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焦化廢水是一種典型的高毒性、難降解有機廢水,主要來源于鋼鐵行業(yè)在煉焦過程中所運用的消費用水以及蒸汽冷凝廢水,具有污染物含量高且成分復雜、生物毒性高且致癌致畸性才能強等顯著特性。通常以酚類有機化合物、氨氮、氰化物、硫化物以及硫氰化物等無機化合物為主,還包括大量的多環(huán)芳烴以及含氮雜環(huán)化合物。需采取有效措施對其污染物含量與毒性實行控制。
我國長期以來不斷以COD、NH3-N等常規(guī)指標為焦化廢水行業(yè)水質(zhì)達標排放的控制重點%。國內(nèi)大局部焦化企業(yè)也曾經(jīng)采取了“酚脫除-氨脫除-氰化物脫除-生化處置”的形式對焦化工業(yè)廢水處理,并獲得了一定效果,但仍存在最終出水色度較高、COD及NH3-N含量不達標等諸多問題。與以往規(guī)范相比,GB16171—2012顯著降低了新建焦化企業(yè)直排廢水中COD、NH3-N的排放限值,進一步加大了焦化廢水的達標管理難度。
目前焦化廢水生化處置技術因具有經(jīng)濟性好、污染物去除徹底等顯著優(yōu)勢,仍是焦化行業(yè)工業(yè)廢水二級處置的主導工藝,但其出水仍含有較高的COD和NH3-N,仍需增加物理的、化學的深度處置辦法,以滿足行業(yè)規(guī)范的排放請求。常規(guī)的尾水深度處置技術包括活性炭吸附法、混凝沉淀法和芬頓催化氧化法等與其他辦法相比,芬頓催化氧化法具有反響條件溫和、操作程序簡單、處置效果好等顯著特性,在焦化廢水尾水深度處置范疇具有大量的實踐工程運轉(zhuǎn)案例。
本研討采用“芬頓氧化-絮凝沉淀”組合工藝對某焦化廠的二級處置尾水實行了小試,以剖析該組合工藝對焦化廠二級處置尾水中COD的去除效果及作用機理,依照單要素實驗準繩對影響該組合工藝處置效果的相關參數(shù)實行了優(yōu)化調(diào)整,并將得出的優(yōu)化參數(shù)應用于該焦化廠二級處置尾水的實踐深度處置工程設計、運轉(zhuǎn)過程。
一、實驗局部
1.1 實驗用水
實驗用水取自焦化廠廢水經(jīng)前端A2/0+二沉池處置后的外排尾水,呈黃褐色,色度在80?120倍,根本上以真溶液的方式存在,處置后,pH為6?8,COD和NHrN的質(zhì)量濃度已由原來的5?6g/L和400?1000mg/L分別降低到了0.5g/L和40mg/L以下,同步大量去除的還觸及BOD5,尾水中BOD5低于75mg/L,可生化性較差(BOD5/COD<0.15),難微生物降解有機物含量較高,不宜再度米用生化工藝對其實行深度處置。
基于技術可行性、經(jīng)濟合理性的設計準繩,故采用“芬頓氧化+絮凝沉淀”組合工藝對該類焦化廠尾水實行深度處置。
1.2 實驗試劑
硫酸亞鐵(FeS(V7H20),雙氧水(H2O2的質(zhì)量分數(shù)30%),聚丙烯酰胺(PAM),硫酸(H:SO4),氫氧化鈉(NaOH),均為剖析純。
1.3 實驗辦法
可以影響到本實驗處置效果的主要要素包括雙氧水(H2O2)、硫酸亞鐵投加量和pH等。
每次取樣200mL置于250mL的燒杯中,然后經(jīng)過添加硫酸或氫氧化鈉調(diào)理pH,隨后投加一定量的硫酸亞鐵,反響15min左右,再次參加相應計量的雙氧水,反響30min左右,再次參加氫氧化鈉實行pH調(diào)理。
二、結(jié)果與討論
