废水处理生物出水中COD构成的解析——以焦化废水为例

以焦化废水为例,采用连续过滤及化学分析的方法考察了悬浮组分、胶体组分及溶解组分对生物出水残余COD的贡献,并结合紫外-可见光谱和GC/MS图谱定性解析各形态组分的有机构成特征,构建了一种废水生物出水COD构成解析的评价方法.实验结果显示,焦化废水生物处理出水中悬浮态和胶体态组分对残余COD的贡献分别占COD总量的25.9%—46.3%和18.7%—44.4%,建议优先考虑采用混凝沉淀工艺去除约35.0%—45.0%的COD,使处理出水基本能够达标排放;溶解组分的COD占COD总量的24.6%—40.7%,其中4.3%—15.8%的COD由硫化物、硫氰化物等还原性物质贡献,其余部分主要由链状烃类、酯类及醇类等溶解有机组分贡献,建议采用氧化或吸附工艺进行处理,以满足更高的出水水质要求.     

焦化废水中溶解性有机物组分的特征分析

焦化废水是典型的具有复杂有机质的工业废水,其复杂的有机构成制约了水处理的水质达标,且可能对排入水体构成危害.为了探明其溶解性有机物的组成,采用XAD-8大孔树脂将焦化废水中的溶解性有机物分为亲水性组分(HIS)、疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)和疏水中性组分(HON),分析了各组分的溶解性有机物(DOC)、紫外-可见光谱、色度,并采用GC/MS对各组分中有机物进行定性分析.结果表明,焦化废水中的有机物主要为HIS和HOA组分,其DOC含量分别占总DOC的44.3%和32.4%;焦化废水在200—250 nm和300—400 nm范围内有特征吸收峰,且吸收光强度顺序为HIS>HOA>HON>HOB;焦化废水的色度主要由HOA和HON构成,其在525 nm和436 nm处的吸光度分别占焦化废水吸光度的42.9%(HON)、42.1%(HON)和21.4%(HOA)、15.8%(HOA);焦化废水中亲水性物质主要是苯胺、苯酚、喹啉、异喹啉,疏水酸性物质中主要是各种甲基取代的酚类物质,疏水碱性物质主要是各种胺类和含氮杂环化合物,疏水中性物质主要是吲哚及其衍生物.     

化学沉淀结合Fenton法预处理脱硫废液的原理与效果分析

脱硫废液因含有高浓度氰化物、硫氰化物、硫化物等有毒组分而影响焦化废水处理的生物工艺.以焦化企业产生的实际脱硫废液为研究对象,选用化学沉淀-Fenton氧化的串联方法尝试预处理及分析方法的可行性,通过单因素实验,考察了硫酸亚铁投加剂量、反应前后溶液pH值、反应时间3种条件对脱硫废液中总氰及易释放氰去除效果的影响,在优化条件下对经硫酸亚铁沉淀后的脱硫废液残液进行Fenton氧化实验.结果表明,当硫酸亚铁投加量为理论值的1.2倍,H2O2投加量为COD当量的0.3倍时,可使脱硫废液的COD去除率达到76.65%,使初始浓度分别为327.7、704.6和2087.3 mg.L-1的氰化物、硫氰化物及硫化物基本得到去除,为后续生物处理创造了有利条件.化学沉淀结合Fenton法是脱硫废液预处理效率高且实用的方法.     

