焦化废水处理工程运行能耗的单元解析模型——以OHO流化床工艺为例

焦化废水产生于煤炭的不完全气化过程,其水质成分复杂,处理工艺技术单元多、水力停留时间长且存在多指标目标,处理过程需消耗大量能量,从若干工程实践中发现,影响焦化废水处理工程运行能耗的因素主要包括水质特性、工艺流程、运行时间、设备状况等,系统分析这些因素对运行能耗的贡献,了解耗能规律并模型化,可为焦化废水处理工程设计提供节能依据.本研究以好氧/水解/好氧(OHO)流化床工艺为核心的实际焦化废水处理工程为案例,根据耗能设备、处理目标和单元功能不同将整个处理工程分解为气浮、废水输送、泥渣输送、鼓风曝气、混合、脱水、加药、公用的8个耗能系统,分别分析各系统的耗能因子,建立模型,加权得到总能耗模型;然后分别用HRT(停留时间)法和24 h法计算能耗值,与实际24 h读表电耗值相比较评价模型的准确性.分析结果表明,焦化废水处理工程总运行能耗与进水水量、污泥量、溶解氧、硝化液回流比、进水COD、进水总氮浓度的相关性强;HRT法与24 h法得到的能耗值与实际24 h读表能耗值呈显著线性关系,R2分别为0.93和0.97,相对误差分别为4.28%~19.18%和3.45%~8.94%,模型分析值与工程实测值吻合度比较好,表明模型准确可靠.因此认为,基于耗能单元系统建立的工程系统总能耗模型可以用于预测因水质特性、工艺流程、设备条件等变化的实际工程运行总能耗,得到了建立焦化废水处理工程单元解析模型的系统性新方法.     

柚子皮生物碳质对4-氯硝基苯的吸附动力学及吸附平衡特征

考虑到水环境或工业废水中低浓度、低溶解度有机氯化物的普遍存在,拟构建仿生吸附原理分离低剂量组分,选用柚子皮为生物质代表,在炭化温度为600℃的条件下制备生物碳质吸附剂,考察4-氯硝基苯(pCNB)的吸附特征数据,通过观察等温吸附模型和吸附动力学方程,分析了可能的吸附机理。研究结果表明,实验在25±1℃条件下,当初始浓度为35 mg/L,pCNB的吸附去除率为85.88%,吸附过程分成2个阶段,第1阶段为物理吸附,第2阶段为化学吸附,8 h达到吸附平衡;吸附反应符合二级动力学方程(R2=0.999),动力学参数k2为1.450 g/(mg.h),平衡吸附量qe为30.06 mg/g;吸附等温线结果表明,生物碳质对pCNB的吸附可以用Langmu ir模型很好描述,表面吸附在生物碳质对pCNB的吸附过程中占主导地位,柚子皮生物碳质对pCNB的最大吸附量达到64.52 mg/g,是从低浓度含pCNB废水中去除目标污染物的廉价与良好吸附剂。     

焦化废水生物处理尾水的活性炭吸附及条件优化研究

国内焦化企业废水生物处理尾水中COD、色度等指标超标的现象大多是由残留的难降解有机物造成的。针对这种现象,通过采用不同种类和孔结构的活性炭、改变炭表面化学性质、优化吸附环境3种方式对生物处理尾水中的COD成分进行强化吸附,考察炭型、表面化学性质及pH值等因素的影响,以明确焦化废水吸附法深度处理的合理炭型及其优化的条件。把已稳定运行的1 320 m3/d处理规模焦化废水A/O/H/O工艺实际工程生物处理尾水作为研究对象,试验了13种活性炭品种的吸附去除COD及色度的效果,发现甲基蓝值和丹宁酸值大的炭型其吸附容量高;而某一种炭样的吸附特性实验中,不同化学改性时表面酸性官能团含量少的活性炭有利于提高其吸附容量,低pH值条件的吸附能力高于碱性条件,曝气混合方式能够缩短吸附平衡时间。经过优选的活性炭在适宜的反应条件下能够将焦化废水生物处理尾水中的COD值及色度值分别降低至60 mg/L及20倍以下,在较低的运行费用条件下使出水达到工业循环冷却水的水质要求。     

焦化废水A/O2和A/O/H/O处理工艺中多环芳烃的削减行为分析

多环芳烃(PAHs)是焦化废水的特征污染物,不同的焦化废水处理工艺会影响其归趋行为与削减量.基于此,本文追踪了焦化废水厌氧/好氧/好氧(A/O~2)和厌氧/好氧/水解/好氧(A/O/H/O)处理工艺中PAHs的分布行为,使用气质联用色谱(GC-MS)检测并分析了两种工艺中各单元反应器内废水及污泥样品的PAHs浓度,通过通量衡算,评估工艺系统处理效果的差异性.结果表明,两种工艺的前置A厌氧池对PAHs的削减不明显,PAHs在A池富集的浓度远高于O池及H池,低环PAHs经水相从A池进到O池后得到有效降解,高环PAHs则大部分富集于污泥相中,风险比较大,应该区别处理;A/O/H/O工艺对低环的PAHs生物削减率略高于A/O~2工艺,对4环以上的PAHs,A/O/H/O则表现出更明显的降解有效性,理解为A/O/H/O工艺的H池促进了大分子有机物的水解,对PAHs具有针对性.综合研究结果认为,A/O/H/O工艺表现出比A/O~2更明显的降解PAHs的优势.     

