基于天然黄铁矿的类Fenton体系处理焦化废水生化出水的研究

焦化废水经过生化处理后仍含有大量难降解成分,直接外排会导致自然界水体污染。针对经典Fenton反应存在产生含铁污泥、适用pH范围较窄致使其在实际应用中局限性较大的问题,采用天然黄铁矿作为非均相Fenton反应催化剂对焦化废水生化出水进行处理,并以废水中苯酚作为模型污染物探究其氧化机理。结果表明,该工艺可以在较为宽泛的初始pH条件下对废水COD进行有效去除;废水COD的去除速率与黄铁矿的添加量呈正比,高浓度H_(2)O_(2)条件下COD去除速率略有增加,但增加的速度变慢;体系中存在均相和非均相两种催化条件,加入·OH捕获剂后,体系降解效率大幅度降低,证明体系中的主要氧化物种为·OH;苯酚是焦化废水中主要的有机污染物,检测了使用黄铁矿的类Fenton工艺降解苯酚过程中的中间产物,苯酚首先被氧化成对苯酚,随后很快转化为对苯醌,最终被氧化成小分子酸。

焦化废水生物出水中可溶解性有机物的分子识别

焦化废水中可溶解性有机物成分复杂、难生化降解。为从分子层次揭示焦化废水生物出水中可溶解性有机化合物的组成,首先使用二氯甲烷作为萃取剂,通过液液萃取将河北迁安宏奥工贸焦化厂的焦化废水生物出水分离成有机相和萃余相;对有机相进行四组分分离,根据四组分极性的不同,对极性较弱的饱和分和芳香分采用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)分析,对极性较强的胶质和沥青质采用傅里叶变换离子回旋共振质谱结合电喷雾电离源(ESI FT-ICR MS)分析;对极性强的萃余相用固相萃取法得到SPE洗脱物,并进行ESI FT-ICR MS分析。结果表明:饱和分中共检测到120种化合物,焦化废水经生物处理后的难溶解有机物主要为一些分子质量较大的正构烷烃和链烷烃;芳香分中检测到34种化合物,主要检测到较高含量的醇类、酯类和酚类化合物,其中酚类主要是苯酚的烷基取代物;胶质、沥青质和SPE洗脱物分别检测到N_(x)、N_(1)O_(x)、N_(2)O_(x)、O_(x)和O_(x)S_(1)5类主要碱性有机物和非碱性有机物,胶质和沥青质中的化合物类型分布相似,且沥青质中的化合物更加丰富,SPE洗脱物的化合物类型分布与胶质和沥青质差别较大。根据碳数分布和DBE值,分别得到了主要化合物分子的结构,为焦化废水深度处理工艺的优化和改进提供了理论依据。

聚硅酸铁去除焦化废水生化尾水有机物的效能研究

采用共聚法制备聚硅酸铁(PSF)混凝剂,与助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)搭配构成PSF+PAM混凝体系处理焦化废水生化尾水,并与PAC(聚合氯化铝)+PAM混凝体系进行有机物去除性能的对比分析。结果表明,混凝剂质量浓度为1500~3500 mg/L、PAM质量浓度为10 mg/L、初始pH=7.8的条件下,PSF+PAM混凝体系对有机物去除的性能更优;混凝剂质量浓度为3000 mg/L时,PSF+PAM体系对废水COD、色度、UV_(254)的去除率较PAC+PAM体系分别提高了8.53%、3.68%、11.17%。紫外-可见分光光谱分析结果表明,PSF+PAM体系对尾水中单环芳香族化合物、多环芳烃与含氮杂环化合物的去除效果优于PAC+PAM体系;三维荧光光谱表征结果表明,PSF+PAM体系对尾水中色氨酸等类芳香性蛋白质、类富里酸、类腐殖酸的去除效果优于PAC+PAM体系。PSF+PAM体系对焦化废水生化尾水有机物有较好的去除性能。

焦化废水治理技术进展

概括了我国焦化废水治理技术在生物化学转化法、化学处理法和物理化学法方面的研究进展 。

天然磁铁矿/UV/S_2O_8^(2-)对焦化废水中不同种类有机物的去除特性

以过硫酸盐(PS)为中心建立了C(天然磁铁矿)/PS、UV/PS、C/UV/PS氧化体系,分别对焦化废水生化出水进行深度处理,采用超滤膜法和有机物树脂分离方法分别对深度处理前后废水中有机物分子量分布特性及亲疏水性有机物含量变化进行了研究。研究表明:生化出水中含有较多的难降解芳香性有机物,且以分子量(MW)<1×10~3的低分子量有机物为主,其次是MW>100×10~3和10×10~3～100×10~3的大分子有机物。疏水酸和疏水中性组分是废水中的主体有机物,其DOC分别占总DOC的45.88%和32.09%。C/UV/PS相对C/PS、UV/PS氧化效果更好,在原水p H,铁矿石和PS的投加量分别为3 g·L-1和2 g·L-1,紫外光照射功率为300 W条件下,氧化90 min时COD、UV254、DOC和色度的去除率分别为74.9%、93.5%、84.1%和80.1%。从矿化效果来看,C/UV/PS氧化体系对MW>10×10~3的大分子有机物的去除效果显著,深度处理后MW<1×10~3的有机物分子占比增加;该体系对疏水性和弱疏水性有机物去除效果较高,深度处理后亲水性有机物占比增加。

