1、 和锋刚 2013.6.13焦化废水处理技术焦化废水处理技术 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。焦化废水特点焦化废水危害l 焦化废水焦化废水成分复杂成分复杂。l 含有大量难降解物质和有含有大量难降解物质和有 毒有害物质。毒有害物质。l 色度高色度高，有机物性质非常稳定，有机物性质非常稳定，可生化性较差可生化性较差。l氨氮浓度高氨氮浓度高，危害巨大。，危害巨大。l水质变化幅度大。水质变化幅度大。l 有毒有害物质，可使受纳水有毒有害物质，可使受纳水体中的生物大量死亡，造成水体体中的生物大量死亡，造成水体水质恶化水质恶化.l
2、不经处理就大量废水外排将会不经处理就大量废水外排将会使受纳水体的色度加深、水体发使受纳水体的色度加深、水体发臭、臭、水体富营养化，使水体恶化水体富营养化，使水体恶化“黑臭黑臭”。l废水中大量氨氮类物质的存在废水中大量氨氮类物质的存在容易堵塞管道、形成生物垢。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
3、、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
4、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
5、，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
6、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LOGO2）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
7、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
8、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
9、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。常见基本概念常见基本概念u污水水质污水水质 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PHPH、SSSS、CODCOD、BODBOD、NHNH3 3-N-N、TPTP、油类物质、重金属、大肠杆菌、色度、温、油类物质、重金属、大肠杆菌、色度、温度度等。SS(Suspended solid)SS(Sus
10、pended 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。常见基本概念常见基本概念u污水水质污水水质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，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。常见基本概念常见基本概念u污水水质污水水质BOD（
11、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。常见基本概念常见基本概念u厌氧厌氧 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。u好氧好氧 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。u缺氧缺氧 污水生物处理中，溶解氧不足或没有溶解氧但有硝态氮的环境状态。溶解氧在0.20.5mg/L左右。设计进水水质设计进水水质主要污染物污水综合排放一级标准主要污染物污水综
12、合排放一级标准 A A2 2/O/O2 2工艺流程方框示意图工艺流程方框示意图回流污泥（含磷污泥）剩余污泥释放磷、氨化硝化吸收磷、去除BOD脱氮沉淀池辐流式沉淀池剖面中心进水周边进水草履虫活性污泥法常见问题问答活性污泥法常见问题问答1 1、污泥发黑是怎么回事污泥发黑是怎么回事?正常的活性污泥呈黄褐色或棕黄色，土腥味。污泥发正常的活性污泥呈黄褐色或棕黄色，土腥味。污泥发黑，可能有一下原因：黑，可能有一下原因：（1 1）曝气不足，污泥厌氧，此时伴有臭味）曝气不足，污泥厌氧，此时伴有臭味检查检查风机，管线、曝气头及曝气是否均匀；风机，管线、曝气头及曝气是否均匀；（2 2）硫化物积累）硫化物积累监测进
13、水硫化物浓度；监测进水硫化物浓度；（3 3）带颜色的工业废水流入）带颜色的工业废水流入检查进水水质。检查进水水质。活性污泥法常见问题问答活性污泥法常见问题问答2 2、污泥发红怎么回事？污泥发红怎么回事？污泥发红的原因可能是：一进水中含有大量的铁；二污泥发红的原因可能是：一进水中含有大量的铁；二后生动物大量繁殖。后生动物大量繁殖。针对前者，铁可能来自于含有铁的废水流入（如管针对前者，铁可能来自于含有铁的废水流入（如管道破损导致地下水侵入），对处理水质影响不大道破损导致地下水侵入），对处理水质影响不大;后者要活性污泥以后生动物为主，污泥量少。通过后者要活性污泥以后生动物为主，污泥量少。通过增大进水
14、流量，减少曝气量来控制。增大进水流量，减少曝气量来控制。活性污泥法常见问题问答活性污泥法常见问题问答3 3、二沉池污泥上浮怎么解决？二沉池污泥上浮怎么解决？引起污泥上浮的原因引起污泥上浮的原因:1 1、在进水水质方面有：过量表面活性物质和类脂化合物，过低或、在进水水质方面有：过量表面活性物质和类脂化合物，过低或过高的过高的pHpH值冲击，碱度过高，水温过高，酚及其衍生物、醇、值冲击，碱度过高，水温过高，酚及其衍生物、醇、醛、某些有机酸、硫化物、重金属及卤化物等底物的流入；醛、某些有机酸、硫化物、重金属及卤化物等底物的流入；2 2、过量曝气，污泥缺氧反硝化；、过量曝气，污泥缺氧反硝化；3 3、池
15、底积泥腐化以及机械应力等；、池底积泥腐化以及机械应力等；4 4、还有起沫丝状菌的过量生长产生的泡沫和浮渣。、还有起沫丝状菌的过量生长产生的泡沫和浮渣。控制措施有：控制措施有：调节曝气剂的调节曝气剂的DODO、pHpH值，采用均质调节池值，采用均质调节池并控制其液位，合理投加营养盐等。并控制其液位，合理投加营养盐等。活性污泥法常见问题问答活性污泥法常见问题问答4 4、污泥膨胀的原因和对策？污泥膨胀的原因和对策？引起污泥膨胀的原因：引起污泥膨胀的原因：废水中的有机物含碳水化合物，特别是糖分多；废水中的氮磷等营养废水中的有机物含碳水化合物，特别是糖分多；废水中的氮磷等营养物质不足；操作条件差，物质不
16、足；操作条件差，BODBOD负荷过大，溶解氧浓度低。负荷过大，溶解氧浓度低。控制措施：控制措施：根据低负荷时不易引起污泥膨胀的规律，减少进水量，降低根据低负荷时不易引起污泥膨胀的规律，减少进水量，降低BODBOD负荷；负荷；增加增加DoDo浓度。在浓度。在DODO低时，丝状菌比活性污泥絮体菌胶团摄氧能力强，因低时，丝状菌比活性污泥絮体菌胶团摄氧能力强，因此增加溶解氧促进菌胶团的生长；此增加溶解氧促进菌胶团的生长；采用推流式曝气池。推流式曝气池均胶团容易贮存基质，故与丝状菌相采用推流式曝气池。推流式曝气池均胶团容易贮存基质，故与丝状菌相比，菌胶团可以获得更大的增值量；比，菌胶团可以获得更大的增值量；杀菌或抑菌。丝状菌的丝状部分由于直接与药物接触，比菌胶团细菌受杀菌或抑菌。丝状菌的丝状部分由于直接与药物接触，比菌胶团细菌受到的影响更大，死亡的比例也大；到的影响更大，死亡的比例也大；投加混凝剂，促进污泥絮凝投加混凝剂，促进污泥絮凝 。硬性填料硬性填料软性填料软性填料谢谢
