焦化废水中有机污染物的混凝去除作用机理探讨
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摘要：把握焦化废水中有机物的特性,提高其去除率一直是工业水处理领域的技术难题。
中图分类号：X703文献标识码： A
前言：
1对有机污染物的混凝去除规律
混凝烧杯搅拌实验例如：在DBJ―623电子定时变速搅拌机上进行。废水水样取自焦化厂A/O生化阶段沉淀池出水,用聚乙烯塑料桶储运。废水水样呈深褐色,有酚臭味,悬浮物含量很低,经分析CODCr为245.9 mg/L,色度1 500倍,pH为6.93。实验时,取上述生化出水1 000mL,加入一定量的焦化废水专用混凝土剂,先110 r/min快速搅拌1min,再50 r/min慢速搅拌5 min,静沉60 min后于液面下3 cm处吸取部分上清液分析CODCr和色度。混凝pH通过在快速搅拌过程中投加一定量的石灰乳来调节。
见图分别反映了混凝剂在不同投加量和混凝pH下对CODCr和色度的去除效果,CODCr和色度去除率随混凝剂投加量的增加而不断增大,有效投加量高达600 mg/L时仍无下降趋势。这一现象表明,焦化废水专用混凝土剂对有机污染物的主要去除机理不是压缩双电层和吸附电中和,而可能是其他机理,如絮体吸附、络合沉降等。一般以压缩双电层和吸附电中和为主要去除机理的混凝体系
中,往往存在一最佳投加量范围,超过此范围后,去除结果因电荷反转会逐渐下降, 说明混凝剂对两者的去除机理是基本一致的,都是对水中有机污染物的去除结果。
混凝pH为6.2
混凝剂有效投加量为300 mg/L
2.有机污染物的去除机理
焦化废水中的CODCr和色度主要是由废水中的有机污染物造成的。GC/MS分析结果表明,A/O生化阶段的出水,在混凝处理前,共检出有机物73种(以色谱峰面积含量在0.2%以上计),这些污染物主要由一些结构复杂难以被生物降解的芳环、杂环类化合物及其衍生物构成,有些是焦化废水原水中存在,另一部分则可能是在A/O生化过程中产生的。混凝处理后,废水中的有机污染物的浓度大大降低,各类有机污染物由于分子结构和官能团的不同,混凝去除效果差别很大,它们按大类分的去除情况列于表,含量较高且有代表性的几种有机物的去除情况整理表。
混凝处理前后焦化废水中的主要有机物分布情况
3.采用优化污泥驯化方法
焦化废水中众多的有机物诱导生物产生的酶是不相同的,有机物A诱导产生的酶可能对有机物B的降解产生促进或抑制作用。这种相互作用在某些情况下有利于它们的降解。如果掌握了焦化废水中各种有机物对所驯化污泥的生物降解性能,可以对污泥驯化进行优化。
4.传统生物方法的改进
许多实验证明,喹啉、吲哚经厌氧酸化后对好氧生物的初期抑制作用消失,吩噻嗪经厌氧预酸化后,对好氧生物的抑制作
用解除,联苯、三联苯、吡啶、咔唑经厌氧酸化后好氧生物降解性能显著提高。
1）A/O处理工艺
一般厌氧处理后不能达到排放标准,因而需要好氧处理作为后续处理工艺,即A/O工艺。该法较之活性污泥法去除效率有较大提高,但水力停留时间较长,对于焦化废水中难降解有机物去除效果不太理想。
2）A-A/O与O/A/O处理工艺
A-A/O(厌氧-缺氧/好氧)工艺处理焦化废水有机污染物效果显著。对出水中喹啉、吲哚、吡啶、联苯等典型的难降解有机物研究表明,吲哚的去除率达90.2%,出水NH3-N、COD均能达标。
3）生物固定化技术
生物固定化技术是指利用化学或物理手段将游离的细胞(微生物)或酶定位于限定的空间区域,并使其保持活性和可反复利用的一种基本技术。采用固定化细胞技术有利于提高生物反应器内原微生物细胞浓度和纯度并保持高效菌种,其污泥量少,利于反应器的固液分离,也利于除氨和除去高浓度有机物或某些难降解物质。
5. 新技术的应用
（1）超临界水氧化法
超临界水指温度高于临界温度374.3°C,压力大于临界压力22.1MPa时的水,该法在80年代初由美国学者Modell[9]提出,在很短的时间内,废水中的99%以上的有机物能迅速被氧化成H2O、CO2、N2和其它无害小分子。它较之其它废水处理技术有着独特的优势。在国外,此项技术受到了特别的重视,在国内,该项研究尚处于起步阶段。实验表明,苯酚在超临界水中可以有效、彻底地氧化分解,在较高的温度和较长的停留时间条件下,苯酚的降解率可达99.6%。
（2）超声波法
近年来的研究表明[12],包括卤代脂肪烃、单环和多环芳烃及酚类物质等都能被超声波降解。超声波的频率和通氧量是影响有机
物降解的主要因素。如日本学者So Kouchi等采用可调的辐射超声波对苯酚进行降解表明,200kHz频率最有效。处理时通氧气效果最好,其次是空气、氦气、氮气。苯酚在超声波辐射下的降
解类似于臭氧氧化过程。Mizera等人在电解氧化处理含酚废水时发现,当没有超声波时,只有50%的酚被降解,当使用25kHz,104/W・m-2的超声波处理时,酚的去除率达80%。
焦化废水是含芳香族化合物和杂环化合物的典型废水,焦化废水中苯酚类及苯类属易降解有机物,吡咯、萘等属于可降解有机物,吡啶、咔唑等属于难降解有机物。含有的主要有机物苯酚、喹啉、苯类、吡啶、吲哚、萘等类别众多而且含量差别很
大,苯酚类及其衍生物占很大的比例。这些有机物毒害作用较大,其化学结构具有较高的稳定性,难以降解。
因此：各有机污染物的去除率与其分子结构密切相关,易在氢氧化物絮体上吸附或具有络合基团且无空间位阻的有机污染物,易被混凝去除。
参考文献：
[1]葛文准,等.焦化废水生物处理技术研究[J].上海环境科学,
1992,11(4):7～10.
[2]孔令东,姜成春.焦化废水的处理及废水中有机污染物的测定
[J].环境工程,1994,12(4):3～6.
[3]李春杰等SMSBR去除焦化废水中有机物及氮的特性.中国给
水排水,2001,17(5):6～11.