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处理酚类废水的常用方法十篇

发布时间:2024-04-25 19:58:45

处理酚类废水的常用方法篇1

【关键词】含酚废水;处理技术;溶剂萃取;发展趋势

1前言

酚类物质包括苯酚的取代物、多元酚、氯酚、硝基酚及苯氧基酸等。酚的用途相当广泛,且用量与日俱增,含酚废水污染环境的程度日益严重,对人类造成的危害也日益加深。酚类化合物属于芳香类化合物,是美国国家环保总署(epa)列出的129种优先控制的污染物之一,含酚废水在我国水污染控制中被列为重点解决的有害废水之一。

酚类物质可以通过生物的外表皮或呼吸系统进入到体内。酚类化合物在生物体内能够使细胞组织失去活,酚类化合物对水中的生物、农作物都有毒害作用,酚类废水的毒性还可以抑制水体中其它生物的自然生长速度,破坏生态平衡。因此,开发出具有符合实际、能够工业化、处理酚类废水效果理想的工艺技术具有非常重大的现实意义。

2国内外含酚废水处理技术的研究动态

目前,国内含酚废水的处理技术有物理法、化学法和生物法。其中物化法包括焚烧法、萃取法、蒸汽法、吸附法等;化学法有化学氧化法、紫外氧化法、光化学氧化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法等;生物法包括活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法等。含酚废水处理技术的选择取决于含酚废水中酚浓度、CoDcr值及其它因素。为提高含酚废水处理效果,可以将物理、化学和生物的方法结合起来。根据处理方式来划分,含酚废水污染控制技术分为回收技术和消除技术,对于高浓度(>20000mg/L)的含酚废水采用回收技术;对于中等浓度或低浓度(<1000mg/L)的含酚废水,采用一定的技术将其降解、消除是较好的治理办法。

2.1溶剂萃取法

萃取法工艺流程简单,运行成本低,分离效果较好,同时又可以从废水中回收部分有机物,萃取剂可重复使用等优点,是废水处理常用的工艺技术。萃取法已经实现工业化处理含酚废水。选择经济又高效的酚类回收和可再生萃取剂,是含酚废水溶剂萃取技术的实施关键。溶剂萃取法关键工艺有两个:一是将待分离的酚类废水和萃取溶剂混合,酚类化合物被萃取剂中的络合剂络合而转移到萃取相中;二是反萃取操作,即为了实现有价值酚类化合物回收和萃取剂的循环利用,将萃取剂进行再生处理。萃取剂影响萃取产物的质量、组成、分离程度以及萃取操作的效果。目前使用较多的传统型萃取剂有苯、重苯、n-503煤油、醋酸乙酯、异丙醚、苯乙酮、磷酸三丁酯(tBp)等。国外一些技术专利商在处理生产装置排放含酚废水时,一般采用miBK、异丙基醚等作为萃取剂,取得很好的效果,但萃取剂的价格较高,而且容易引入外来有机物杂质,造成二次污染。最新的萃取技术是基于可逆络合反应萃取分离原理开发的含酚废水处理技术,分离因数高、操作简单,一般经过2~3级接触即可使残液中酚含量小于0.5mg/L。

2.2吸附法

吸附法是一种传统的含酚废水处理方法。吸附法的原理是利用吸附剂自身具有的吸附性将废水中有机污染物吸附在吸附剂的孔道表面上。当吸附剂达到饱和状态时,再对吸附剂进行脱附处理,去除吸附在吸附剂表面的有机物。常用的吸附剂有固体活性炭、树脂、沸石、活性碳纤维、磺化煤、膨润土以及吸附树脂等。实验表明,活性炭的单位质量的比表面积最大,其吸附能力较其他吸附剂要强。吸附法处理有机废水的工艺流程相对简单、处理效果稳定、不增加其他的污染物,避免二次污染等特点,但由于吸附剂的孔道众多、孔径微小,容易出现堵塞现象,使再生的运行成本增加,导致总的废水处理工程的运行费用增加等因素是阻碍吸附技术发展的主要原因。

2.3生化技术

目前,生化处理方法是处理工业废水应用最广泛的处理方法之一,尤其是处理城市生活污水、易降解的有机废水等。国内的绝大多数苯酚丙酮装置的含酚废水处理基本都采用生化法。生化法处理含酚废水具有处理规模大、运行成本相对较低等优势,但由于含酚废水具有的毒害性能够对微生物的生长有抑制作用,处理高浓度的含酚废水时难以达到理性的去除效果。采用厌氧-好氧工艺对含酚废水进行处理,不仅可以去除废水中的酚类物质,出水的CoD与nH3-n均可满足国家的排放标准,是对现有活性污泥法处理技术很好的发展。

2.4高级氧化法

化学氧化法是向含酚废水中加入某些特定性质的化学药剂,使酚类物质氧化降解。化学氧化法一般应用于处理废水中酚的含量在1000mg/L以下。化学氧化法处理含酚废水的优点在于处理流程简单,处理效果好,反应时间短等。Fenton氧化法是应用最多的一类高级氧化法,它由H2o2和Fe2+的溶液混合而成,在Fe2+的作用下,H2o2分解出的・oH具有很强的氧化性。Fenton试剂可以在相对低的温度、压力等反应条件下,氧化分解废水中的绝大多数有毒有害的,难以生物降解的有机污染物。随着科学技术的进步和研究的进一步深入,通过向Fenton试剂中引入光辐射、电化学作用或是加入某种催化剂如草酸类的盐,都能使H2o2分解产生更多的oH,使Fenton试剂的氧化能力有明显的提高。

处理酚类废水的常用方法篇2

论文摘要:闽清建陶业煤气发生炉产生的含酚废水流入梅溪,导致梅溪流域地表水的挥发酚严重超标,提出要综合循环利用含酚废水,将建陶业的煤气发生炉产生的含酚废水掺入球磨进入生产利用,多余的含酚废水收集后采用电解催化氧化法进行处理,使整个煤气发生炉产生的含酚废水达标排放或零排放,从而控制了污染的源头。

一、概述

根据酚类能否与水蒸气一起蒸出,可分为挥发酚和不挥发酚。通常认为沸点在230℃以下的为挥发酚,而沸点在230℃以上的为不挥发酚。挥发酚类的毒性较不挥发酚类强得多。

挥发酚类为细胞原浆毒,其毒性作用是与细胞原浆中蛋白质发生化学反应,形成变性蛋白质,使细胞失去活性,属高毒物质。它所引起的病理变化主要取决于毒物的浓度,低浓度时可使细胞变性,高浓度时使蛋白质凝固,低浓度对局部损害虽不如高浓度严重,但低浓度时由于其渗透力强,可向深部组织渗透,因而后果更加严重。长期饮用被酚污染的水,可引起头昏、骚痒、贫血、及神经系统障碍。

根据感官性状和一般化学标准的要求,我国《生活饮用水卫生标准》中规定,挥发酚值不超过0.002mg/l;《地表水环境质量标准》规定,ⅲ类水质的挥发酚不超过0.005mg/l;《污水综合排放标准》中规定,任何排污单位不应超过0.5mg/l;福建省水质监测技术规范中明确要求,挥发酚项目作为饮用水源水质每期必测的项目。www.133229.com由此可见,水中挥发酚的含量在生活中具有重大的意义。

二、建陶业中含酚废水的特点

水中酚类的主要来源是工业污染物,如炼油、炼焦、煤气洗涤、造纸等行业的废水。闽清建陶业的含酚废水来源于热值能源供应车间的煤气发生炉。

建陶企业为了在烧结过程中能获得较高且均匀的炉温,降低成本,都使用煤气发生炉产气燃烧。根据炉子结构不同,煤气发生炉可分单段式和双段式两种,单段式煤气发生炉产生的含酚废水较双段式煤气发生炉多,且含酚浓度高,造成的环境影响大。双段式煤气发生炉是设计烧烟煤的煤气发生炉:这种煤气炉具有能耗低,煤气热值高,气质稳定的特点;产生的酚水量每个煤气发生炉约3-5吨/天,可以采取分量加入球磨使用,并通过进入干燥塔消除,完全可以不外排;但双段式煤气发生炉造价较高,一般为单段式的1.5倍。单段式煤气发生炉原设计使用燃料为无烟煤,但因使用无烟煤制煤气,产生的煤气热值低、造价较低,因此许多陶瓷企业为了增加瓷砖产量,降低投资成本,纷纷改用烟煤直接入炉制气。这种工艺流程制气可以达到煤气热值高的效果,但由于出炉时带焦油的煤气数量多、温度高,而电捕焦的正常工作温度为≤150℃,其煤气必须经过双竖管水洗降温后才能工作,这样煤气炉的水经过与煤气直接洗涤就和酚水混合,所以含酚废水量就增多,因此只能通过外排来解决。

建陶业的煤气发生炉产生的含酚废水,其浓度在300-1000mg/l之间,回收价值低,而建设的蓄污池简陋,易产生突发性污染事故,因此,必须有效地控制其排放浓度,综合循环利用所产生的含酚废水。

三、含酚废水对梅溪流域地表水产生的影响

在闽清未引入煤气发生炉之前,梅溪流域地表水的挥发酚均为未检出,自从2005年下半年,多家煤气站的完工、投入使用,且没有污水处理设施,直接排放,使当年11月份省控梅溪口断面,县控田中断面等出现检出,并超标。2006年1月随着溪水的流量锐减,含酚废水对梅溪的影响达到顶峰,地表水的挥发酚检出值最高。如下表。

表1梅溪流域各支流断面监测数据表单位:mg/l

监测时间

六角断面

田中断面

小园断面

潭口断面

梅1断面

2005.11.2.

