焦化废水研究

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第I页型粘土矿物深度处理焦化废水研究摘要本文以膨润土与凹凸棒石为基本材料，对焦化废水进行了处理。探讨了膨润土与凹凸棒石的用量以及比例、Ca(OH)2的量、PAC和PAM对焦化废水的影响。实验结果表明：在以蒙脱石和凹凸棒石为材料对焦化废水进行处理中，确定焦化废水去除COD和色度的最佳反应条件为：膨润土+凹凸棒石为1.0g，比例为4:1,10ml7%PAC+4ml2%PAM,Ca(OH)20.06gPH在6~9之间，实验结果为吸光度0.051，脱色率为93.39%，COD为67，COD去除率为62.78%。关键词：凹凸棒石；蒙脱石；焦化废水辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第II页BipolarelectrodeselectrokineticremediationofchromiumcontaminatedsoilAbstractInthispaper,underdifferentvoltagebipolarelectrodeforelectricalrepairtheeffectsofchromiumcontaminatedsoilresearch.Experimentalmaterialskaolin,intheanodeliquidstoragetanksareconstructedofbipolarelectrodequartzsand,ironandcarbonasfillermaterial.Fillrateswere:(1)quartzsand(particlesize0.5-2.5mm);(2)quartzsand:iron=1:1(bipolarreactionbed);(3)quartzsand:carbon=1:1(bipolarresponsetobed).Inthisexperiment,wereexposedtopotassiumdichromate,forthesoilCr(Ⅵ)contentof1000mg/kg.Experimentalconstantvoltage1VDC/cm,durationof120h.Theresultsshowed:intheelectrokineticremediationprocess,evenifthesoildoesnotcontainreducingagent,therewillbeapartoftheanodeneartheCr(Ⅵ)isreduced;asvoltageincreases,themigrationofchromiumincreasedtrivalentchromiuminsoilformationincreaseintotalchromiumandhexavalentchromiumremovalrateincreased;forpurekaolin,affectsoiltotalchromiumandhexavalentchromiumremovalofthemainfactorsisthelowvoltageconditions,ofchromiuminthelowmobilityandhighvoltageconditionsReductionofhexavalentchromium.Keyword：Electricalrepair;potassiumdichromate;chromiummigration;kaolin辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第III页辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第1页1绪论1.1引言水是所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分，是一种多功能的不可缺少的资源。而随着人类社会与经济的发展，尤其是石油化工、医药、染料、农药等生产工业方面的迅速发展，使有机化合物的产量和种类与日俱增，它们以不同方式进入水体，使水质不断恶化，造成了水资源紧缺和水资源危机，这直接威胁到人类自身的健康和生命。水资源的可持续利用问题已成了当代世界最重大的资源问题和环境问题，更是未来人类面临的最严峻挑战。在人类造成的污水当中有的成分较简单、生物降解性较好、浓度较低的工业有机废水都可通过组合传统工艺而得以处理，但对于高浓度高毒性废水，如染料、焦化、制药等废水则因技术和经济原因，治理难度较大。1.2焦化废水的来源、成分及危害焦化工业是国民经济的重要部门，焦化厂备煤、炼煤、净化、回收、焦油、精制等各主要车间均有废水产生。焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的含酚为主的高浓度有机废水，主要来自焦化厂，煤气厂。焦化废水中污染物组成复杂，水质受原煤性质、炼焦工艺和焦化产品回收工序与方法等诸多因素的影响。焦化废水中含有数十种无机和有机化合物。其中无机化合物主要是大量氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等，有机化合物除酚类外，还有单环及多环的芳香族化合物，含氮、硫、氧的杂环化合物等，是一种典型的难处理高浓度有机工业废水，因此焦化废水的处理一直是国内外废水处理领域的一大难题。目前国内各焦化企业大多采用生化法处理焦化废水，据国家冶金局统计，绝大多数焦化企业对焦化废水的处理效果不理想，达不到国家规定的排放标准[1]。焦化废水所含污染物可分为无机物和有机物两大类，无机物一般以氨盐的形式存在，主要包括(NH4)2CO3、(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4CN、NH4HS、NH4C1、NH4SCN、(NH4)2SO3等；有机物主要由酚类、吡啶、喹啉类、苯胺、苯系物等组成，成分复杂。赵建夫等[2]利辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第2页用色谱／质谱仪分析得到北京焦化厂进入曝气池的废水成分，发现主要有机污染物为苯酚、甲酚、二甲酚及苯，约占废水总有机碳量的82％；何苗等[3]对焦化废水进行了GC／MS分析，共检出51种有机物，全部属于各类芳香族化合物及杂环化合物，其中苯酚类及其衍生物、喹啉类化合物和苯类及其衍生物构成了焦化废水中的主要有机物(占83．