焦化废水处理技术进展与发展方向

焦化作为传统煤化工产业发展迅速,而我国焦化企业大多分布在相对较缺水的华北地区,所以焦化废水的有效处理对焦化行业的持续稳定发展具有重要作用。从焦化废水的来源与水质特点着手,论述了焦化废水处理技术的研究进展,指出目前焦化废水处理技术存在的不足,并对其发展方向进行展望。焦化废水具有产生量大、有机污染物浓度高、处理难度大等特点,是典型的难处理工业废水。国内焦化企业对预处理工段重要性的认识相对比较淡薄,目前传统的预处理技术仍占主导地位,效率低、能耗高、二次污染等问题突出,但磁分离技术在今后的预处理工段会得到进一步应用;生化处理工段主要延用20世纪发展成熟的厌氧、缺氧、好氧技术,其发展成熟且效果理想因此被普遍采用,但生化处理技术对水质要求较高,尤其废水中的碳氮比(C/N)、有机碳源浓度等因素更是决定了生化处理的最终效果,生物强化技术及膜生物反应器未来将会有较大的发展与突破,厌氧技术因其能量利用率高再次引起广大学者关注,厌氧技术的应用有利于构建理想型的现代废水处理工厂;深度处理工段主要解决生化出水不达标的问题,在“零排放”工艺中对过膜水质有较高要求,所以深度处理工段为更精细、更针对性地降解一些有机物,高级氧化技术作为新兴的处理技术发展迅速且逐渐被更多焦化企业采用。研究表明,将多种处理技术进行优化耦合产生的协同作用可进一步加强处理效果而使焦化废水达到排放或满足回用标准;随着环保政策的日益严格、废水“零排放”的普及、企业可接受的处理成本以及焦化废水的水质特点等因素共同决定了以高级氧化技术、膜分离技术等相对成熟的深度处理技术的耦合连用将是今后发展的重点方向;提高资源回收利用率、提高处理能力与效率、降低能耗与运营成本将成为焦化废水处理的发展趋势。在焦化废水处理过程中膜分离技术得到广泛应用的同时会产生高浓度的含盐废水,含盐废水的有效处理关系到分盐产品的纯度,若不能有效处理浓盐水中的有机污染物会增加后续工段的处理成本甚至产生污染环境的危废,所以对高浓盐水的有效处理也是科研界亟待解决的焦点问题。

粉煤灰掺杂MnO2催化臭氧氧化高盐废水中化学需氧量研究

为实现煤化工高盐废水的有效处理,各种高级氧化技术均得到深入研究,非均相催化氧化技术有效且前景广阔,因此臭氧氧化的非均相氧化技术得到长足发展,而高效催化剂的开发至关重要。采用水热合成法制备了活性组分MnO2,通过掺杂成型技术制备了颗粒状固体催化剂,通过X射线荧光光谱(XRF)、扫描式电子显微镜-X光微区分析(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、Zeta电位分析等表征技术对催化剂进行分析。结果显示,催化剂以硅、铝、钙的氧化物为主体,以二氧化锰为主要活性组分的混合型多层催化剂,催化剂表面形态较好且具有较好的孔道结构。催化臭氧氧化高盐水中化学需氧量降解试验中,探讨了臭氧投加量、催化剂投加量、初始pH等因素,结果表明,在臭氧投加量为10 mg/L、催化剂投加量为100 g的条件下反应60 min后,高盐水的化学需氧量去除率为60%左右,反应体系最优的酸碱度在催化剂等电点附近。反应机理研究中,通过添加PO^(3-)_(4)证明了表面的酸性位点为有机物降解的活性位点;加入对苯醌体系的化学需氧量降解率仅45%左右而加入叔丁醇反应体系可实现55%的化学需氧量降解率,因此通过添加不同种类的自由基抑制剂证明了·O^(2-)_(2)对化学需氧量降解的贡献远大于·OH;无机阴离子的加入对反应效果的影响结果不一致,Cl^(-)、HCO^(-)_(3)的加入浓度为1000 mg/L时催化效果会下降5%以上,说明自由基捕获剂类的阴离子会显著降低COD的降解率。