PbO2/Fe双阳极耦合促进焦化废水除碳脱氮

传统单个PbO_2阳极用于污染物去除存在降解效率较差、能耗高的问题,本文构建了PbO_2/Fe双阳极体系,通过耦合电氧化技术和电絮凝技术实现对焦化废水同步除碳脱氮.研究发现,双阳极体系下6 h电解使得化学需氧量(COD)和总氮(TN)去除率分别达到50.3%±6.2%和34.9%±4.2%,高于单PbO_2阳极体系(21.9%±3.4%和21.1%±5.3%)和单Fe阳极体系(11.0%±1.2%和12.1%±3.1%).COD和TN去除速度与施加在两个阳极上的电流大小直接相关.采用焦化废水中主要污染物如苯酚、硫氰酸盐、氨氮进行配水实验时发现,Fe阳极加入不仅起到了电絮凝作用,还可以促进氧化反应的发生,提高了反应速度.从体系中氯离子、pH变化情况及电子自旋共振光谱结果可推测,Fe阳极释放出来的Fe(Ⅱ)与PbO_2阳极氧化氯离子产生的ClO~-发生类Fenton反应,生成强氧化性物质作用于污染物氧化降解.     

硅酸钙吸附法预处理焦化废水中COD和NH3-N

焦化废水是一种典型的含有高污染、难降解有机物的高浓度工业废水,生物处理是目前处理焦化废水的核心技术.由于焦化废水高浓度污染物对微生物活性产生抑制作用,经生物处理后其COD及NH3-N等指标仍很难达标.因此,在进入生物处理系统前往往采用物理法或化学法对焦化废水进行预处理,使氰化物、COD及NH3-N等难降解物指标得到一定程度的降低,为后续生物处理降低负荷.     

焦化废水尾水中被O3/UV氧化的组分辨析及关键组分动力学

经过生物和化学选择性降解后残留在焦化废水尾水中的多种惰性组分,仍会对人体和水生生态系统构成重大的风险,因此将焦化废水进行深度净化是一个亟待解决的问题.以焦化废水尾水为研究对象,采用自主研制的O3/UV催化氧化流化床反应器,从焦化废水尾水成分出发,对焦化废水尾水能被O3/UV和重铬酸钾氧化的物质构成进行剖析,考察了pH、初始COD浓度对O3/UV氧化焦化废水尾水效果的影响,并对焦化废水被氧化的组分进行模拟动力学的统计性分析.实验表明,O3/UV比重铬酸钾的氧化能力更强,焦化废水尾水中能被O3/UV氧化的成分不仅包括COD,还包括对COD几乎没有贡献的NH4+-N等组分,初始pH=10—11时尾水COD氧化去除效果最佳,初始COD浓度越高,反应速率越大;O3/UV催化氧化焦化废水尾水中COD时符合一级动力学模型,而NH4+-N被O3/UV氧化反应符合零级动力学模型;由于废水中存在SCN-、CN-等含氮物质,被O3/UV氧化后使得NH4+-N浓度呈现先增后降的趋势,NH4+-N浓度达到最大值的时间与废水中含氮物质的含量呈正相关.结果表明,O3/UV催化氧化流化床反应器对焦化废水尾水具有深度处理效果,依赖于污染物组分的还原活性顺序、降解动力学的应用以及流态化的高传质效率.     

高硝氮酒厂废水生物反硝化体系的构建及细菌群落特征

白酒生产过程中伴随高氮废水的产生,其中包含氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)和亚硝氮(NO_2~--N),企业基于现有的曝气等工艺可以去除NH_4~+-N,但却难以有效去除NO_2~--N和NO_2~--N,导致总氮(TN)含量无法达到新标准(TN 20 mg/L),因此高效去除废水中的NO_3~--N和NO_2~--N成为当下的研究热点.采用上流式厌氧污泥床(up-flow anaerobic sludge blanket,UASB)生物反应器驯养活性污泥,形成稳定的微生物群系;筛选得到最佳碳源,构建了生物厌氧反硝化脱氮体系,并通过三代全长16S rRNA测序分析了体系的细菌群落结构.结果显示,在甲醇、乙酸钠、丁二酸钠、葡萄糖、酒厂原水、柠檬酸钠和MicroC多种碳源中,MicroC效果最佳,在处理高硝氮废水(NO_3~--N=531 mg/L)时,添加量为C/N=1.0,出水的NO_3~--N含量小于1 mg/L,NO_3~--N去除率达98%,COD去除率超过90%.该体系中,反硝化前期斯氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)和硫杆菌(Thioclava sp.)是优势种,还原大量的NO_3~--N,而细菌多样性较低;反硝化后期微嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)变成优势种,还原残留的NO_3~--N.本研究表明以MicroC为碳源的厌氧反硝化体系可实现酒厂高硝氮废水低成本且高效率的脱氮处理,物种Pseudomonas stutzeri发挥主要的反硝化作用,结果对反硝化工程有重要的指导意义.(图8表3参30)     