0.008

0.014

<0.002

0.006

0.007

2005.12.8.

0.023

0.035

<0.002

0.019

0.015

2006.1.6.

0.140

0.595

0.006

0.089

0.034

2006.2.18.

0.321

0.075

<0.002

0.056

0.033

2006.3.6.

0.287

0.179

0.006

0.055

0.027

2006.4.6.

0.107

0.126

<0.002

0.031

0.007

2006.5.8.

<0.002

<0.002

<0.002

<0.002

<0.002

2006.6.4.

<0.002

<0.002

<0.002

<0.002

<0.002

控制支流

玉演溪

芝溪

金沙溪

入城断面

入闽江断面

从表1可以看出,2006年1月份控制芝溪流域水质的田中断面超标最严重,浓度值达0.595mg/l,超标119倍,其主要原因是上游建陶业比较集中,治理和综合利用较缓,产生、排放的含酚废水量大,因此在枯水期溪水流量小的情况下,导致挥发酚超标现象更为突出。控制玉演溪的六角断面上游陶瓷企业相对较少,但距最近的一家建陶业不足200米,产生的影响较直接。同样,省控的梅溪口断面,纳入了所有上游建陶企业含酚废水,虽然水体能自净一部份,但更主要的原因是梅城的几家陶瓷企业,尤其距最近一家建陶企业的排污口不足500米,它们都直接地影响该断面的水质,使该期的挥发酚浓度高达0.034mg/l。

在梅溪流域发现挥发酚检出后,县政府、环保局不断加大对陶瓷行业的管理力度,要求建陶企业签订“陶瓷环保责任书”,对于不履行责任书的企业将给予相应的处罚。且多次到佛山市的陶瓷企业进行参观考察,借鉴其先进的污水防治措施,结合闽清建陶行业的特点,制定一套较为科学可行的措施。主要从源头、过程与循环利用三个方面进行控制。使每个企业的含酚废水基本上达到达标排放或零排放,从地表水断面监测数据也可以显示出,从2006年5月以后的监测数据中梅溪各支流断面均未检出。

四、含酚废水的综合利用

建陶业煤气发生炉的含酚废水其成分比较复杂,属于难处理的工业废水之一,其产生的废水必须严格控制排放,并回收利用或经处理后达标排放。目前,煤气站含酚废水的处理途经主要有两条,一是改进煤气生产工艺,改单段炉为双段炉,既能减少含酚废水的产生量,又能降低含酚废水的浓度,或循环用水以减少废水量,并提高废水中含酚浓度,便于回收。二是回收利用和选用适当的废水处理方法,常见的处理方法有:萃取、吸附、蒸气吹脱、离子交换、化学沉淀、化学氧化、生化处理等。一般说来,含酚浓度在1000mg/l以上的废水应先考虑酚的回收,再加破坏处理,以达无害排放,含酚浓度低于此浓度以下,则要无害化处理。

根据闽清建陶企业的具体情况,采用综合循环利用的办法,即用较高浓度的含酚废水分量掺入球磨,进入生产使用,多余部分采用电解催化氧化(氧化絮凝复合床)法,即用中山大学环境工程有限公司自行设计的,采用氧化絮凝复合床(oxido-floculationreactor,简称ofr)污水处理设备,根据废水中需要去除的污染物的种类和性质,在两个主电极之间充填高效、无毒而廉价的颗粒状专用材料、催化剂及一些辅助剂,组成去除某一类污染物复合填充材料作为粒子电极。将这些材料装填于结构为方型或圆型的复合装置,在一定的操作条件下,装置内便会产生一定数量的具极强氧化性能的羟基自由基(-oh)和新生态的混凝剂。这样废水中的污染物便会发生诸如催化氧化分解、混凝、吸附等作用,使废水中的有机污染物迅速被去除。再经沉淀池沉淀,最后经过砂滤、碳滤等过滤,收集未能沉淀或气浮的微小悬浮物,最后达标排放。

污水处理系统由集水池、隔油池、调节池、电解槽、混凝沉淀池、abr厌氧池、好氧池(接触氧化池)、二沉池、砂滤池、碳滤池、清水池及污泥浓缩池等组成。

电解催化氧化(氧化絮凝复合床)工艺特点:从三维电极的基本原理出发,巧妙配以催化氧化技术,构成一种新的很具特色的氧化絮凝复合床水处理技术。这种充分利用一些已有的原理和技术进行“巧妙的组合”达到1+1>2的目的,以求获得更佳效果的方法,也是当前学术和工业领域的新思想。这种新技术是根据水中需要去除污染物的种类和性质,在两个主电极之间充填高效、无毒而廉价的颗粒状专用材料、催化剂(或催化手段)及一些辅助剂、组成去除某种或某一类有机或无机污染物最佳复合填充材料作为粒子电极,将它们置于结构为方型或圆型的复合床内,当需要处理的废水流经氧化絮凝复合床装置时,在一定的操作条件下,装置内便会产生一定数量的羟基自由基和新生态的混凝剂。这样废水中的污染物便会产生诸如催化氧化分解、混凝、吸附、络合、置换等作用,使废水中的污染物迅速被去除。这种方法运行成本低,结构简单,操作方便,易于管理。

采用此方法的代表企业有新东方陶瓷有限公司,根据闽清县环境监测站的监测数据如下:

表2新东方陶瓷有限公司含酚废水处理设施水质进口监测结果统计表单位:mg/l

监测日期

样品编号

ph值

ss

挥发酚

硫化物

氨氮

codcr

2006.6.27.

1#

8.40

58

245

0.5

4.8

18.4

1.45×103

2#

8.34

60

255

0.5

4.7

21.6

1.55×103

3#

8.32

56

258

0.5

4.8

17.2

1.47×103

4#

8.31

70

256

0.5

4.9

19.6

1.46×103

表3东方陶瓷有限公司含酚废水处理设施水质出口监测结果统计表单位:mg/l

监测日期

样品编号

ph值

ss

挥发酚

硫化物

氨氮

codcr

2006.6.27.

1#

7.36

5

<0.1

<0.02

0.63

3.2

<50

2#

7.42

6

<0.1

<0.02

0.64

1.8

<50

3#

7.34

8

<0.1

<0.02

0.62

2.4

<50

4#

7.21

11

<0.1

<0.02

0.60

2.8

<50

gb8978-1996ⅰ级标准

6-9

70

0.5

1.0

15

5

100

从现有监测结果表明,新东方陶瓷有限公司产生的污水经处理设施后,水质各项指标均能符合处理设施的设计出水水质要求和gb8978-1996《污水综合排放标准》表4中ⅰ级排放标准。尤其是挥发酚、codcr、色度在经过处理后都能达到相应排放标准。

由于实际处理的能力与煤气发生炉产生的含酚废水量不一致,不同的企业在生产进行过程中,回收利用不及时、或其它原因造成废水过剩,有可能造成含酚废水外排,因此,要采取适当的措施,进行排除类似事故的发生。

高浓度的含酚废水进入干燥塔进行燃烧后,是否从水相污染转达化为气相污染,本人于2007年年初选择四家不同生产工艺的代表企业进行跟踪监测,结果如下:

表4含酚废水掺入球磨利用后的排放浓度

企业名称

污水含酚浓度mg/l

干燥塔中含酚浓度mg/m3

废气中酚排放标准mg/m3

恒丰陶瓷有限公司

563

0.24

100

南海陶瓷有限公司

602

未检出

100

豪业陶瓷有限公司

7.4

未检出

100

欧美陶瓷有限公司

434

未检出

100

从表4中可以看出,用高浓度的含酚废水掺入球磨,进入生产利用,不同的生产工艺,均未从水相污染转化为气相污染,说明这一方法在闽清的建陶业中可以推广使用。至于水相的酚是否进入到体坯,在窑炉中高温裂解,还是在干燥塔中分解,有待于进一步探讨。

五、探讨与建议

建陶行业作为闽清县的一个支柱产业,其污染防治问题是闽清县面临的一个重要课题,推行清洁生产,对这些建陶业加强管理,科学地进行物料平衡、改进生产工艺等是建陶业污染防治的宗旨。在节约资源、降低能耗、提高产品质量和降低成本的前提下,改进建陶业的生产工艺,选用经济、环境综合效益较高的原料,使用清洁能源,这样不仅能增强市场竞争能力和企业发展后劲,同时能大大减少污染物排放,减轻末端处理的负荷,降低处理费用,还可避免减少末端处理可能发生的风险和二次污染。但从闽清建陶工业目前的生产现状和工艺特点看,要完全地按照清洁生产的要求控制污染尚存在较大的难度,只能从现实出发,采取以物耗最少化、废物减量化和效益最大化为主,末端控制为辅的综合污染防治方式。

