氧化


電化學(xué)氧化通過直接陽極氧化和間接氧化2種途徑來氧化污染物。直接陽極氧化即污染物直接在陽極上失去電子被氧化,間接氧化是通過陽極或陰極反應(yīng)產(chǎn)生具有氧化性的活性物質(zhì)(如過氧化氫、HO·等)來氧化污染物。Xiuping Zhu等在以摻雜硼的鉆石(BDD)作為陽極的電化學(xué)氧化法深度處理焦化廢水實驗中發(fā)現(xiàn),BDD電極相比SnO2、PbO2等常規(guī)電極對于COD和氨氮的去除大為提高,能耗也只有后者的60%;有機(jī)物主要通過HO·的氧化去除,電生成氧化劑(S2O82-、H2O2和其他氧化物)作用不大,由活性氯介導(dǎo)的直接和間接電化學(xué)氧化可被忽略。


三維電極法相比傳統(tǒng)二維電極法擴(kuò)展了電極表面積,提高了傳質(zhì)速度、反應(yīng)速度和電流效率,是當(dāng)前電解氧化法深度處理焦化廢水的研究熱點。為提高污染物的去除,通常在反應(yīng)器內(nèi)添加鐵鹽以構(gòu)成電Fenton體系。李玉明等采用三維電極固定床技術(shù)對大化集團(tuán)化肥廠煉焦車間生化出水進(jìn)行處理,采用石墨板作為陽極和陰極,柱形活性炭和石英砂為填充粒子,反應(yīng)器內(nèi)添加Fe2+,由于電解反應(yīng)產(chǎn)生H2O2而構(gòu)成電Fenton體系。實驗結(jié)果表明,當(dāng)槽電壓為12V,液體催化劑投加量為1500 mg/L,反應(yīng)時間為60min,pH=3時,三維電極對COD的去除率可達(dá)62%。三維電極法還可以去除氨氮。何緒文等采用三維電極法處理高氨氮焦化廢水二沉池出水,結(jié)果表明,在最佳實驗條件下,氨氮由100~150mg/L降至15 mg/L以下。三維電極法與其他技術(shù)聯(lián)用可提高處理效果。為了防止電極污染和堵塞,通常需要混凝作為預(yù)處理以去除廢水中的顆粒物。經(jīng)三維電極法處理后廢水可生化性提高,再經(jīng)過BAF等生物處理可獲得更高品質(zhì)的回用水。


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2.7.3 光催化


焦化廢水深度處理中研究的光催化技術(shù)包括UV/TiO2、UV/TiO2/H2O2以及光催化與其他技術(shù)的聯(lián)用。郭建平等的研究表明,焦化廢水生化出水經(jīng)TiO2光催化氧化處理后,COD去除率最高可達(dá)55.4%;而不加TiO2時,COD去除率只有4.21%。肖俊霞等的研究表明,經(jīng)TiO2光催化氧化處理后焦化廢水生化出水中有機(jī)物種類由66種降為23種,并且對除多環(huán)芳烴外的其他有機(jī)物均有較好的去除效果;其對不同種類有機(jī)物的去除速率大小依次為石油烴>醇、酸、醛等有機(jī)物>酚>苯系物>含氮雜環(huán)有機(jī)物>多環(huán)芳烴。在UV/TiO2中添加H2O2可促進(jìn)光催化系統(tǒng)中HO的產(chǎn)生,從而促進(jìn)污染物的降解。將光催化和超聲技術(shù)進(jìn)行合理聯(lián)合可提高光催化的處理效果。


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2.7.4 超聲處理


超聲降解有機(jī)物的機(jī)理包括熱分解、自由基氧化和超臨界氧化。超聲技術(shù)用于廢水處理存在能耗大、降解不徹底等問題,因此對于超聲處理的研究主要集中在超聲與其他高級氧化技術(shù)的聯(lián)用。成澤偉等對焦化廢水采用多種超聲協(xié)同技術(shù)進(jìn)行處理,結(jié)果表明,各技術(shù)對污染物去除能力大小依次為超聲+光催化+Fenton>超聲+光催化+H2O2>超聲+光催化+空氣>超聲+光催化>光催化>超聲。GC-MS分析表明,經(jīng)各種超聲協(xié)同技術(shù)處理后的廢水中萘類、蒽類和喹啉類等難生物降解有機(jī)物的比例明顯降低。