3％)：孔令东等[4]运用液一液萃取和层析法对水样进行前处理，测出了244种有机污染物，其中含量最高的是酚类，其次为吡啶、喹啉类、苯胺、苯系物以及联苯、呋喃类、咔唑、吲哚、己烷、萘、噻吩等杂环化合物，及少量的醇、醛、酸、酯、芳烃类。目前我国焦化废水大都未经彻底处理，造成水环境严重污染。我国焦化废水的水质[5]如表l.1所示，主要焦化厂的废水组成[6，7]和其中有机物类另[8]见表1.2和表1.3焦化废水水质。表1.2.1我国焦化废水水质项目碱度挥发性悬浮固体非挥发性悬浮固体挥发性总固体非挥发性总固体氨氮浓度（mg/L）500~300010~1700120~190900~57001600~330030~1300项目BOD5CODCr挥发酚氰化物硫化物焦油浓度(mg/L)300~33001500~5200500~220030~100100~200100~500表1.2.2国内部分焦化厂的废水组成厂名COD(mg/L)NH3—N(mg/L)酚(mg/L)氰(mg/L)首钢焦化厂1500~1800300~400200~25020~22唐山焦化厂181220~600250~27011南京第二钢铁厂2000302.5106.84山海焦化厂600~90050010~2620宝钢焦化厂884~1040400~700136~17814~30临汾焦化厂3000~40002002308~15表1.2.3焦化废水中有机物类别及含量序号物质类别质量百分比(%)TOC量(mg/L)1苯酚类及其衍生物60.08189.852喹啉类化合物13.4742.57辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第3页3苯类及其衍生物9.8431.094吡啶类化合物2.427.4675联苯、三联苯类2.096.6046三环以上化合物1.805.6887萘类化合物1.454.5828呋喃类1.675.2279咪喹类1.605.06010噻吩类1.364.29011吡咯类1.294.70612吲哚类1.143.60213咔喹类0.953.00214吩噻氰嗪类0.842.654焦化废水中含有大量环链有机化合物、叠氮类无机化合和氨氮等，这些物质无论是进入水体，还是其中的一些物质释放进入大气，他们都会直接的或间接地对动、植物产生严重的危害。人直接食用了含这类物质的水，或长时间的吸入含该类物质的空气，会得病，严重者可以致癌；特别是有些物质可在动物或植物体内富集，使其浓度浓缩许多倍，最终通过食物链可侵害到人；焦化废水中的含碳类化合物多数都是耗氧类物质，它们进入水体后要消耗水体中的溶解氧，严重时可以导致水体的腐化；而焦化废水中的含氮类物质，能导致水体的富营养化，可以导致藻类的大量滋生和繁殖；氨氮在水体中还能转化成硝态氮，婴幼儿食用了含有一定浓度硝态氮的水，可导致白血病。由于焦化废水对自然生态的破坏极其严重，对人类的威胁巨大，因此，不仅要对其进行治理，而且要进行彻底的治理，并且要防止污染的转移和产生二次污染。1.3焦化废水的处理技术现状焦化废水的处理，一直是国内外污水处理领域的一大难题，几十年来尚未出现突破性的研究成果。废水中污染物成份复杂，含有挥发酚、多环芳烃和氧、硫、氮等杂环化合物，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。目前，焦化废水一般要通过预处理(一级处理)、辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第4页二级处理(一般采用生化处理)和深度处理才能排放。在国内，焦化厂的废水处理系统主要分为一级处理和二级处理，采用三级处理的还很少。其废水处理工艺如图1.1，国内部分焦化厂废水处理状况见表1.4。图1.3.1焦化废水典型处理工艺流程表1.3.2国内部分焦化厂废水处理状况厂名COD(mg/L)氨氮(mg/L)酚(mg/L)氰(mg/L)进水出水进水出水进水出水进水出水首钢焦化厂15004003002802001201唐山焦化厂18124746001002760.56112.6上海焦化厂600300250200100.53.01.0宝钢焦化厂8852331780.04150.08太原焦化厂3400544994204600.75130.5韶钢焦化厂2000450400010003001.5701.0注：上海焦化厂与太原化工焦化厂采用生物滤塔加活性污泥曝气法，宝钢焦化厂采用活性污泥加铁盐法，其余都是活性污泥法[9]。1.4焦化废水深度处理技术焦化废水二级出水中COD和色度等指标常常超标，需要应进行三级处理。目前，焦化废水深度处理的方法主要有以下几种：蒸氨生产出水出油池调节池浮选池生物曝气池空气污泥沉淀池混凝沉淀池出水污泥送煤池回流污泥辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第5页1.4.1絮凝法絮凝法是在预处理的废水中加入一定量的絮凝剂，使废水中难以沉淀或过滤、呈细微状态的污染物，通过物理或化学作用使其集结成较大的颗粒，从而到分离的目的[10]。用絮凝法处理废水，絮凝剂的选择很重要。目前使用的絮凝剂主要有无机和有机高分子絮凝剂及复合型絮凝剂。王五一等[11]分别以磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸氢二铵和磷酸氢二钙为稳定剂、四水合三氯化铁（FeCl3.4H2O）为原料制备聚合三氯化铁絮凝剂，处理太原神州焦化集团的焦化废水。研究结果表明，选用磷酸氢二铵为稳定剂时制得的聚三氯化铁絮凝剂效果最好，且在其他条件均相同处理等量的焦化废水时，絮凝剂的投入量为废水量的27%时，处理效果最好。石瑛等[12]用以硫酸铝和硫酸铁为主要原料制备新型复合絮凝剂聚硅酸硫酸铝铁（PAFSS）处理焦化废水，并考察了酸碱度、聚硅硫酸铝（PASS）用量及沉降时间对混凝效果的影响。研究结果表明，当废水pH值为8左右、PAFSS投加量为30mg/L、沉降时间在30min以内时，PAFSS对废水的除浊率、脱色率和COD去除率效果最佳，且优于氯化铁（FeCl3）、聚合氯化铝（PAC）和聚硅硫酸铝（PASS）等絮凝剂的处理效果。壳聚糖含有多种活性基因能吸附水中重金属离子和卤代烷等有害物质，无毒、无味、安全、对环境友好，一种理想的絮凝剂，褚衍洋等[13]利用丙烯酰胺接枝共壳聚糖