近年来梅溪水量逐渐减少,水体纳污自净能力差,恶化速度非常快,一旦建陶企业高浓度含酚废水排向水体,就使梅溪水质挥发酚项目超标。在此为了梅溪水质清洁,提几点建议:

1、对于新建的建陶企业应禁止建设煤气发生炉,规范企业使用闽清现有的广安天然气或燃烧柴油、石油液化气等清洁能源,减少含酚废水的产生,努力做到增产不增污。

2、水煤浆也是一种很好的选择,其原料丰富,制备相对简单,运输储存安全性能极佳,污染程度低。可以选择使用。

3、加强环保行政执法,对新上项目严格执行“三同时”制度,做到建设项目中防治污染的设施,必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。

4、淘汰工艺落后、污染严重的单段式煤气发生炉,使用单段式煤气发生炉的企业应在规定时间内完成双段式整体改造。

5、应建造足够容量的污水蓄水池,必须做好清污分流措施,确保制气废水闭路循环,同时应将污水按一定比例掺入到球磨中使用,综合循环利用,以保证制气废水零排放。

6、采用废水处理工艺,目前在国内含酚废水的处理技术已经比较成熟,处理方法也有很多种,根据企业的自身特点,选择有效的处理方法,使煤气发生炉产生的废水达标排放或零排放。

参考文献:

[1]、中国环境监测总站.水和废水监测分析方法(第四版)[m].北京:中国环境科学出版社,2002,189-193

[2]、彭仁华,付凌艳,等.大力发展陶瓷循环经济[j]景德镇陶瓷,2005,vo115no.1.34

处理酚类废水的常用方法篇3

关键词:含酚废水光催化氧化反应机理

含酚类有机化合物属于芳香族化合物,属于美国国家环保局的129种优先控制的污染物种类,也是我国优先控制的污染物种类[1]。酚类化合物可以多种途径进入人体,如经皮肤接触,呼吸吸入和经口进入消化道等。人体若吸收被酚污染的水超量,可造成慢性中毒,出现各种神经系统症状及呕吐和腹泻等慢性消化道症状。

除了严重影响人类健康,酚类化合物也会对动植物产生危害。含酚废水灌溉农田会使农作物减产或死亡。含酚废水的毒性还会抑制水体中其它生物的自然生长速度,破坏水生生态平衡。因此,为了保护环境,更好治理水体污染问题,含酚废水的处理处置尤为重要。

一、含酚废水处理方法

工业上,含酚废水的来源十分广泛。焦化厂、炼铁厂、炼油厂、精细化工厂等都产生含酚废水。一般来说,废水除含酚之外,还含有油、氰化物、硫化物、悬浮物、氨氮、无机盐等成分。酚类物质对水生生命的极高毒性和难以生物降解是其造成的水污染主要原因[2]。

在实际工业化处理中,通常对高浓度的含酚废水,首先要考虑将酚加以回收利用;但是对酚类物质浓度不高、无回收经济价值的废水或者经回收处理后仍留有残余酚的废水,必须进行深度降解处理。目前,对苯酚废水处理技术的研究主要集中在生化处理技术、膜分离技术、溶剂萃取法、超声波以及电化学和光催化等高级氧化技术。各种方法各有优缺点和侧重点,在实际应用中受到不同情况和程度的限制。其中,具有强氧化能力的羟基自由基(・oH)为氧化剂的高级氧化技术,以其可快速将有机物矿化为Co2和H2o的特性,得到研究学者们的关注。其最典型的代表则是光催化氧化方法,已广泛应用于酚类污染物降解的研究中。

近几十年来,光催化氧化技术已经进行了大量的实验室研究工作,虽然大型工业化应用尚不成熟,但是因其降解效果明显、不产生二次污染的优点,获得各方青睐[3]。采用不同光催化技术针对该化工生产车间含酚废水的适用性进行研究,可确定可靠工艺参数,一定程度上可为实际工业应用提供理论依据。

二、光催化技术反应机理

光催化氧化技术可以分为非均相光催化氧化法和均相光催化氧化法。均相光催化氧化法主要以采用半导体光催化材料为主。在半导体光催化氧化法的基础上加入o3、H2o2、Fenton试剂等氧化剂,大大提高了氧化能力和光解速率。常用的均相光催化氧化体系有UV/o3、UV/H2o2、UV/Fenton等。

1.均相光催化反应机理

(1)UV/H2o2的反应机理包括[4]:

(2)UV通过有效光子直接激发有机物分子键解离进行光降解;

(3)H2o2直接氧化降解;

・oH间接氧化降解,即1分子的H2o2首先在紫外光照射下产生2分子的・oH,然后・oH与污染物发生氧化还原反应,・oH氧化一般占主导作用。

UV/Fe2+/H2o2是在Fe2+/H2o2的基础上引入紫外光照的技术,UV光能显著加速Fe2+/H2o2反应,除了H2o2可以直接分解成・oH,还能使Fe3+水解羟基化的Fe(oH)2+在紫外光作用下更加容易转化为Fe2+,可以促进Fe2+与Fe3+之间的相互转化,提高亚铁盐的利用率。

从总体上来说,UV/Fe2+/H2o2的降解过程中CoD被氧化可以描述为如下过程:

第一步:

第二步:

2.非均相光催化反应机理

tio2降解有机物机理如图所示[5]。当tio2接收到的光子能量大于其禁带宽度(锐钛矿为3.3eV),其价带上的电子(e-)受到激发,跃过禁带进入导带,在价带留下带正电的空穴(h+)。所产生的正电荷空穴具有强氧化性,而跃迁电子具有强还原性,二者构成氧化还原体系。当光生e--h+对在离半导体表面足够近时,载流子移动到表面,活泼的空穴、电子都有足够能力吸附在表面上的物质发生氧化还原反应。与此同时,系统还存在电子与空穴的复合,因此需要抑制电子与空穴的复合,才能提高光催化效率。一般来说,通过加入俘获剂可以抑制复合,光致空穴俘获剂主要有oH-和H2o。光生e-和h+除了可直接与反应物作用外,还可与吸附在催化剂表面上的o2、oH-和H2o发生一系列反应,生成具有高度化学活性的羟基自由基・oH及H2o2,这些活性较高物质把吸附在催化剂表面上的有机污染物还原为Co2、H2o等。

三、光催化领域研究现状与发展

国内外研究者针对酚类有机化合物光催化技术进了大量的科学研究。如张轶等[6]评价比较了UV/tio2、UV/H2o2、UV/tio2/H2o2等体系下苯酚降解机制和动力学;刘琼玉等[7]通过Solar-Fenton氧化与生物降解技术联合降解酚类废水,对更为复杂的光催化复合体系进行了研究,等等。这些为光催化技术在高级氧化技术处理废水领域奠定了坚实的基础。

诸多实验室研究证明了光催化技术的良好去除效果,但是在其实现工业应用过程中,面临着运行成本较大、光源利用率低、催化剂失活、光催化反应器光分布不均匀等难题,这些问题使光催化技术的发展出现了巨大瓶颈。近几年,诸多的光催化研究从单纯针对催化剂种类、污染物种类、催化反应条件等问题的研究,转向对于光催化反应器的设计以及复杂体系降解情况的研究。

为了更好对光催化反应器内光分布进行设计,提高光源利用率,一些研究着开始研究光催化反应器内光分布情况。比如,QiangZhiming等[8]开发了在线监测系统对UV反应器内的光分布进行研究。除此之外,不少研究中引入了更新型的紫外光源进行光催化的研究,以求寻找更为能源利用率更高、经济实用型更强的紫外光源。关于不同光源对于UV/H2o2降解过程的影响的研究正在进行,引入更新的光源如LeD节能光源也为光催化的研究提供一种新的思路。

目前,除了设计大型的新兴光催化反应器外,还需将光催化降解的技术应用到更为复杂的体系以适应工业废水所可能会出现的各种情况。最近几年,对于有机物复合体系光催化过程的研究也开始受到研究者的重视。如UV/H2o2苯酚与甲酚混合体系的动力学研究等。这些工作都为研究光催化处理更为复杂的工业废水体系提供了参考和理论依据。

参考文献

[1]朱菲菲,秦普丰,张娟等.我国地下水环境优先控制有机污染物筛选[J].环境工程技术学报,2013,3(5):443-450.

[2]孙志斌,武巧仙.含酚废水处理方法及进展[J].精细与化学品专用,2012,20(8):49-53.

[3]陈德强.高级氧化法处理难降解有机废水研究进展[J].环境保护科学.2005,31(132):20-23.

[4]刘杨先,张军.UV/H2o2高级氧化工艺反应机理与影响因素最新研究进展.化学工业与工程技术,2011,32(3):18-24.

