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焦化廢水的那些深度處理技術及比較【下】

發布時間:2019-06-28 11:46人氣:

2.7.3 光催化
焦化廢水深度處理中研究的光催化技術包括UV/TiO2、UV/TiO2/H2O2以及光催化與其他技術的聯用。郭建平等的研究表明,焦化廢水生化出水經TiO2光催化氧化處理后,COD去除率最高可達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TiO2光催化氧化處理后焦化廢水生化出水中有機物種類由66種降為23種,并且對除多環芳烴外的其他有機物均有較好的去除效果;其對不同種類有機物的去除速率大小依次為石油烴>醇、酸、醛等有機物>酚>苯系物>含氮雜環有機物>多環芳烴。在UV/TiO2中添加H2O2可促進光催化系統中HO的產生,從而促進污染物的降解。將光催化和超聲技術進行合理聯合可提高光催化的處理效果。
2.7.4 超聲處理
超聲降解有機物的機理包括熱分解、自由基氧化和超臨界氧化。超聲技術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的聯用。成澤偉等對焦化廢水采用多種超聲協同技術進行處理,結果表明,各技術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,經各種超聲協同技術處理后的廢水中萘類、蒽類和喹啉類等難生物降解有機物的比例明顯降低。
2.7.5 臭氧氧化
近年來,以臭氧為基礎開發出多種高級氧化工藝,通過促進HO˙的產生,更有效地分解水中難降解有機物。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的聯用都有研究。
(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、雜環化合物、鄰苯二甲酸酯類有機物,經臭氧氧化后大部分有機物被完全去除,一部分被分解生成一些中間產物和衍生物如酰氯、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已應用于實際工程。萊鋼焦化廠對焦化廢水處理系統采用MBR和臭氧工藝進行改造,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包括O3/H2O2技術和催化臭氧氧化技術。張伏中等采用O3/H2O2技術對韶鋼集團焦化廠焦化廢水生化出水進行深度處理。結果表明,在最優條件下,當廢水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污染物。研究證明,吸附與催化作用協同能有效去除焦化廢水中難生化的有機污染物。催化臭氧氧化技術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行了催化臭氧氧化研究,發現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,并采用響應曲面法優化了總氰去除工藝條件。催化臭氧氧化技術已應用于實際工程,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對其焦化廢水進行深度處理,處理出水滿足國家一級排放標準的要求。
(3)臭氧和其他技術聯用。將臭氧與其他深度處理技術聯用可節省投資和運行費用。焦化廢水深度處理研究的聯用技術包括混凝-臭氧、臭氧-BAF和臭氧-生物炭聯用。前兩者已在混凝和BAF章節進行闡述。臭氧-生物炭技術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物去除,提高廢水可生化性,然后生物炭進一步吸附和降解水中殘余的有機物。張文啟等的研究表明,經臭氧處理后焦化廢水中的一些大分子有機物被分解,產生了一些醛類,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,再經生物炭處理,出水滿足排放要求。
3.焦化廢水深度處理技術的比較
焦化廢水各深度處理技術對比見表1。其中膜分離技術如UF、NF、RO主要用于實現水的回用。RO主要用于去除無機物,因此在將水回用時作為最后一道工序。其他的技術大多用于去除有機物,對無機物無明顯去除效果,可作為水回用的預處理工藝。
表 1 焦化廢水深度處理技術比較


 
4.結論和展望
在以上探討的焦化廢水深度處理技術中,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技術和Fenton技術。臭氧相關技術處理效果好、操作簡單;再加上我國臭氧發生器國產化設備的日趨成熟,投資降低,臭氧技術在實際焦化廢水深度處理中的應用逐漸增多,是今后發展的一個主要方向。常規Fenton技術投資小、效果好、技術成熟,在焦化廢水深度處理中也占有一席之地,但產泥量大限制了其應用。盡管研究表明其他多數深度處理技術用于焦化廢水的深度處理效果明顯,但技術不成熟,投資和處理成本偏高,用到實際工程中存在諸多困難,因此開展面向實際應用的低成本高效率的深度處理技術研究仍是今后的重點。采用2種或者多種技術聯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有效控制進入膜系統的污染物濃度成為膜工藝成功的關鍵,這對焦化廢水深度處理技術提出了更高的要求,也是今后理論和應用研究的重點。
 

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