Ti/RuO2-ZrO2电极电解处理焦化废水生化出水

采用热分解法制备了Ti/Ru O2-Zr O2钛基金属氧化物涂层电极,利用扫描电镜、X射线衍射仪等方法对电极的形貌结构和金属涂层物相进行了表征,并以该涂层电极为阳极,经预处理的钛板作为阴极构建了电化学催化反应发生体系以处理焦化废水生化出水。结果表明,在电流密度10 m A/cm^2、p H为7、电解时间60 min、反应温度25℃的优化条件下,焦化废水生化出水经电解处理后COD去除率可达96.2%,TOC去除率达87.0%,UV254大幅下降,原水中杂环类和环烷烃类有机物可降解为单环及简单链状烃类。

焦化废水零排放的工艺研究

介绍了焦化废水经生化处理和深度处理的过程,废水水质可达到回用标准,经综合利用,可以实现零排放。

焦化废水吸附饱和活性炭的超声波再生研究

浸没式超滤配合粉末活性炭工艺对焦化废水二级生化出水进行深度回用处理,饱和的活性炭采用超声波技术进行再生后重复使用,研究考察以自来水、焦化废水二级生化出水做再生介质的情况下,再生时间、超声波频率对活性炭再生效果的影响,结果表明,自来水再生介质下,活性炭可以达到50%左右的再生效果,而利用焦化废水作为再生介质最多只能达到16%左右的再生效果,但通过与自来水配水,可以达到活性炭脱附再生目的,当焦化废水与自来水体积比为1∶3时,再生率可以达到36%左右,在一定程度上降低了活性炭再生的成本。

催化氧化法处理焦化污水生化出水的中试研究

采用ClO_2三相催化氧化工艺对焦化污水二沉池出水的处理进行了中试研究,考察了进水量、供气量、加药量等参数对焦化污水COD处理效果的影响,得出的最佳工艺条件为:进水量0.2 m^3/h,有效催化剂用量0.5 m^3,供气量10 m^3/h,盐酸投加量60 m L/h,氯酸钠投加量30 m L/h。最佳工艺条件下,平均出水COD为44 mg/L,平均去除率为80.3%,能达到国家一级排放标准。

电催化氧化法—活性炭深度处理焦化废水

采用电催化氧化—活性炭处理焦化废水生化出水,研究电流密度、极板数量、间距、活性炭种类等因素对处理效果的影响。在生化出水COD为136.6 mg/L、TOC为56.6 mg/L条件下,当极板数量为2对、间距为1.8 cm、电流密度为20 mA/cm^(2)、反应6 h时,电催化出水COD去除率可达99.7%,TOC去除率为47.87%。相较于椰壳炭,比表面积大的煤质炭对电催化处理出水的吸附效果较好。当煤质炭投加量为20 g/L、反应120 min时,活性炭出水TOC总去除率可达67.88%。煤质炭吸附废水中有机物的过程更符合准二级动力学模型,颗粒内扩散模型反映该吸附是一个复杂过程。三维荧光光谱表征表明,电催化能氧化分解生化出水中部分类腐殖酸物质,活性炭可进一步吸附去除残留的类腐殖酸物质。

芬顿试剂氧化工艺深度处理焦化废水及其出水水质研究

高级氧化和生化处理联用工艺可去除焦化废水生化工艺出水中的有机物,使出水达到排放标准。采用不同的芬顿(Fenton)试剂氧化法对焦化废水生化工艺出水进行深度处理,使用Zahn-Wellens测试对出水可生化进行评价,并利用光谱分析法研究氧化后溶解性有机物的特性。结果表明:在初始pH为5时,紫外Fenton试剂氧化法比传统Fenton试剂氧化法和非均相Fenton法具有更优的化学需氧量(COD)降解去除效果和生化性改善效果,反应60 min后COD去除率为72%。Zahn-Wellens测试显示,紫外Fenton试剂氧化处理30 min后采用生化处理工艺能实现废水COD指标达到排放标准的目标,且处理费用相对较低。经过紫外Fenton试剂氧化,废水中分子量小于1 kDa的有机物总有机碳(TOC)占比从59%增至76%,疏水性有机物含量从71%降至29%。废水中疏水大分子有机物向亲水小分子有机物的转化是废水可生化性提高的重要原因。