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2.7.5 臭氧氧化


近年來,以臭氧為基礎(chǔ)開發(fā)出多種高級氧化工藝,通過促進(jìn)HO·的產(chǎn)生,更有效地分解水中難降解有機(jī)物。在焦化廢水深度處理中,對于單獨臭氧氧化、臭氧高級氧化和臭氧與其他技術(shù)的聯(lián)用都有研究。


(1) 單獨臭氧氧化。鄭俊等采用臭氧處理焦化廢水生化出水,GC-MS分析表明,原水中主要含有芳香烴、長鏈烷烴、雜環(huán)化合物、鄰苯二甲酸酯類有機(jī)物,經(jīng)臭氧氧化后大部分有機(jī)物被完全去除,一部分被分解生成一些中間產(chǎn)物和衍生物如酰氯、酮類、醇類等,廢水可生化性大大提高。焦化廢水的臭氧氧化深度處理技術(shù)已應(yīng)用于實際工程。萊鋼焦化廠對焦化廢水處理系統(tǒng)采用MBR和臭氧工藝進(jìn)行改造,改造后,廢水COD由250 mg/L降為150mg/L以下,懸浮物由150 mg/L降為20 mg/L以下。


(2) 臭氧高級氧化。焦化廢水深度處理研究中涉及的臭氧高級氧化技術(shù)包括O3/H2O2技術(shù)和催化臭氧氧化技術(shù)。張伏中等采用O3/H2O2技術(shù)對韶鋼集團(tuán)焦化廠焦化廢水生化出水進(jìn)行深度處理。結(jié)果表明,在最優(yōu)條件下,當(dāng)廢水COD約為85mg/L時,處理30 min后,COD和UV254去除率分別為78.1%和83.7%,比單獨臭氧氧化分別提高了14.3%和4.1%。


催化臭氧氧化包括均相和非均相2種情況。由于使用金屬離子進(jìn)行均相催化氧化會造成二次污染,更多的研究集中在非均相催化上。姜元臻等采用YT-1000型活性炭纖維催化[L7]臭氧氧化焦化廢水生化出水中的難降解有機(jī)污染物。研究證明,吸附與催化作用協(xié)同能有效去除焦化廢水中難生化的有機(jī)污染物。催化臭氧氧化技術(shù)還可以去除焦化廢水中的氰化物。趙立臣等以自制的MnO2/Al2O3為催化劑,對焦化廢水生化出水進(jìn)行了催化臭氧氧化研究,發(fā)現(xiàn)O3投加量、催化劑用量和溶液初始pH對總氰的去除率影響極為顯著,并采用響應(yīng)曲面法優(yōu)化了總氰去除工藝條件。催化臭氧氧化技術(shù)已應(yīng)用于實際工程,鞍鋼化工總廠、鞍山盛盟煤氣化有限公司等采用催化臭氧氧化技術(shù)對其焦化廢水進(jìn)行深度處理,處理出水滿足國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。


(3)臭氧和其他技術(shù)聯(lián)用。將臭氧與其他深度處理技術(shù)聯(lián)用可節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用。焦化廢水深度處理研究的聯(lián)用技術(shù)包括混凝-臭氧、臭氧-BAF和臭氧-生物炭聯(lián)用。前兩者已在混凝和BAF章節(jié)進(jìn)行闡述。臭氧-生物炭技術(shù)集活性炭吸附和生物降解于一體,臭氧可將廢水中難生物降解的有機(jī)物去除,提高廢水可生化性,然后生物炭進(jìn)一步吸附和降解水中殘余的有機(jī)物。張文啟等的研究表明,經(jīng)臭氧處理后焦化廢水中的一些大分子有機(jī)物被分解,產(chǎn)生了一些醛類,甲苯等小分子芳香類化合物濃度也大幅降低,廢水可生化性提高,再經(jīng)生物炭處理,出水滿足排放要求。


