使用离心萃取机对焦化废水中酚类有机物的去除特性研究
本研究用萃取法对陕北恒源煤化有限公司的高酚焦化废水进行萃取脱酚预处理,并对萃取脱酚的影响因素进行了分析,进一步对预处理后的焦化废水进行了后续处理实验。在此基础上,应用微生物固定化方法处理含酚模拟废水,为将其应用于焦化废水的处理提供基础资料。研究结果表明:
1)萃取时间为8min,磷酸三丁酷煤油浓度为30%,温度低于40℃ ,pH低于8.0,萃取比(油/水)R为1:2时,经过萃取后分水挥发酚浓度由 4165mg/L降低到127.62mg/L,去除率高达96.94%,而,萃取剂经过氢氧化钠溶液反萃取再生后,萃取剂的回收利用率可达94.25%以上。
2)将萃取脱酚预处理后的焦化废水采用化学沉淀法除氨,结果表明,当n(Na2HPO4)12H2O ) : n (NH4+)为0.8以上时,NH4+-N的去除率可达91.66%以上。而用空气吹氨法除氨时,NH4+-N的去除率能达到31.35% 。
3)将脱酚、除氨、稀释后的焦化废水经微生物生化降解、混凝沉淀、活性炭吸附处理,出水中挥发酚、COD,氨氮分别由降低0.49mg/L , 16.25 mg/L ,84.92mg/L,去除率分别达到99.99%, 99.53%, 99.73%,满足废水回用要求。
4)进一步采用活细胞固定化方法处理含酚模拟废水,研究结果表明,从驯化后的活性污泥中筛选所得的高效苯酚降解菌XA05,对于苯酚起始浓度低于957mg/L的培养液,36h的降解效率均可高达99.44% ; XA05的最佳固定化方法为PVA冰冻解冻法,PVA浓度为10%、微生物浓度为4%;对于不同温度与pH的模拟废水,PVA生物膜表现出比游离细菌更好处理效果。
1焦化废水的来源与特点
焦化废水是煤在进行高温干馏、煤气净化与在一些化工产品的精致过程中产生出来的高浓度有机工业废水。但由于各焦化厂的生产工艺与原料的不尽相同,导致其水质与水量会存在一定的波动,就总体来说其成分复杂、多变,废水中含有酚类、NH3-N ,氰、氟离子等大量有毒有害物质,COD浓度一般在1000- 3000mg/L之间,而其中的苯酚与其衍生物的质量分数高达60.08%以上,NH3-N浓度则在200mg/L以上,是一种比较难生物降解的有机工业废水(使用离心萃取机对焦化废水中酚类有机物的去除特性研究)
2焦化废水的危害
焦化废水除含有酚类有毒物质外、还含有多环芳烃类、NH3-N,氰、氟离子等大量有毒有害物质,这些物质随废水排入天然水体会对环境与人类造成严重的危害。
其中的多环芳烃类物质通常为强致癌物质,并且很难降解,若不对其进行处理而直接排放,不但会对环境造成严重污染,而且会对人类健康造成直接的威胁。
废水中的氨氮与硝酸盐氮若随废水进入天然水体,会改变原水体环境的氮平衡,水体中某些特种的自养型生物会大量生长,导致水体中的溶解氧被大量消耗,最终导致水质恶化。而饮用水若受到了氨氮的污染,在加氯消毒的过程中,水中的氯与氨氮发生反应,产生致癌物质三卤甲烷或氯胺,危害人类健康。
其中的氰化物为剧毒物质,其可以与人体内的高铁细胞色素酶相结合,使其失去传递氧的能力,最终会导致组织缺氧窒息(使用离心萃取机对焦化废水中酚类有机物的去除特性研究)
国内外处理现状与发展
目前,国内外对焦化废水的处理主要主要通过该一级预处理+二级生化处理+三级深度处理来完成。首先对废水进行一定的预处理,降低废水中影响生化处理正常进行的油类、酚类、氨氮等,确保生化处理的有效进行。各国采用的处理技术大体相同,主要以生化处理为主,其中由于活性污泥法处理效率高,废水处理程度灵活,基建运行费用较低等优点,而得到各国的普遍应用。
美国某公司首先将炼焦产生的焦化废水先用等量湖水进行稀释,使废水中各物质的浓度降低后再由生化法进行处理,处理后的废水可回流用于湿法熄焦。并且美国CHESTER公司研制出的生物脱氮技术,不仅可使焦化废水达到全面排放标准,而且对废水中苯胺、氟和硝基苯也有很好的去除效果。
在日本由于其具有排海的优势,在对焦化废水进行处理时,首先会考虑用稀释法来降低废水中的有毒有害物质浓度,其一般先将废水稀释到4~5倍,再进过调节池的调节后利用活性污泥法进行处理,其出水水质的COD降低到50~100mg/L之间,但出水NH3-N的浓度仍高达500~800 mg/L,可对其用水稀释后再排海。而有些处理厂会对生化处理后的废水再进行三级深度处理,以求进一步提高处理效果,如采用混凝沉淀、活性炭吸附法等,但各方法对氨氮的去除效果仍不显著。目前,日本在焦化废水处理高新技术的研究方面处于国际先进水平。如,日本大阪瓦斯公司采用催化湿式氧化技术来处理焦化废水,催化剂以TiO2或ZnO2为载体,试验规模为6t/d,该装置经运行11000h后,催化剂未出现失效现象,该技术已得到了扩大使用。(使用离心萃取机对焦化废水中酚类有机物的去除特性研究)
欧洲对焦化废水的处理普遍采用:预处理去除焦(油)、气提除氨,生物法去除酚、氰化物、硫氰化物、硫化物等,再对生化处理后的废水进行进一步的深度处理后外排。目前,欧洲各国已将A-O。法、A2/O法、SBR法与CASS法等成功的应用在了焦化废水处理上,并取得了显著的效果。
自从1914年我国第一座焦化废水厂石家庄将焦化废水厂修建以来,尤其是20世纪60年代以来,我国在焦化废水的处理上取得了很大的进步。20世纪60年代末,我国为解决焦化废水中酚、氰等物质开始了对焦化废水进行生化处理的研究,提出了生物铁法的处理技术,并在武钢、马钢等工程中进行实际应用,使焦化废水中的酚、氰物质达到排放标准成为现实,目前仍被大多数的钢铁企业所使用。20世纪70年代末、80年代初,宝钢由日本引进了焦化废水的三级处理工艺和设备。该技术是以生化法为核心,脱酚、蒸氨、活性炭吸附等方法相协调而组成的联合工艺。但由于活性炭再生困难,宝钢也只是使用了一段时间后而弃之不用。20世纪70-80年代,上流式厌氧污泥床、厌氧生物滤池等厌氧工艺相继产生。20世纪90年代初我国清华大学对首钢的焦化废水进行了厌氧、好氧法处理的比较试验,为焦化废水处理的发展做出来新的贡献,目前,对于焦化废水的处理仍在不断改进与完善中。(使用离心萃取机对焦化废水中酚类有机物的去除特性研究)
目前,国内对焦化废水的处理依旧主要采用一级预处理+二级生化处理,在二级生化处理出水不能达到排放标准时,对其会进行进一步的深度处理。目前,主要的二级生化处理有:A/O工艺、A2/O工艺与A/O2等工艺。
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