活性碳纤维活化过一硫酸盐深度处理焦化废水

采用活性碳纤维(ACF)活化过一硫酸盐(PMS)深度处理焦化废水生化出水。采用单因素实验考察了PMS浓度、ACF质量浓度和初始pH对焦化废水生化出水中的COD和色度去除效果的影响,并采用响应面法优化了反应条件。实验结果表明,在PMS浓度为18.3 mmol/L、ACF质量浓度为4.2 g/L、初始pH为5.3的条件下,焦化废水生化出水中COD和色度去除率分别为85.3%和92.0%。ACF可有效吸附水中污染物,ACF表面起到催化作用的活性点位是碱性官能团,且经过4次重复使用对焦化废水仍能保持一定的处理能力。三维荧光光谱分析结果表明,ACF-PMS体系可有效去除水中的类富里酸和类腐殖酸物质,并降解大部分芳香蛋白类物质。

铁碳微电解处理焦化废水生化出水有机质的去除机制

为解决炼焦工业原有废水处理工艺难于达标排放问题,研究了市场成品铁碳微电解填料在处理焦化废水生化出水中有机质去除机制,结果表明,铁碳微电解填料可有效去除COD和TOC,经120 h处理,可去除72.4%±4.4%的COD和69.8%±4.5%的TOC。UV254和SUVA随停留时间延伸不断降低,表明有机质在持续从难降解形态向易降解形态转变,直到彻底氧化。三维荧光光谱及傅里叶红外光谱分析显示,原生化出水中丰富的三环或低于三环的芳香族类化合物在前12 h便可迅速分解转化;在经120 h微电解作用后,残留在水体的物质主要是五环以上的芳香族化合物和腐殖酸,及少量的卤代物。

焦化废水生化出水深度处理技术研究

介绍了一种采用臭氧催化氧化与电吸附相结合的方法对焦化废水二级生化出水进行深度处理系统,利用臭氧氧化去除废水中的有机物,电吸附除盐的同时进一步去除有机物,出水满足循环冷却系统用水水质标准。

Fenton法深度处理焦化废水二级生化出水的应用研究

研究在焦化废水A^2/O工艺处理的基础上,选用Fenton法对其二级生化出水进行进一步深度处理,通过分析不同因素对深度处理效果的影响,筛选焦化废水深度处理的最佳方案。实验研究表明:pH值调节为3,H_2O_2投加量2.0 mL/L,Fe^(2+)投加量0.24 g/L,在40 ℃条件下恒温反应120 min可达到最佳处理效果,COD、氨氮去除率分别为59.84%、52.33%,处理后指标均满足GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》排放要求。因此,Fenton法深度处理二级生化出水对于焦化废水的达标排放具有较高的应用价值。

焦化废水生化处理出水深度处理及回用

随着我国经济的不断发展,我国工业生产的数量越来越多,其中有很多工厂在生产过程中会产生焦化废水,不对其进行处理的话就会对环境产生严重的污染。很多工厂都会将焦化废水进行生化处理,但是处理之后废水中的悬浮物、有机污染物有机含盐量等还是比较高,难以根除,就需要对其进行深度处理,处理完毕之后才能向其回用,起到降低环境污染和节约资源的作用。本文主要对焦化废水生化处理出水深度处理的方式进行简要的探析,并且对其回用存在的问题提出解决建议。

焦化废水生化出水深度处理试验研究

采用臭氧-活性炭工艺对焦化废水生化出水进行深度处理试验。结果表明:臭氧-活性炭工艺对焦化废水生化出水具有良好的深度处理效果。在空气流量为75 L/h,臭氧浓度为100 mg/L,pH=10.5,反应时间为30 min的最佳试验条件下,当深度处理进水水质ρ(COD)=156.5 mg/L、色度=110倍时,其去除率分别为69.65%和92.27%,出水COD和色度的平均值分别为47.50 mg/L和8.50倍,均达焦化废水排放新标准。

AA-OO法处理焦化酚氰污水的操作实践及优化

焦化酚氰污水因其成分复杂、毒性大、难于生物降解,是世界公认的最难处理废水之一。以山东钢铁集团济南焦化厂为例,介绍了酚氰污水来源及AA-OO废水处理工艺流程。投产之初,因在工艺、操作等方面存在诸多问题,出现了多次硝化菌受抑制现象,该厂对存在的问题进行了认真梳理及剖析,并采取了针对性的措施。优化结束后,整个工艺运行稳定,出水指标达到炼焦行业污染物排放标准,运行成本也有明显下降,取得了较好的效果,其成功经验值得焦化同行的借鉴。

焦化废水臭氧催化氧化深度处理及应用

为适应新的环保要求,进一步提升焦化废水的处理水平,对攀枝花某厂焦化废水处理系统进行了升级优化改造,采用臭氧催化氧化工艺技术对废水进行深度净化处理,通过对进水悬浮物、硫氰化物影响和水力停留时间的优化,系统运行处理能力得到大幅提高,出水水质优于《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171—2012)直接排放标准,其中氨氮≤1 mg/L,COD≤70 mg/L,多环芳烃和苯并芘去除效果明显,色度明显改善且无异味,工业运行效果良好。