霉菌在煤化工废水处理领域的应用与展望

煤炭清洁利用是实现碳达峰、碳中和的重要路径,而煤化工生产过程会产生大量难处理的煤化工废水。传统的水处理以预处理-生化处理-深度处理为主要的工艺路线,在生化处理工段主要依赖于微生物的代谢作用降解有机物,而霉菌在生物降解、重金属吸附等方面具有绿色、无污染等优点且可被用于煤化工废水处理工艺,但霉菌在水处理技术领域的研究有待进一步加强。简介霉菌对水中污染物中不溶或难溶固体颗粒、芳香族大分子有机物、高分子有机物等的降解作用,从吸附机理、不同霉菌对不同离子的吸附性能以及影响霉菌吸附的因素等方面剖析霉菌对水中金属离子的吸附作用,总结目前存在问题并展望未来可能的发展方向。由霉菌在煤化工废水处理中应用综述可知:目前对于霉菌作用效果的影响因素大多还停留在单一变量的研究,为进一步探究霉菌在水处理中可工业化应用的工艺条件,应进行煤化工废水综合处理性能的探究测试,对霉菌作用效果的影响因素有待进一步深入研究;煤化工废水水质的复杂性制约了霉菌的实际应用,将霉菌处理与高级氧化工艺及活性炭吸附等工艺耦合可进一步提高水质处理的效果。针对不同的煤化工废水可增强针对性研究,如霉菌处理焦化废水应增强杂环化合物的降解能力研究,可针对性地培养能够高效降解酚类物质的霉菌以处理气化废水,可针对性强化霉菌的降解能力以处理液化废水。

臭氧催化氧化深度处理亚麻生产废水实验研究

对亚麻生产废水生化出水进行了臭氧催化氧化实验研究,研究了不同类型催化剂、催化剂投加量、初始pH以及臭氧溶解段高度对COD去除率的影响,同时研究了催化氧化过程废水B/C的变化。实验表明:γ-Al2O3基催化剂较陶粒催化剂有更好的催化效果,最佳反应条件为:pH 8.2(原水pH),催化剂575 g,反应时间约60 min,臭氧溶解段高度40 cm,COD去除率可达到67.21%,催化氧化反应10 min时废水B/C达到最高值0.25,可联合臭氧催化氧化和生化工艺深度处理亚麻废水以降低处理成本。

非常规天然气采出水处理现状及建议

介绍了非常规天然气采出水水质特点与回用要求,分析了预处理、二级处理、脱盐处理等单元的技术研究进展与潜在问题。分析认为:非常规天然气采出水水质复杂,呈现高COD、高TDS、高硬度、高氯化物等水质特征;针对有机物脱除难题,需进一步开发耐盐催化氧化技术、耐盐生化技术和高效抗污染膜浓缩新工艺;脱盐处理等单元应通过高级氧化工艺进一步降低有机物含量,促进浓缩结晶系统的稳定运行和结晶盐的资源化。

不同功能基团的有机盐作为低相对分子质量凝胶因子对原油的成胶性能

低相对分子质量凝胶作为治理原油泄漏的材料具有一些优异的性能,但其在水油相中的成胶规律仍不明确,本文以有机酸及有机胺为原料设计合成了一系列有机盐。通过核磁共振波谱仪(NMR)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和倒挂实验等技术手段表征了有机盐的结构和成胶性能。结果表明,有机盐A3C3(A3:肉桂酸; C3:月桂胺)在室温下能使原油形成稳定凝胶,成胶溶度为质量分数6%,该分子在溶剂中自组装形成树枝状三维网状结构。凝胶的形成需要分子间π-π堆积作用、氢键、静电作用和范德华力等多种作用力协同作用,分子间的π-π堆积作用有利于凝胶的形成,含有多个苯环的凝胶因子更易在芳香族溶剂中形成凝胶。这些成胶规律对处理原油泄漏的低相对分子质量凝胶因子的设计合成具有实际的指导意义。

非均相催化臭氧氧化有机物降解机理的综述

高级氧化技术(AOPs)作为具有重要应用前景的废水深度处理技术,逐步成为水处理领域研究的热点,非均相催化臭氧氧化技术凭借无污染、矿化度高、臭氧利用率高等优势备受关注。文章综述了常见的催化O_(3)氧化废水中有机物的反应机理,反应机理可分为自由基机理及非自由基机理。结合前期的研究成果可发现:催化剂表面的晶格缺陷、表面氧含量及表面氧性质对催化性能具有重要影响,且不同价态金属转换过程中会伴随晶格氧与晶格缺陷的转换,晶格氧与氧空位的生产及复原不仅影响催化氧化的效率还与催化剂的寿命有直接关系。讨论了非均相臭氧催化氧化反应催化剂的发展趋势,对今后本领域的研究提出建议,为进一步改善催化剂的性能及工程实践应用提供理论参考。