2.1 HP,投加量對COD去除的影響
H2O2投加量是芬頓催化氧化工藝主要控制反響條件之一,不但影響反響體系內(nèi)部•〇H的生成速率,而且可以直接影響到后期運轉(zhuǎn)本錢的幾。控制pH為3.5、Fe2+的質(zhì)量濃度185mg/L,經(jīng)過H2O2加藥計量泵行程的變化,將H2O2投加量先后控制在130?250mg/L(梯度為20mg/L)7個反響區(qū)段,結(jié)果如圖1所示。
由圖1可知,進水COD在400?440mg/L,滿足設計進水請求。H2O2投加量在130?210mg/L,COD去除率隨H2O2投加量的增加而增大,當H2O2投加量為210mg/L時,COD去除率到達最大(此時出水COD為78mg/L),隨后堅持根本恒定(以至呈現(xiàn)降落趨向),此時p(h2o2)/cod=1。
當H2O2含量較低時,隨著h2o2投加量的增加,芬頓體系內(nèi)部HO•的含量隨Z加大,芬頓反響底物含量增加,COD去除率加大;但是當H2O2投加量到達210mg/L后,再繼續(xù)增加,此時過量的H2O2會抑止HO•的進一步產(chǎn)生,而且過量的H2O2可以將Fe2+疾速氧化成Fe3+,使氧化反響在Fe3+的催化作用下實行,一方面抑止了HO•的產(chǎn)生,另一方面又形成了H2O2的糜費。
故從COD去除效果、后期運轉(zhuǎn)本錢2方面剖析,宜將H2O2投加量控制在210mg/L左右。
2.2 FeSO4投加量對COD去除的影響
與H:O2投加量對芬頓催化氧化工藝的影響機理相相似,FeSO4投加量一方面可以影響到芬頓影響體系內(nèi)HCT的產(chǎn)率,另一方面過多的FeSO4投加量可以形成后期項目運轉(zhuǎn)本錢的進步??刂圃?/font>pH為3.5、H2O2的質(zhì)量濃度210mg/L,經(jīng)過FeSO4加藥計量泵行程的變化,將Fe2+的質(zhì)量濃度先后控制在125?215mg/L(梯度為15mg/L)7個反響區(qū)段,結(jié)果如圖2所示。
由圖2可知,在進水COD滿足設計請求(<500mg/L)的前提下,芬頓系統(tǒng)出水COD隨FeSO4投加量的增加先降低然后趨于穩(wěn)定,與之相對應的COD去除率也先升高然后趨于穩(wěn)定;當Fe2+的質(zhì)量濃度到達185mg/L時,COD去除率到達最大,且出水COD為62mg/L,滿足系統(tǒng)的設計請求。
芬頓系統(tǒng)中Fe2+含量較低時,增加FeSO4的投加量,可以有效避免Fe2+向Fe3+的轉(zhuǎn)化,且可以降低H2O2對HCT的捕捉量%;但是隨著Fe2+含量的進步,質(zhì)量濃度超越185mg/L時,會形成系統(tǒng)中H2O2含量的相對缺乏,HO•產(chǎn)率降低,同樣可以惹起COD去除效果的降低,而且過量的Fe2+可以惹起出水色度的進步。
綜合思索項目的可行性和后期運轉(zhuǎn)本錢的經(jīng)濟性,宜將芬頓系統(tǒng)中Fe2+的質(zhì)量濃度控制在185mg/L左右。
2.3 pH對COD去除的影響
pH是影響芬頓反響中間產(chǎn)物品種、反響速率以及最終COD去除效果的重要要素,基于以上對H2O2、Fe2+優(yōu)化投加量的研討,在H2O2、Fe2+的質(zhì)量濃度分別為210、185mg/L的條件下,經(jīng)過對H2SO4投加量的控制,將芬頓系統(tǒng)pH先后控制在2?5(pH變化梯度為0.5)7個反響區(qū)段,運轉(zhuǎn)結(jié)果如圖3所示。
