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焦化废水的那些深度处理技术及比较【下】

发布时间:2019-06-28 11:46人气:

2.7.3 光催化
焦化废水深度处理中研究的光催化技术包括UV/TiO2、UV/TiO2/H2O2以及光催化与其他技术的联用。郭建平等的研究表明,焦化废水生化出水经TiO2光催化氧化处理后,COD去除率最高可达55.4%;而不加TiO2时,COD去除率只有4.21%。肖俊霞等的研究表明,经TiO2光催化氧化处理后焦化废水生化出水中有机物种类由66种降为23种,并且对除多环芳烃外的其他有机物均有较好的去除效果;其对不同种类有机物的去除速率大小依次为石油烃>醇、酸、醛等有机物>酚>苯系物>含氮杂环有机物>多环芳烃。在UV/TiO2中添加H2O2可促进光催化系统中HO的产生,从而促进污染物的降解。将光催化和超声技术进行合理联合可提高光催化的处理效果。
2.7.4 超声处理
超声降解有机物的机理包括热分解、自由基氧化和超临界氧化。超声技术用于废水处理存在能耗大、降解不彻底等问题,因此对于超声处理的研究主要集中在超声与其他高级氧化技术的联用。成泽伟等对焦化废水采用多种超声协同技术进行处理,结果表明,各技术对污染物去除能力大小依次为超声+光催化+Fenton>超声+光催化+H2O2>超声+光催化+空气>超声+光催化>光催化>超声。GC-MS分析表明,经各种超声协同技术处理后的废水中萘类、蒽类和喹啉类等难生物降解有机物的比例明显降低。
2.7.5 臭氧氧化
近年来,以臭氧为基础开发出多种高级氧化工艺,通过促进HO˙的产生,更有效地分解水中难降解有机物。在焦化废水深度处理中,对于单独臭氧氧化、臭氧高级氧化和臭氧与其他技术的联用都有研究。
(1) 单独臭氧氧化。郑俊等采用臭氧处理焦化废水生化出水,GC-MS分析表明,原水中主要含有芳香烃、长链烷烃、杂环化合物、邻苯二甲酸酯类有机物,经臭氧氧化后大部分有机物被完全去除,一部分被分解生成一些中间产物和衍生物如酰氯、酮类、醇类等,废水可生化性大大提高。焦化废水的臭氧氧化深度处理技术已应用于实际工程。莱钢焦化厂对焦化废水处理系统采用MBR和臭氧工艺进行改造,改造后,废水COD由250 mg/L降为150mg/L以下,悬浮物由150 mg/L降为20 mg/L以下。
(2) 臭氧高级氧化。焦化废水深度处理研究中涉及的臭氧高级氧化技术包括O3/H2O2技术和催化臭氧氧化技术。张伏中等采用O3/H2O2技术对韶钢集团焦化厂焦化废水生化出水进行深度处理。结果表明,在最优条件下,当废水COD约为85mg/L时,处理30 min后,COD和UV254去除率分别为78.1%和83.7%,比单独臭氧氧化分别提高了14.3%和4.1%。
催化臭氧氧化包括均相和非均相2种情况。由于使用金属离子进行均相催化氧化会造成二次污染,更多的研究集中在非均相催化上。姜元臻等采用YT-1000型活性炭纤维催化[L7]臭氧氧化焦化废水生化出水中的难降解有机污染物。研究证明,吸附与催化作用协同能有效去除焦化废水中难生化的有机污染物。催化臭氧氧化技术还可以去除焦化废水中的氰化物。赵立臣等以自制的MnO2/Al2O3为催化剂,对焦化废水生化出水进行了催化臭氧氧化研究,发现O3投加量、催化剂用量和溶液初始pH对总氰的去除率影响极为显著,并采用响应曲面法优化了总氰去除工艺条件。催化臭氧氧化技术已应用于实际工程,鞍钢化工总厂、鞍山盛盟煤气化有限企业等采用催化臭氧氧化技术对其焦化废水进行深度处理,处理出水满足国家一级排放标准的要求。
(3)臭氧和其他技术联用。将臭氧与其他深度处理技术联用可节省投资和运行费用。焦化废水深度处理研究的联用技术包括混凝-臭氧、臭氧-BAF和臭氧-生物炭联用。前两者已在混凝和BAF章节进行阐述。臭氧-生物炭技术集活性炭吸附和生物降解于一体,臭氧可将废水中难生物降解的有机物去除,提高废水可生化性,然后生物炭进一步吸附和降解水中残余的有机物。张文启等的研究表明,经臭氧处理后焦化废水中的一些大分子有机物被分解,产生了一些醛类,甲苯等小分子芳香类化合物浓度也大幅降低,废水可生化性提高,再经生物炭处理,出水满足排放要求。
3.焦化废水深度处理技术的比较
焦化废水各深度处理技术对比见表1。其中膜分离技术如UF、NF、RO主要用于实现水的回用。RO主要用于去除无机物,因此在将水回用时作为最后一道工序。其他的技术大多用于去除有机物,对无机物无明显去除效果,可作为水回用的预处理工艺。
表 1 焦化废水深度处理技术比较


 
4.结论和展望
在以上探讨的焦化废水深度处理技术中,MBR和BAF不宜单独作为深度处理工艺;物化法中最具实用性的是臭氧相关技术和Fenton技术。臭氧相关技术处理效果好、操作简单;再加上我国臭氧发生器国产化设备的日趋成熟,投资降低,臭氧技术在实际焦化废水深度处理中的应用逐渐增多,是今后发展的一个主要方向。常规Fenton技术投资小、效果好、技术成熟,在焦化废水深度处理中也占有一席之地,但产泥量大限制了其应用。尽管研究表明其他多数深度处理技术用于焦化废水的深度处理效果明显,但技术不成熟,投资和处理成本偏高,用到实际工程中存在诸多困难,因此开展面向实际应用的低成本高效率的深度处理技术研究仍是今后的重点。采用2种或者多种技术联合处理也是一种可行的方法。日益提高的焦化废水回用以及“零排放”要求使膜分离成为必选,如何利用深度处理技术有效控制进入膜系统的污染物浓度成为膜工艺成功的关键,这对焦化废水深度处理技术提出了更高的要求,也是今后理论和应用研究的重点。
 

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