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处理酚类废水的常用方法篇4

摘要:

鲁奇加压气化废水中含有大量酚类化合物,分析酚类物质种类和含量对处理这类废水有指导意义。通过将水样溶于丙酮,使用无水硫酸钠小柱除去丙酮溶液中水分的方法对水样进行处理,前处理方法简单方便。使用GC-mS定性分析水样中酚类,并建立了8种酚类目标物的定量分析方法。结果表明,在0.2~20mg/L的范围内线性良好,回收率在72%~105%之间,相对标准偏差(n=3)为1.4%~7.9%。该方法简单可靠,适用于测定煤气化废水中酚类物质的含量。

关键词:

废水;酚类化合物;GC-mS;分析方法

现代煤化工项目中煤的气化是重要的工艺,其中鲁奇加压气化是比较成熟的气化工艺。气化产生的洗气废水含有酚氨等高浓度难降解有机污染物,这类废水中的酚类化合物组成复杂,危害大,影响范围广。美国epa的129项优先控制污染物中有11项是酚类化合物[1],我国水中优先控制污染物黑名单中酚类化合物也有6项[2]。含酚废水的处理是国内外煤化工行业中的重大课题之一[3],分析酚水组成和含量对酚回收和废水处理等工艺有参考和指导意义。目前酚类的常用测定方法有溴量法、分光光度法、气相色谱法[4-6],但存在着前处理复杂,测定流程繁琐等问题。利用丙酮和水互溶的性质,将酚水样加入到丙酮溶剂中,混合均匀后通过自制的无水硫酸钠小柱除去水分,并使用丙酮洗脱,得到含目标物的丙酮溶液,直接进GC-mS分析。克服了传统的液液萃取方法萃取效率不高,操作时间长,消耗较多有机溶剂等缺点。前处理方法简单方便,可以对煤气化酚水中主要的8种酚类物质同时检测。

1实验部分

1.1仪器与试剂岛津GCmS-Qp2010Ultra气质联用仪,色谱柱Rtx-5mS(30m,0.25mm,0.25μm)。丙酮(色谱纯);无水硫酸钠(分析纯,使用前650℃灼烧4h);酚类化合物:苯酚、2-甲基苯酚、3-甲基苯酚、2,4-二甲苯酚、2,3-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、4-乙基苯酚、邻苯二酚。

1.2GCmS分析参数GC参数:进样口温度为150℃,氦气作载气,流速为0.8mL/min,1∶5分流进样,柱温起始温度为60℃,保持1min,5℃/min升至150℃保持2min。mS参数:ei离子源,Scan模式下扫描范围m/z=35~250,溶剂延迟2.5min,扫描时间3~16min。Sim模式下质谱条件如表1所示。

1.3酚水样品前处理为了将样品中的酚类物质提取出来,采用直接将样品与丙酮混合,再除去混合溶液中水分的方法。实际样品为某煤制天然气公司酚氨回收装置入口酚水。由于样品含酚类浓度较高,应少量取样。取0.20mL样品,加入到5mL丙酮中,混合均匀。使用自制的无水硫酸钠小柱:在10mL注射器内部底层铺一层玻璃纤维滤膜,加入2g经处理过的无水硫酸钠,在上面再加一层玻璃纤维滤膜,用5mL丙酮冲洗小柱进行预清洗。将上述酚水混合溶液分次加入到小柱中,并用丙酮清洗小柱,定容至25mL,待检测。上述步骤的目的是将水样中的目标物转移至有机溶剂丙酮中,并除去水分,同时稀释了样品。

1.4样品定性分析煤气化产生酚水中的酚类物质种类较多、含量复杂,用质谱检测器对酚水样进行定性。在Scan扫描模式下得到总离子色谱图如图1所示。通过对含量较高的8个目标物进行质谱谱图对比,确定样品成分。8个主要目标物组成及其保留时间如表2所示。

1.5定量分析在定性分析的GCmS方法基础上建立Sim扫描方法,并配制8种酚类系列混合标准溶液,质量浓度别为0.2、1、5、10、20mg/L。以峰面积定量,得到标准曲线,如表2所示。

2结果与讨论

2.1前处理方法的优化为使方法简单可靠,对前处理方法进行了优化,参考实际样品质量浓度范围,配置了8种酚类物质的空白加标溶液,各种酚类化合物的质量浓度为200mg/L。对取样量和无水硫酸钠用量进行了优化,当所取水样量>0.4mL时,所需要的无水硫酸钠较多,且峰形变宽严重,综合考虑取样量为0.2mL。分别使用1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5g无水硫酸钠对样品脱水,发现当无水硫酸钠<1.5g时,无法将水分脱除完全,使部分酚类物质无法转移至丙酮溶剂中,且会有柱流失的现象,使用大于3.0g无水硫酸钠时回收率降低,所以使用2.0g无水硫酸钠。

2.2方法可靠性对空白水样采用标准加入法,添加质量浓度为25、100、200mg/L,所得回收率和相对标准偏差如表3所示(n=3)。各目标物的加标回收率和相对标准偏差均良好,说明此样品前处理分析方法可靠。

3结论

为了分析水样中酚类物质,将水样与丙酮溶剂互溶,使用无水硫酸钠小柱除去样品中水分,建立了丙酮提取水样中酚类物质,气相色谱质谱联用仪同时检测8类酚类物质的分析方法。该方法前处理方便快捷,可靠性好,适用于含酚废水中酚类物质的测定。

参考文献

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处理酚类废水的常用方法篇5

关键词:焦化废水;臭氧催化氧化;发展趋势

1引言

近年来,随着环境形势的愈演愈烈以及能源消耗的增大,人们开始广泛关注低碳经济发展模式。在冶金工业中,钢铁工业废水的治理成了重中之重[1]。在中国,钢铁业的规模及发展势头不但已受到世界瞩目,作为高能耗、多排放的行业在全球低碳经济所倡导的节能减排工作中承担着重大的责任[2]。钢铁行业焦化废水的处理,一直是国内外废水处理的难题。由于其生产工艺和生产方式的不同,导致焦化废水不但成分复杂,还含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害及难降解的物质,且污染物色度较高[3]。现阶段,焦化废水造成的污染越来越严重,是工业废水排放中一个突出的环境问题。本文针对冶金工业焦化废水的来源、特点以及处理方法等进行介绍。

2焦化废水的产生及特点

2.1焦化废水的产生

焦化废水主要来源于炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收过程中,产生含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水,是一种难降解的有机废水[4]。焦化废水中通常含有高浓度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮,同时,还存在着不易生物降解的油类、吲哚、喹啉等杂环有机化合物[5]。其主要由以下几个方面构成:一是剩余氨水,是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水;二是煤气净化过程中产生的废水,例如煤气终冷水和粗苯分离水等;三是焦油加工、粗苯等精制过程中产生的焦油分离等废水;四是焦炉烟气脱硫过程中所产生的脱硫废液以及其他场合产生的废水。其中,剩余氨水约占废水总量的二分之一,这也是氨氮的主要来源[6]。

2.2焦化废水水质特征及处理难点

核磁共振色谱图中显示:焦化废水中不仅含有有机物,还含有数十种无机物。无机化合物一般以铵盐的形式存在,例如(nH4)2Co3、nH4HCo3、nH4Cn等。有机物以酚类化合物为主,占总有机物的85%左右,主要有苯酚、邻甲酚、对甲酚及其同系物[7]。在焦化废水有机物组成中,大部分酚类、苯类化合物在好氧条件下较易生物降解,而吡咯、呋喃、萘、噻吩在厌氧条件下可缓慢生物降解,联苯类、吲哚、喹啉类则难以生物降解[8]。这些难以生物降解的杂环化合物和多环芳香化合物,其性质不但不稳定,而且也难以生物降解,数据显示,其通常都具有致癌和致基因突变的作用,对人类和环境都有很大危害[8]。因此,焦化废水的处理一直是工业废水处理的难点,同时也对有效治理和保护环境有着非常重要的意义。

3焦化废水处理及利用的方法

3.1臭氧催化氧化技术

传统工艺下,焦化废水处理技术通常有物理化学法、化学方法和生化方法[9]。许多文献已经对此类技术进行了详细的介绍和论证,目前已应用或报道的方法都存在着运行成本高稳定性差、二次污染等问题。然而近年来,臭氧催化氧化技术与生化处理相结合在焦化废水深度处理中的应用得到了广泛的认同。本文针对臭氧技术的应用条件和范围进行论述。臭氧催化氧化技术主要是在中性条件下,对污水进行的深度处理。使用少量臭氧作为氧化剂,将难降解有机物选择性氧化分解,使处理后的废水CoD、色度、苯并芘等指标达到国家外排标准,氧化剂利用率高达95%以上,效果甚好。然而此技术应用的范围是有限制的,想要达到好的效果,前序的生化处理工艺显得尤为重要[10]。