由圖3可知,進水COD為400?470mg/L,出水COD最低為64.77mg/L,可以滿足芬頓系統(tǒng)設計出水請求。在pH為2?5時,COD去除率隨著pH的上升,表現(xiàn)出先明顯上升、后明顯降低的趨向,在pH為3.5時,對COD的去除效果為佳。
pH較低時(≤3.5)的條件下,隨著pH的進步,廢水中H+含量降低,可以抑止Fe2+與廢水中的有機物對HO•的競爭作用,而且可以降低芬頓系統(tǒng)中Fe3+的生成,減少了Fe2+、HO•的糜費,COD的去除效果得以提升;但是當芬頓系統(tǒng)中pH超越3.5時,隨著廢水pH的進步,Fe2+的水解作用增強,容易構(gòu)成絮狀物以至發(fā)作沉淀,不能促進H2O2向HO•的轉(zhuǎn)化,COD的去除效果隨之降落。
綜上所述,宜將反響pH控制在3.5左右。
三、焦化廠尾水深度處置
3.1 設計范圍及進出水水質(zhì)
將2.1節(jié)?2.3節(jié)實驗得出的優(yōu)化數(shù)據(jù)應用于該焦化廠二級處置尾水深度處置的工程設計、運轉(zhuǎn)過程中,以期獲得良好的經(jīng)濟效益。
處置對象為某焦化廠二級處置(“A2/O+二沉池”工藝)尾水,設計范圍=1800m3/d,綜合變化系數(shù)Kz=1.96。依據(jù)項目合同相關條款,以COD為主要技術考核指標;在進水滿足設計請求的前提下,出水水質(zhì)執(zhí)行GB16171—2012。設計進出水水質(zhì)請求見表2。
3.2 工藝及安裝
焦化廠尾水深度處置工藝流程見圖4。
焦化廠尾水依托重力、與h2so4同步進入調(diào)理池,經(jīng)充沛混合后泵入芬頓混合池,先后與FeSO4、H2O2實行水力混合、隨后進入反響池發(fā)作催化氧化反響,使得尾水中的COD得以大局部去除;芬頓出水再次進入絮凝池1、經(jīng)加堿pH調(diào)理后,與同步參加的PAM實行平均混合,之后在絮凝池2內(nèi)進一步實行水力攪拌與活化處置、構(gòu)成礬花,最給于輻流沉淀池內(nèi)發(fā)作沉淀反響、對尾水中難降解有機物進一步去除。出水進入復用水池以供反復應用。
所觸及主要污水處置構(gòu)筑物及相關設計參數(shù)見表3。
3.3 運轉(zhuǎn)結(jié)果
經(jīng)過對H2O2、FeSO4以及酸堿藥劑等投加量的有效控制,將“芬頓氧化+絮凝沉淀”體系中H2O2、FeSO4的質(zhì)量濃度和pH分別維持在210、185mg/L和3.5,雖然實踐運轉(zhuǎn)過程中水量、水質(zhì)存在著較大動搖(水量綜合變化系數(shù)Kz=1.96、COD在350?500mg/L變化),但系統(tǒng)絮凝沉淀池最終出水COD根本上能穩(wěn)定≤80mg/L,滿足GB16171—2012的排放請求。
四、結(jié)論
以某焦化廠的二級處置尾水為對象,采用“芬頓氧化-絮凝沉淀”組合工藝,研討了該組合工藝對焦化廠尾水中COD的處置效果,并對影響COD去除效果的H2O2投加量、FeSO4投加量以及pH實行了剖析,在進水COD滿足設計請求(<500mg/L)的前提下,優(yōu)化運轉(zhuǎn)條件:H2O2、Fe2+的質(zhì)量濃度分別為210、185mg/L,pH為3.5。在此條件下,系統(tǒng)出水COD低于80mg/L,可以滿足GB16171—2012的相關請求。