可燃吸附剂从焦化废水中分离潜热实现低能耗工艺的实验研究——以活性炭为例

以活性炭和焦化废水为例,将吸附废水尾水的粉末活性炭(PAC)分离,再吸附原水,从吸附过程和投加量考察COD的去除,运用GC/MS对吸附过程的微观组分进行解析,再进行燃烧热值测定.研究结果表明,针对尾水选择合适粉末活性炭,少量投加即可使出水COD达标排放;吸附尾水时主要去除生物系统难以降解的有机组分,再吸附原水时,对酚类物质、氮杂环化合物以及多环芳烃类都具有显著的效果,表现出非选择性,吸附过程完全受控于高浓度组分;单位废水可提供的热值Qw=(45.990±3.521)×Cm,吸附原水有机物的活性炭,其燃烧热值有显著提高,增量ΔQ由ΔQ=(45.990±3.521)×(Cm-Ce)×V决定.针对高浓度难降解的工业有机废水,上述工艺通过能源回收的方式可实现工程造价与运行费用的显著降低.     

焦化废水缓冲体系的存在证明与集水调节池中水质结构调控

采用FeSO4对焦化废水原水进行pH调节,发现焦化废水原水中存在酸碱缓冲体系,具有很强的酸碱缓冲能力.焦化废水原水pH值约为9.6时,HCO3-、CN-、HS-、S2-、NH3、C6H5O-和胺类等以共轭碱的形式存在,对应的缓冲容量较高;随着pH的降低,共轭碱所占比例逐渐减少,对应的弱酸分布分数逐渐增多,缓冲容量逐渐减小;当pH调节至中性时,pH与pKa值接近,共轭碱与弱酸的分布分数近似相等,废水的缓冲容量有升高的趋势.在调节pH的过程中,由于FeSO4的水解、沉淀与络合作用,在投加量为2.0 g.L-1,反应时间15 min时,焦化废水中的氰化物、硫化物、油分及COD的去除量分别为1.5 mg CN-.g-1、27.3 mg S2-.g-1、15 mg总油.g-1及504 mg COD.g-1,pH影响各种污染物的形态分布而实现水质结构的调控.     

蛋白核小球藻对厌氧发酵沼液净化及资源化利用

以养猪厂厌氧发酵沼液为研究对象,研究蛋白核小球藻对实际厌氧发酵沼液水质净化效果及资源化利用的可行性.结果表明,蛋白核小球藻在初始COD浓度为350 mg·L~(-1)的厌氧发酵沼液中生长最好,培养一个周期(18 d)后获得生物量达到2.75 g·L~(-1),在COD浓度为450 mg·L~(-1)的厌氧发酵沼液中,藻细胞生长受到一定抑制.在最佳初始COD浓度为350 mg·L~(-1)厌氧发酵沼液条件下培养蛋白核小球藻,厌氧发酵沼液中COD、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、磷酸盐的去除率分别为:83%、75%、95%、78%、71%、100%,且获得藻细胞的油脂含量最高,达到藻细胞干重的29%,藻细胞中除了细胞组分脂肪酸外,还积累了其他储备脂肪酸.藻细胞中总饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸所占比例分别为42.6%、57.4%,油脂所含脂肪酸组分碳链长度主要集中在C16—C18.结果表明,利用畜禽养殖厌氧发酵沼液在适当的条件下培养蛋白核小球藻,能够降低沼液中的氮磷,积累碳生成油脂,是一种潜在的养殖厌氧发酵沼液深度处理和资源再利用的途径.