3.2天津天铁中试实验数据及说明

为了解决天铁炼焦化工有限公司焦化废水出水超标问题,于2015年进行实验,致力于研究臭氧催化氧化技术的应用,使焦化废水能达到国家排放标准。本实验分别取了生化进水、二沉池进水、改进后二沉池出水以及改进后混凝出水四个水样.,原二沉池出水无法达到臭氧工艺的应用范围,因此即便进行了深度处理工艺,也无法达到排放标准。臭氧工艺通常是应用在混凝后出水后,当CoD在150~200mg/L之间时。由此可见,单纯依靠混凝和臭氧催化氧化是无法达到预期的处理效果的,要想达到较好的处理效果,前序生化处理工艺的配合显得尤为重要。

3.3生物强化处理的改进

通常污水处理采用a2o等工艺就行生物脱氮,但由于焦化废水水质的特殊性,我们应在传统工艺基础上加以改进。在前期加入水解酸化,将部分难降解的有机物水解为相对容易生物降解的有机物,同时利用相对容易降解有机物共代谢厌氧转化难降解有机物。在氧化阶段,也应当有所改进,可以通过将碳氧化和氨氧化分级并使用生物反应-分离一体式反应器,减少了异养菌和自养菌的竞争抑制作用,同时大幅度提高碳氧化菌和氨氧化菌在反应器中的含量,改进后的二沉池出水效果较好,达到了200mg/L以下的理想值,经过臭氧催化氧化CoD基本可达到80mg/L以下。由此提高前期处理工艺,以保证后期工艺处理效果。

4焦化废水发展展望

随着工业的迅猛发展,冶金工业废水的种类和数量日益增加,对水体造成的污染也日趋严重和广泛,更是威胁了人类的生命安全和健康[11]。在环境治理方面,工业废水的治理比市政污水的处理更为重要。早在19世纪末,工业废水就已经受到国外的关注,并且在随后的半个世纪里,各国进行了大量的试验研究和生产实践[12]。可是由于冶金工业废水的复杂性,成分及性质的多变性,因此至今仍有一些世界性的难题没有完全得到解决[13]。中国由于起步晚,为了能跟上现阶段中国经济的发展需要,寻求新型高效且可靠的工业废水处理工艺更是迫在眉睫,认真钻研及攻克难关才是切实可行的道路[14]。

参考文献

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处理酚类废水的常用方法篇6

关键词流程焦化废水萃取

近20年来,县以上工业废水处理率已达80%,而城镇生活污水的处理率不到10%。因而“九五”期间污水的治理是控制水污染的重点。预期“九五”项目完成后,每年消减CoD3.36mt,工业废水治理项目每年消减CoD1.36mt.通过消减有机污染物的排放总量,保证人民生活和工农业用水安全。

焦化含酚废水的处理一般采用两级废水处理的方式,第一级是预处理,将浓度的酚(2~12g/L)降到200~300mg/L以下,并适当降低水中的污染物浓度,然后进行第二级生化处理,使其达标排放。本文主要介绍用萃取脱酚工艺进行焦化含酚废水预处理,该法可以大幅度降低水中的酚含量,回收酚钠盐,有较好的经济效益。

一、废水来源

杭州某焦化厂主要生产焦碳、商业媒气、硫铵和轻苯等化工产品。该厂焦油回收系统采用硫铵流程,焦油加工采用管式炉两搭连续蒸馏,工业奈生产工艺为双炉双搭连续蒸馏、洗涤、精制。在焦炉煤气冷却、洗涤、粗苯加工及焦油加工过程中,产生含有酚、氰、油、氨及大量有机物的工业废水。

二、设计水量、水质

含酚废水处理量:41~52m3/h

含酚量:10500~1550/L

含油:290/L

含氰离子:20/L

三、处理流程及说明

在含酚废水中加入萃取剂,使酚溶入萃取剂。含酚溶剂用碱液反洗,酚以钠盐的形式回收,碱洗后的溶剂循环使用。萃取剂对混合物中的各组分应有选择性的溶解能力,并且易于回收,对于萃取脱酚工艺来说,通常选用重苯溶剂油或n-503煤油。

萃取设备的结构应有利于溶剂和污水的混合,使得相表面充分接触、更新。选择设备时要考试其脱酚的效率、对负荷的适应能力、废水和溶剂的特性以及操作和费用的问题。

工艺流程如图1

该厂各种高浓度含酚废水流入氨水池均化,池底的焦化类物质定期排出。高浓度含酚废水经焦碳过滤器除油,使出水符合进生化处理装置的要求。吸附油的焦碳定期用蒸气吹脱。除油后的含酚废水经冷却器冷却至55~65℃进入萃取塔上部。萃取剂选用n-503煤油,由循环油泵打入萃取塔底部。溶剂油与高浓度含酚废水在萃取塔中逆流接触,绝大部分酚转移至溶剂油中,溶剂油经碱洗后进入中间油槽,循环使用。

萃取后的含酚废水由萃取塔排出,经蒸氨脱除部分氨,再与其它废水混合,进入隔油池除油,然后经过调节池调节水质水量后,进入生化处理流程。

四、处理效果

五、主要构筑物及工作参数

1.主要构筑物

2.工作参数

脱酚效率:80%

稀碱浓度:18%-20%

萃取温度:54-66度

碱盐:含酚≥18%游离碱≤2%

处理酚类废水的常用方法篇7

[关键词]挥发酚分析测定方法比较

酚类是芳香烃的羟基衍生物,其羟基与苯环上的碳相连,根据苯环上羟基数目的多少,又可分为一元酚,二元酚及多元酚。在水质标准中,根据酚类化合物能否与水蒸气一起蒸发出,可将其分为挥发性酚与不挥发性酚两类。一元酚除对硝基酚外,酚及各种甲酚、二甲酚、氯酚及硝基酚等沸点在230℃以下的,属于挥发性酚;二元酚及多元酚沸点均在230℃以上,不能随水蒸汽蒸出,属不挥发性酚。

天然水中酚含量极微。水体中的酚类化合物主要来源于含酚废水,如焦化、煤气制造、石油精炼、木材防腐及石油化工所排放的工业废水。随着经济及相关工业的发展,水中的工业废水污染物也逐年升高,挥发性酚类化合物便是其中之一。

酚类物质为原生质毒,属高毒物质,其毒性作用是与细胞原浆中蛋白质发生化学反应,形成变性蛋白质,使细胞失去活性。酚类化合物作为水污染物进入食物链,当人体摄入一定量时,可出现急性中毒症状;长期饮用被酚污染的水,可引起头昏、骚痒、贫血及各种神经系统症状。水体遭受酚污染后也会严重影响水产品的的产量和质量。水中含低浓度(0.1~0.2mg/L)酚类时,生长的鱼肉会带有异味;高浓度(>5mg/L)时则造成水产品中毒死亡。含酚浓度高的废水不宜用于农田灌溉,否则会造成农作物枯死或减产。

1挥发酚的测定方法

鉴于挥发酚对人体的危害,如何准确快速地测定环境水样中的挥发酚含量具有非常重要的现实意义。挥发酚的分析测定方法,近年来有很多报道,其中多以4-氨基安替比林分光光度法和流动注射分析方法为主。另外,溴化容量法、气相色谱法、液相色谱法等亦可用于挥发酚的分析测定。

1.14-氨基安替比林分光光度法

4-氨基安替比林分光光度法,有直接比色法和萃取法两种。国家标准HJ503-2009[1]明确规定了该方法的适用范围和操作规范。

1.1.1三氯甲烷萃取分光光度法

该方法为经典方法。酚类化合物于pH值10.0±0.2的介质中,在铁氰化钾存在下,与4-氨基安替比林反应生成橙红色的安替比林染料,可被三氯甲烷萃取,在460nm波长处有最大吸收。地表水、地下水和饮用水宜用萃取分光光度法,检出限为0.0003mg/L,测定下限为0.001mg/L,测定上限为0.04mg/L。

1.1.2直接比色法

酚类化合物于pH值10.0±0.2的介质中,在铁氰化钾存在下,与4-氨基安替比林反应生成橙红色的安替比林染料,显色后,在30min内,于510nm波长处有最大吸收。工业废水和生活污水宜用直接分光光度法测定,检出限为0.01mg/L,测定下限为0.04mg/L,测定上限为2.50mg/L。

目前各国普遍采用的4-氨基安替比林分光光度法,其优点是操作容易,分析快速,重复性好,而且由不同的酚类化合物反应所得到的产物,其最大吸收在同一波长。但是该法仍存在一些不足之处,如以铁氰化钾作为氧化剂,生成的络合物在水溶液中不是很稳定,通常要在半个小时内完成比色,否则会分解;烯醇-酮系统有干扰,由邻苯二酚和间苯二酚所生成的染料不能被三氯甲烷所萃取,测定结果会比实际水中的含量偏低;该方法操作费时,劳动强度较大,测定中所需要的试剂三氯甲烷对人体危害极大,4-氨基安替比林不易保存,容易潮解,测定时常常造成样品空白值的明显增高,而铁氰化钾在环境中遇到合适的条件会产生剧毒物,造成环境污染。