吹脱法预处理焦化废水中氨氮的条件试验与工程应用

针对焦化废水中氨氮对后续生物处理严重冲击的问题,利用实际废水作为研究对象,在试验规模的反应器中研究了废水温度、气液比、吹脱时间和pH值等参数对氨氮吹脱去除率的影响。利用所建立的优化操作条件在70m3/h规模的实际焦化废水处理工程实践中,对氨氮的处理效率稳定在68%~85%。对后续生物处理过程基本不构成影响。     

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.     

Fenton试剂处理废水中各影响因子的作用机制

以洗胶废水为研究对象初步研究了 Fenton试剂处理有毒有机废水时各影响因子的作用机制 ,通过正交实验确定了 Fen-ton反应各种影响因子的最佳操作条件为 :[H₂O₂]=0.2 mol· L^-1、[Fe²⁺]=40 mmol· L^-1、反应温度 85℃ ,反应时间 60 min、反应体系的 pH值为3左右 .此条件下废水 COD的去除率普遍大于 80% .试验发现紫外光和配体络合物可提高 Fenton试剂对有机物的降解能力 .在各影响因子与 COD去除率的关系曲线基础上 ,分析了混合废水中各影响因子的作用机理和综合反应机理的关键及控制步骤 ,提出了改进的思路 .     

焦化废水厌氧生物降解影响因素的识别

基于一系列焦化废水处理实地工程考察而尚未发现高浓度焦化废水厌氧产甲烷成功案例的实际问题,以广东韶钢焦化废水工程中COD为(4100±200)mg·L~(-1)的原水为研究对象,通过检测COD、TOC和苯酚等关键水质指标浓度变化及气体产量,以浓度梯度稀释的方法考察影响焦化废水厌氧降解的因素及其浓度阈值,主要涉及硫氰化物、苯酚、硫化物和氰化物,同时分析碳源结构改变所带来的厌氧降解特性的变异.结果发现:在pH为(7.0±0.5)、温度为(35.0±0.5)℃的条件下,当焦化废水COD被稀释至1500~1800 mg·L~(-1),接种活性污泥,能够检测到厌氧产甲烷的现象;在COD稀释至1800 mg·L~(-1)左右的焦化废水中分别投加不同浓度的硫氰化物、苯酚、硫化物和氰化物时,发现其单抑制浓度分别处在500~1500、1100~1250、200~250和30~40 mg·L~(-1);向未解除抑制的焦化废水(COD为2100 mg·L~(-1))中投加等COD浓度的乙酸钠、葡萄糖和甲醇3种常用的工业碳源改变原有的碳源结构时,发现乙酸型产甲烷菌的活性被抑制,而氢营养型产甲烷菌的活性并没受到明显抑制.上述研究结果说明,高浓度焦化废水难以厌氧降解,抑制因素的解除可以使厌氧菌激活,其中,氢营养型产甲烷菌较乙酸型产甲烷菌能够耐受更高的毒性物质浓度阈值.     

焦化废水原水中有机污染物的活性炭吸附过程解析

以焦化废水原水作为研究对象,采用粉末活性炭作为吸附剂,考察活性炭投加量、温度、pH及反应时间对废水中主要有机污染物去除的影响规律,结合UV-Vis吸收光谱及GC/MS对吸附过程中有机物组分的变化进行定性和半定量分析.结果表明,在最佳反应条件即活性炭投加量6g·L-1,温度30, pH=9,反应时间20min的情况下处理废水有机物去除率大于70%,原水中检测出的56种有机物中的45种被去除,如长链烷烃、多环芳香族及氮杂环化合物等的浓度降至检测限以下,剩余的11种有机物中苯胺、苯酚、吲哚、乙酸-2-甲基苯酯的去除率分别达到63.5%、42.6%、88.1%、28.1%,甲苯酚(邻、间)和二甲苯酚(5种)去除率在70%和85%以上.结果分析表明,多组分有机污染物共存体系的焦化废水活性炭吸附过程中,多环芳香族和氮杂环等弱极性且-ΔG°较大的大分子有机物优先被吸附且吸附容量大,构成了快速吸附过程;而苯胺、苯酚等强极性且-ΔG0较小的小分子单苯环有机物则表现为弱吸附过程.     

三相流化床中人苍白杆菌与硝化菌对苯胺废水的共基质降解

将人苍白杆菌(Ochrobactrum anthropi)降解苯胺的过程与硝化反应相结合,在三重环流三相流化床中实现共基质降解,充分降低废水中的苯胺和苯胺降解过程中产生的NH4 -N.以自行研制的聚氨酯填料为载体,研究了流化床内苯胺、DO以及NaHCO3等对该共基质降解过程的影响.挂膜过程中苯胺质量浓度下降和NH4 质量浓度上升,证明了此过程中人苍白杆菌生物膜优先形成,而且NH4 质量浓度先增后降反映了人苍白杆菌生物膜的形成为硝化菌生物膜的形成创造了条件.通过苯胺对硝化菌的抑制性实验发现,苯胺质量浓度从100 mg/L下降到4 mg/L的过程中,其对硝化菌的抑制作用由强变弱.当苯胺质量浓度小于4 mg/L时,对硝化菌无抑制作用.其中亚硝化细菌比硝化细菌活性恢复更快,表明硝化菌比亚硝化菌对苯胺的毒性抑制更为敏感.流化床高效的传氧能力可以改善硝化细菌摄O2的条件.DO 2～3 mg/L,pH=7.5～8.5及适当的NaHCO3添加量是苯胺与NH4 -N共基质降解的适合条件.此条件下进水COD和苯胺质量浓度分别为540 mg/L及210 mg/L左右时,出水能够达到国家一级排放标准.