3.焦化廢水深度處理技術(shù)的比較


焦化廢水各深度處理技術(shù)對比見表1。其中膜分離技術(shù)如UF、NF、RO主要用于實現(xiàn)水的回用。RO主要用于去除無機(jī)物,因此在將水回用時作為最后一道工序。其他的技術(shù)大多用于去除有機(jī)物,對無機(jī)物無明顯去除效果,可作為水回用的預(yù)處理工藝。


表 1 焦化廢水深度處理技術(shù)比較

深度處理技術(shù)

優(yōu)點

缺點

曝氣生物濾池

投資較小、操作簡單、運(yùn)行費(fèi)用低

單獨作為深度處理單元時效果較差

膜生物反應(yīng)器

操作簡單、運(yùn)行費(fèi)用較低、出水水質(zhì)較好

投資較大,膜易污染,單獨作為深度處理單元時效果較差

混凝

操作簡單、運(yùn)行費(fèi)用較低、去除懸浮物效果好

對溶解性小分子有機(jī)物去除效果較差

吸附

操作簡單、有機(jī)物去除效果好

使用過的吸附劑存在處理和處置問題

膜分離

占地小、自動化程度高、處理效果好

投資和運(yùn)行費(fèi)用較大,膜易污染,存在濃鹽水處置問題

微波

與其他技術(shù)協(xié)同處理效果好

投資和運(yùn)行費(fèi)用大,單獨處理效果差

微電解

操作簡單、投資和運(yùn)行費(fèi)用低,與Fenton技術(shù)協(xié)同處理效果好

單獨處理效果差,有鐵屑消減、更換和板結(jié)問題

Fenton

投資少、占地小、處理效果好

投加藥劑種類多、勞動量大、產(chǎn)生污泥

電解

占地小、操作簡單、效果較好

投資大、耗電量大、技術(shù)不成熟

超聲

占地小、操作簡單、與其他技術(shù)協(xié)同處理效果好

投資大、能耗大、降解不徹底、技術(shù)不成熟

光催化

占地小、操作簡單、處理效果好

投資大、耗電量大、技術(shù)不成熟

臭氧(高級)氧化

占地小、操作簡單、臭氧高級氧化處理效果好

投資較高、耗電較高、單獨臭氧氧化有選擇性



4.結(jié)論和展望


在以上探討的焦化廢水深度處理技術(shù)中,MBR和BAF不宜單獨作為深度處理工藝;物化法中最具實用性的是臭氧相關(guān)技術(shù)和Fenton技術(shù)。臭氧相關(guān)技術(shù)處理效果好、操作簡單;再加上我國臭氧發(fā)生器國產(chǎn)化設(shè)備的日趨成熟,投資降低,臭氧技術(shù)在實際焦化廢水深度處理中的應(yīng)用逐漸增多,是今后發(fā)展的一個主要方向。常規(guī)Fenton技術(shù)投資小、效果好、技術(shù)成熟,在焦化廢水深度處理中也占有一席之地,但產(chǎn)泥量大限制了其應(yīng)用。盡管研究表明其他多數(shù)深度處理技術(shù)用于焦化廢水的深度處理效果明顯,但技術(shù)不成熟,投資和處理成本偏高,用到實際工程中存在諸多困難,因此開展面向?qū)嶋H應(yīng)用的低成本高效率的深度處理技術(shù)研究仍是今后的重點。采用2種或者多種技術(shù)聯(lián)合處理也是一種可行的方法。日益提高的焦化廢水回用以及“零排放”要求使膜分離成為必選,如何利用深度處理技術(shù)有效控制進(jìn)入膜系統(tǒng)的污染物濃度成為膜工藝成功的關(guān)鍵,這對焦化廢水深度處理技術(shù)提出了更高的要求,也是今后理論和應(yīng)用研究的重點。

(來源:《工業(yè)水處理》雜志, 2017年第2期,查看參考文獻(xiàn),請訪問本刊官網(wǎng))

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