1.2溴化容量法

国家标准HJ502-2009[2]明确规定了该方法的适用范围和操作规范。

在含过量溴(由溴酸钾和溴化钾产生)的溶液中,酚可与溴反应生成三溴酚,并进一步生成溴代三溴酚。将剩余的溴与碘化钾作用,释放出游离碘的同时,溴代三溴酚也与碘化钾反应生成三溴酚和游离碘,用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的游离碘,并根据其消耗量,计算出挥发酚的含量。本法适用于含高浓度挥发酚工业废水中挥发酚的测定。该标准检出限为0.1mg/L,测定下限为0.1mg/L,测定上限为45.0mg/L。

用溴化容量法分析挥发酚的含量时,不同种类的酚在不同反应条件下的溴化量不同,与作用时间长短、溴化温度、溴的过量度均有关系,因此所测得的结果只能以相对的苯酚的量来表示[3]。

1.3流动注射分析方法

流动注射分析(Flowinjectionanalysis,Fia)是20世纪70年代中期发展起来的一种新型高效的连续流动分析技术,在封闭的管路中载流试剂连续流动,注入一定体积的样品,试剂与样品混合反应,流过检测器从而被检测。通过仪器参数的设定,可准确控制注入样品的体积和液体流速来获得最佳的重现性,消除样品交叉污染,具有批量分析速度快,精确度和灵敏度高,试剂和样品消耗量少,操作自动化以及可以与多种检测手段联用等特点,目前这种技术已在各种分析领域得到广泛的应用。吴宏[4]、汪小丰[5]、王春来[6]等人报道了流动注射分析技术在水中挥发酚含量测定的相关应用。

处理酚类废水的常用方法篇8

关键词:树脂废水;工艺流程;水质检测;存在问题

中图分类号:X522文献标识码:B

0引言

某绝缘材料厂在生产过程中将产生大量的树脂废水,主要污染因子为CoD、酚类(甲酚、苯酚等)、醛类、醇类(甲醇、丁醇、丙二醇等)等。酚类化合物是一种原型质毒物,所有生物活性体均能产生毒性,被酚污染的水能引起人慢性中毒,引起鱼类大量死亡,甚至绝迹,引起农作物减产或枯死,破坏生态平衡。因此,这些废水如不加处理就直接排放到自然水体中,将对我们赖以生存的自然环境造成严重的破坏[1],目前,某绝缘材料厂生产废水处理系统已安装、调试完毕。下文将主要介绍该树脂废水处理系统的工艺流程和关键设备,并结合该系统的调试运行,提出树脂废水处理系统中存在的问题。

1工程概况

1.1废水水量

该绝缘材料厂生产废水分为1类、2类、3类废水

1类废水设计流量50m3/d;2类废水设计流量450m3/d;3类废水设计流量1000m3/d,

1.2废水进水水质

1类废水流量50m3/d,CoD60000mg/L、挥发酚500mg/L、甲醛500mg/L

2类废水流量450m3/d,CoD2000mg/L

3类废水流量1000m3/d,CoD200mg/L

1.3废水出水水质

2废水处理工艺流程

3工艺说明

根据原水水质水量数据分析,对各生产车间收集的废水通过分质预处理,再通过生化系统进行处理后达标排放。

第1类废水污染物浓度大、含油,将1类废水隔油收集、气浮隔油除渣后进入调节池1,在调节池1节pH至3~5后,进入多维电催化反应器,进行多维电催化反应,利用电催化产生的羟基自由基与有机物进行氧化还原反应,从而使难降解有机物氧化分解为易降解的小分子物质,提高B/C值,为后续处理创造条件。多维电催化出水自流进入调节池2,在调节池2中与2类含酚废水进行水质水量的调节,调节pH至3~5。

第2类废水污染物浓度相对较低,经过气浮隔油除渣后,如果废水含酚且CoD浓度较高时,重力进入调节池2与多维电催化出水混合,调整pH至3~5后,进入复合微电解反应器进行反应,以进一步去除水中难降解的化学物质。复合微电解是利用原电池原理进行化学反应的,同时在微电解过程中加入少量H2o2,使原来电极反应产生的Fe2+形成芬顿试剂氧化降解废水中的有机物,Fe2+还可以与苯酚形成络合物;出水加碱调节pH为9~10后进行混凝沉淀,这样废水中的苯酚和CoD浓度显著下降。上清液自流进入调节池3;当不含酚且CoD浓度较低时,气浮出水直接重力进入调节池3。

调节池3调整pH至6-9后,经过泵提升至厌氧UaSB塔进行厌氧反应。厌氧性微生物在毋需提供外源能量的条件下,以被还原有机物作为受氢体,同时产生有能源价值的甲烷气体,由于甲烷气体量少,进行回收利用不经济,直接采用高空排放。UaSB出水重力进入调节池4。

第3类废水主要是生活污水、锅炉排污和设备冷却水排水,污染物浓度较低,废水经格栅渠除渣后,进入斜管沉淀池去除悬浮颗粒,再进入废水调节池4,与UaSB出水混合调节后,进入SBR池进行生化处理,经过沉淀达标排放。

4关键设备

1,2类废水CoD浓度高,且含有酚、甲醛等物质,如果直接进行生化处理,处理效果差,因此,必须利用多维电催化反应器和复合微电解反应器进行氧化反应,将难降解的有机物氧化分解为易降解的小分子物质,提高B/C值,为后续处理创造提高废水的可生化性后才能进行生化反应。

4.1多维电催化反应器

多维电催化设备基于电化学技术原理,利用电解催化反应过程中生成的强氧化粒子(・oH、・o2、H2o2等),与废水中的有机污染物无选择地快速发生链式反应,进行氧化降解。设备结构是在传统的二维电解电极间装填粒状工作电极,形成多维电极结构。其主要特点是:阳极采用钛基涂层电极(DSa阳极),极板表面担载有多种催化物质涂层,具有高效、长寿命特点。在阴、阳极间充填了附载有多种催化材料的导电粒子和不导电粒子,形成复极性粒子电极,提高了液相传质效率和电流效率。与传统二维电极相比,多维电极的面积比大大增加,且粒子间距小,因而液相传质效率高,大大提高了电流效率、单位时空效率、污水处理效率和有机物降解效果,同时对电导率低的废水也有良好的适应性。该技术方法是当今废水处理的技术热点,是高浓度有机废水处理的新潮流、新工艺。

4.2复合微电解反应器

微(内)电解法是利用铁碳粒料在电解质溶液中腐蚀形成的微(内)电解过程来处理废水的一种电化学技术。电极反应过程不耗电,而能产生氧化还原、电附聚等作用;电极反应产生的新生态Fe2+是一种吸附、包容和络合能力相当强的混凝剂。故微电解法的特点是作用机制多、协同性强、综合效果好、脱色效果尤其明显,还可提高废水的可生化性,与二级生化处理工艺匹配性好、操作简便、运行费用低。其CoD去除率可达60%,脱色率在50~96%。目前该技术已广泛应用于各种无机废水处理和有机难降解废水的预处理上,效果十分明显。

5运行效果

目前该项目已安装调试完毕,出水水质经环境监测站检测如下:

根据出水水质检测报告可知,出水达到排放标准,证实该绝缘材料树脂废水处理工艺效果是可行的。

6结论和建议

该绝缘材料树脂废水处理系统在调试运行期间,工作正常,处理效果稳定,是一种可行的处理技术。废水经过处理后,其悬浮物、BoD、CoD、挥发酚、氨氮等主要指标都有明显的降低,各项化验指标均达到排放标准;处理能力达到设计要求。

该处理工艺也存在一定的不足之处。采用多维电催化,耗电量较大;多维电催化反应器处理量小:0.5~1吨/(套.小时),不适用于大水量的处理。微电解反应器床体要保持膨松均一状态,保持床体均一的空隙率,否则床体容易板结、堵塞;

为防止事故状态下大量高浓度且pH值波动大的有机废水进入系统,给运行中的生化系统造成致命的破坏。应设置一个应急池,应急池应保持放空状态,保证其在特殊时间段发挥应有的作用。

参考文献:

处理酚类废水的常用方法篇9

关键词:焦化废水处理技术

焦化废水是煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水,其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种污染物,成分复杂,污染物浓度高、色度高、毒性大,性质非常稳定,是一种典型的难降解有机废水。它的超标排放对人类、水产、农作物都构成了很大危害。如何改善和解决焦化废水对环境的污染问题,已成为摆在人们面前的一个迫切需要解决的课题。

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、物化法和循环利用等4类。

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,然后被代谢和利用[1]。基本流程如图1所示。

但是采用该技术,出水中的CoDCr、BoD5、nH3-n等污染物指标均难于达标,特别是对nH3-n污染物,几乎没有降解作用。近年来,人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手,研究开发了生物强化技术:生物流化床,固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。这些技术的发展使得大多数有机物质实现了生物降解处理,出水水质得到了很大改善,使得生物处理技术成为一项很有发展前景的废水处理技术。合肥钢铁集团公司焦化厂、安阳钢铁公司焦化厂、昆明焦化制气厂采用a/o(缺氧/好氧)法生物脱氮工艺,运行结果表明该工艺运行稳定可靠,废水处理效果良好,但是处理设施规模大,投资费用高。上海宝钢焦化厂将原有的a/o生物脱氮工艺改为a/oo工艺,污水处理效果优于a/o工艺[2],运行成本有所降低,效果明显。

总的来看,生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点,改进后的新技术使焦化废水处理达到了工程应用要求,从而使得该技术在国内外广泛采用。但是生物降解法的稀释水用量大,处理设施规模大,停留时间长,投资费用较高,对废水的水质条件要求严格,废水的pH值、温度、营养、有毒物质浓度、进水有机物浓度、溶解氧量等多种因素都会影响到细菌的生长和出水水质,这也就对操作管理提出了较高要求。

2化学处理法

2.1催化湿式氧化技术

催化湿式氧化技术是在高温、高压条件下,在催化剂作用下,用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化,最终转化为无害物质n2和Co2排放。该技术的研究始于20世纪70年代,是在Zimmerman的湿式氧化技术的基础上发展起来的。在我国,鞍山焦耐院与中科院大连物化所合作,曾经成功地研制出双组分的高活性催化剂,对高浓度的含氨氮和有机物的焦化废水具有极佳的处理效果[3]。

湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。但是,由于其催化剂价格昂贵,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,投资费用高,国内很少将该法用于废水处理。

2.2焚烧法

焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中,使水雾完全汽化,让废水中的有机物在炉内氧化,分解成为完全燃烧产物Co2和H2o及少许无机物灰分。

焦化废水中含有大量nH3-n物质,nH3在燃烧中有no生成,no的生成会不会造成二次污染是采用焚烧法处理焦化废水的一个敏感问题。杨元林[4]等通过研究发现,nH3在非催化氧化条件下主要生成物是n2,不会产生高浓度no造成二次污染。从而说明,焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。然而,尽管焚烧法处理效率高,不造成二次污染,但是其昂贵的处理费用(约为167美元/t[5])使得多数企业望而却步,在我国应用较少。

2.3臭氧氧化法

臭氧是一种强氧化剂,能与废水中大多数有机物,微生物迅速反应,可除去废水中的酚、氰等污染物,并降低其CoD、BoD值,同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。

臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去,而且臭氧在水中很快分解为氧,不会造成二次污染,操作管理简单方便。但是,这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当,臭氧会对周围生物造成危害。因此,目前臭氧氧化法还主要应用于废水的深度处理。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水[6]。

2.4等离子体处理技术

等离子体技术是利用高压毫微秒脉冲放电所产生的高能电子(5~20eV)、紫外线等多效应综合作用,降解废水中的有机物质。等离子体处理技术是一种高效、低能耗、使用范围广、处理量大的新型环保技术,目前还处于研究阶段。有研究表明[7],经等离子体处理的焦化废水,有机物大分子被破坏成小分子,可生物降解性大大提高,再经活性污泥法处理,出水的酚、氰、CoD指标均有大幅下降,具有发展前景。但处理装置费用较高,有待于进一步研究开发廉价的处理装置。

2.5光催化氧化法

光催化氧化法是由光能引起电子和空隙之间的反应,产生具有较强反应活性的电子(空穴对),这些电子(空穴对)迁移到颗粒表面,便可以参与和加速氧化还原反应的进行。光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率[8]。高华等[9]在焦化废水中加入催化剂粉末,在紫外光照射下鼓入空气,能将焦化废水中的所有有机毒物和颜色有效去除。在最佳光催化条件下,控制废水流量为3600mL/h,就可以使出水CoD值由472mg/L降至100mg/L以下,且检测不出多环芳烃。

目前,这种方法还仅停留在理论研究阶段。这种水处理方法能有效地去除废水中的污染物且能耗低,有着很大的发展潜力。但是有时也会产生一些有害的光化学产物,造成二次污染。由于光催化降解是基于体系对光能的吸收,因此,要求体系具有良好的透光性。所以,该方法适用于低浊度、透光性好的体系,可用于焦化废水的深度处理。

2.6电化学氧化技术

电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原转变。目前的研究表明,电化学氧化法氧化能力强、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。

Chang等[10]用pbo2/ti作为电极降解焦化废水。结果表明:电解2h后,CoD值从2143mg/L降到226mg/L,同时760mg/L的nH3-n也被去除。研究还发现,电极材料、氯化物浓度、电流密度、pH值对CoD的去除率和电化学反应过程中的电流效率都有显著影响。

梁镇海等[11]采用ti/Sno2+Sb2o3+mno2/pbo2处理焦化废水,使酚的去除率达到95.8%,其电催化性能比pb电极优良,比pb电极可节省电能33%。

2.7化学混凝和絮凝

化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒,以降低废水的浊度和色度,但对可溶性有机物无效,常用于焦化废水的深度处理。该法处理费用低,既可以间歇使用也可以连续使用。

混凝法的关键在于混凝剂。目前一般采用聚合硫酸铁作混凝剂,对CoDCr的去除效果较好,但对色度、F-的去除效果较差。浙江大学环境研究所卢建航等[12]针对上海宝钢集团的焦化废水,开发了一种专用混凝剂。实验结果发现:混凝剂最佳有效投加量为300mg/L,最佳混凝pH范围为6.0~6.5;混凝剂对焦化废水中的CoDCr、F-、色度及总Cn都有很高的去除率,去除效果受水质波动的影响较小,混凝pH对各指标的去除效果有较大的影响。

絮凝剂在废水中与有机胶质微粒进行迅速的混凝、吸附与附聚,可以使焦化废水深度处理取得更好的效果[13]。马应歌等[14]在相同条件下用3种常用的聚硅酸盐类絮凝剂(paSS,pZSS,pFSC)和高铁酸钠(na2Feo4)处理焦化废水,实验结果表明,高铁酸钠具有优异的脱色功能,优良的CoD去除、浊度脱除性能,形成的絮凝体颗粒小、数量少、沉降速度快、且不形成二次污染。

3物理化学法

3.1吸附法

吸附法就是采用吸附剂除去污染物的方法。

活性炭具有良好的吸附性能和稳定的化学性质,是最常用的一种吸附剂。活性炭吸附法适用于废水的深度处理。但是,由于活性炭再生系统操作难度大,装置运行费用高,在焦化废水处理中未得到推广使用。上海宝钢曾于1981年从日本引进了焦化酚氰废水三级处理工艺,但在二期工程中没有再建第三级活性炭吸附装置,以上所述就是原因之一[2]。

山西焦化集团有限公司利用锅炉粉煤灰处理来自生化的焦化废水。生化出口废水经过粉煤灰吸附处理后,污染物的平均去除率为54.7%。处理后的出水,除氨氮外,其它污染物指标均达到国家一级焦化新厂标准,和a/o法相近,但投资费用仅为a/o法的一半[15]。该方法系统投资费、运行费都比较低,以废治废,具有良好的经济效益和和环境效益。但是,同时存在处理后的出水氨氮未能达标和废渣难处理的缺点。

刘俊峰等[16]采用高温炉渣过滤,再用南开牌H-103大孔树脂吸附处理含酚520mg/L、CoD3200mg/L的焦化废水,处理出水酚含量≤0.5mg/L,CoD≤80mg/L,达到国家排放标准。黄念东等[17]研究了细粒焦渣对焦化废水的净化作用。他们对颗粒大小、pH、溶液滤速等各种因素对吸附能力的影响因素作了考察,结果显示,含酚30mg/L的液体,在流速为4.5mL/min,pH为2~2.5,温度25℃的条件下,酚的去除率为98%。

3.2利用烟道气处理焦化废水

由冶金工业部建筑研究总院和北京国纬达环保公司合作研制开发的“烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法”已获得国家专利。该技术将焦化剩余氨水去除焦油和SS后,输入烟道废气中进行充分的物理化学反应,烟道气的热量使剩余氨水中的水分全部汽化,氨气与烟道气中的So2反应生成硫铵[18]。

这项专利技术已在江苏淮钢集团焦化剩余氨水处理工程中获得成功应用。监测结果表明,焦化剩余氨水全部被处理,实现了废水的零排放,又确保了烟道气达标排放,排入大气中的氨、酚类、氰化物等主要污染物占剩余氨水中污染物总量的1.0%~4.7%[19]。

该方法以废治废,投资省,占地少,运行费用低,处理效果好,环境效益十分显著,是一项十分值得推广的方法。但是此法要求焦化的氨量必须与烟道气所需氨量保持平衡,这就在一定程度上限制了方法的应用范围。

4废水循环利用

将高浓度的焦化废水脱酚,净化除去固体沉淀和轻质焦油后,送往焦炉熄焦,实现酚水闭路循环。从而减少了排污,降低了运行等费用[20]。但是此时的污染物转移问题也值得考虑。

5结论

焦化废水治理技术能否成功应用,主要受3个因素制约:处理效果、投资运行费用以及是否会造成二次污染。目前的各种治理技术还不能完全满足这三方面的要求。它们各有优缺点,这就需要因地制宜地选择适合自身特点的技术方法,以及对现有方法的有机结合来取得比较满意的效果。同时,还要进一步研究开发处理效果更好、投资运行费用更低、无二次污染、易于操作管理的新技术,这样才能更加适合国情,才会有更广阔的发展前景。

参考文献

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13刘翠华,何选明.絮凝剂在焦化废水再净化中的应用.武汉冶金科技大学学报,1999,22(1):42~45

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16刘俊峰,易平贵.过滤-树脂吸附法处理焦化废水的研究.煤化工,2002,100(3):59~62

17黄念东,夏畅斌.细粒焦渣对废水中酚的吸附研究.湘潭矿业学院学报,2000,15(2):63~66

18冶金工业部建筑研究总院和北京国纬达环保公司.烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法.中国:98101337.6,1998-04-08

19程志久,殷广瑾.烟道气处理焦化剩余氨水的研究.环境科学学报,2000,20(5):639~641

处理酚类废水的常用方法篇10

关键词:工业;废水处理;发展趋势

中图分类号:U664文献标识码:a文章编号:

前言:工业废水是污染我国水环境最主要的来源,对工业废水污染进行防治是影响自然资源可持续利用和可持续保存、国民经济的可持续性发展的一个较为重要的因素。所以,我国一直都把防治工业污染作为环境保护的重中之重,同时也采取了很多行之有效的策略和对策,希望能够缓解工业废水对环境的深度污染。但由于目前我国的经济发展势头十分迅猛,而我国的工业生产又长期以来是处于低产出、低效率、高消耗、高投入,资源的浪费极为严重,废水和污染物的排放量极大,这样就导致了我国生态环境日益恶化、水环境污染十分的严重。因此,加强工业废水处理方法及发展趋势的探讨就显得尤为重要。

1.工业废水的分类

1.1工业生产过程中产生的废水、污水和废液.其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物以及生产过程中产生的污染物。①按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类为含无机污染物为主的无机废水和含有机污染物为主的有机废水。例如,电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水.食品或石油加工过程的废水是有机废水。②按工业企业的产品和加工对象可分为造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水等。③按废水中所含污染物的主要成分可分为:酸性废水、碱性废水、含酚废水、含铬废水、含有机磷废水和放射性水等。

1.2此外也有从废水处理的难易度和废水的危害性出发,将废水中主要污染物纳为三类:

①废热,主要来自冷却水,冷却水可以回用;

②常规污染物,即无明显毒性而又易于生物降解的物质,包括生物可降解的有机物,可作为生物营养素的化合物,以及悬浮固体等;

③有毒污染物,即含有毒性而又不易生物降解的物质,包括重金属、有毒化合物和不易被生物降解的有机化合物等。

实际上,一种工业可以排出几种不同性质的废水,而一种废水又会有不同的污染物和不同的污染效应。例如染料工厂既排出酸性废水,又排出碱性废水。纺织印染废水,由于织物和染料的不同,其中的污染物和污染效应就会有很大差别。即便是一套生产装置排出的废水,也可能同时含有几种污染物。如炼油厂的蒸馏、裂化、焦化、叠合等装置的塔顶油品蒸气凝结水中,含有酚、油、硫化物。在不同的工业企业,虽然产品、原料和加工过程截然不同,也可能排出性质类似的废水。如炼油厂、化工厂和炼焦煤气厂等,可能均有含油、含酚废水排出。

1.3工业废水对环境的污染

①无毒物质的有机废水和无机废水的污染

②有毒物质的有机废水和无机废水的污染。

③含大量不溶性悬浮物废水的污染。

④含有废水产生的污染

⑤含高浊度和高色度废水产生的污染

⑥酸性和碱性废水产生的污染

⑦含有多种污染物质废水产生的污染

⑧含有氮、磷等工业废水产生的污染

2.工业废水处理新方法

2.1粉状活性炭生物物理处理工艺

在生物处理反应器中投入粉状活性炭,导致了新的生物物理处理工艺——pCat工艺的发明,它将生物氧化和活性炭吸附组合在一个处理单元内。某场是一个生产450多种产品的大型制造厂,排放大量的染料废水和环氧基树脂废水。为了达到极其严格的地面水排放标准,经实验室模拟试验,采用paCt工艺取代原曝气池中的机械曝气装置,对现有的废水处理厂进行改造。改造后的处理厂出水可满足严格控制排放的所有指标,并具有下列优点:

提高了承受各种进水负荷冲击的稳定性;几乎消除了处理厂区的所有气味。湿式空气氧化工艺是利用空气或氧在高温高压下对水解反应物如硫化物、硫醇、酚类及油性碳氢化合物进行氧化。乙烯厂和炼油厂碱性废水的四个湿式氧化处理系统的运行表明,该系统具有很好的氧化效果。在150~200℃的条件下,乙烯厂废水中的总无机硫可去除99.99%以上,硫醇可去除99.99%以上,酚类可去除98.2%以上,炼油厂废水中总无机硫可去除99.97%以上,酚类可去除99.8%以上。用湿式空气氧化工艺在200~280℃的中温范围内对制药厂的酚和对氨基酚废水进行处理,200℃时,酚类去除99.8%,氨基酚去除99.95%,240℃时,酚类去除99.83%,氨基酚去除99.98%。

丙烯腈厂废水中的有害物质成分包括丙烯腈、乙腈、丙烯酰胺、苯、吡啶、吡唑、氰化物及溶解性固体等,以硫酸铵为主。这种废水的处理试验表明,湿式氧化需要280℃或更高的温度。采用paCt系统处理湿式氧化出水的二步综合工艺,可使总出水达到排放要求。在这个二步工艺中,对湿式氧化的出水进行蒸发以脱除硫酸铵,冷凝液采用paCt工艺进行处理,因湿式空气氧化系统还可用来再生饱和的粉状活性炭和降解生物污泥,这样可在处理过程中形成循环,从而不产生固体污染物(污泥)。

2.2催化氢硼化物化学还原工艺

使用石灰或碱处理印刷电路板的传统工艺可以简单去除其中的非络合金属阳离子,但对络合金属离子基本无效。去除络合金属离子应采用化学沉积法,因废水中含有有机络合剂,如氨甲基烯脂和聚氨基醇酒石酸盐。传统的沉积法是采用硫酸亚铁和(或)硫化钠,这种沉积法产生大量的沉泥,而且对操作人员的身体健康产生毒害作用。

催化氢硼化物化学还原工艺是以硫化硼作催化剂,用氢硼化物还原络合金属离子,以降低金属氧化物的离子状态,从而使金属离子不易产生络合作用。金属的沉淀不是以金属氢氧化物的形式,而是以金属的低价还原形式,乃至它的元素状态。

某个大规模处理厂运行表明,采用此工艺与传统方法相比,可将每套脱废水的有害固体沉淀量从200t降至60t。纺织和造纸工业由于使用金属化染料也产生大量含有络合金属离子的废水,氢硼化物还原工艺可成功地将其中的络合金属离子去除。如可将铜酞菁染料废水中的铜浓度及色度去除99%以上。

2.3过氧化氢和臭氧混合脱色工艺

制浆和造纸废水含有很高的色度,主要是由于传统的漂白工段没有完成脱除浆液中的有机载色体(主要是含有成色体的木质素)。对这种废水通常采用明矾或聚胺混凝沉淀工艺进行脱色,这种方法产生大量的需要进一步处置的沉泥。

过氧化氢和臭氧混合脱色工艺是采用过氧化氢和臭氧的混合体产生的具有高度氧化性的羟基,对载色体进行氧化漂白,而不是使之沉淀下来,这样不产生难以处置的大量沉泥。牛皮纸制浆和造纸废水的脱色处理表明,该方法可将色度脱除90%以上,与单用臭氧氧化或当前的沉淀工艺相比,此漂白工艺系统更经济、更有效。

3.工业废水处理发展趋势

生物处理方法是目前工业废水处理发展趋势。例如:好氧生物处理法能够去除掉工业废水中的CoD和BoD5,由于好氧生物处理法的效率高、工艺成熟、稳定性好,所以目前获得了较为广泛的应用,但由于需要不间断供氧,所以这种方法的耗电也较高。目前可以采用厌氧法去除高浓度的工业废水中的CoD和BoD5。但是,从好氧生物处理法的去除效率来看,BoD5的去除率不一定会很高,相反可能CoD的去除率更加高一些。这是因为原来难以降解的CoD在经过厌氧处理之后就可以转化为容易被生物进行降解的CoD,这样就可以使高分子的有机物转化成为低分子的有机物。如果采用厌氧处理方法作为工业废水处理的第一级,同时再串以第二级的好氧法,就能够使经过净化的工业废水的CoD含量下降到100mg/L~150mg/L。因此,厌氧法经常被用在处理含难降解的CoD工业废水。

4.结束语

随着科技的不断进展,制浆造纸废水处理和资源化技术日新月异。传统的废水处理回用技术不断被革新和发展,同时,出现了许多更新的、更先进的技术。废水和资源是对立统一的,废水可以被认为是有待于开发的资源,只要技术过关、措施得当,废水完全可以转化为资源。

参考文献:

[1]邹家庆,工业废水处理技术[m]化学工业出版社2003.8

[2]高廷耀,顾国雄。水污染控制工程[m].北京:高等教育出版社,1999.5