臭氧催化試驗裝置處理焦化廢水的效果分析

 

焦化廢水是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產品回收過程中產生的高濃度有機廢水,成分復雜,含有數十種無機和有機化合物,無機化合物主要是銨鹽、硫氰化物、硫化物、氰化物等,有機物主要有苯酚及其衍生物(約占60%)、苯類及其衍生物(約占10%),以及其他多環、雜環有機化合物共50 多種 ,其中吡啶、喹啉、萘和苯酚是焦化廢水中典型的難降解有機物,由于其毒性大,具有致畸、致癌和難生物降解等特點,致使傳統生物處理方法對其降解效果不佳,出水化學需氧含量(CODcr )濃度偏高 ,難以達到國家排放標準。

 

目前國內焦化廢水的主要處理方法是生化法,多采用A/ O、A2 / O、A2 / O2 及序批式活性污染法(SBR)工藝等,但這些生化工藝對難降解有機物的去除效果較差, 出水CODcr 在200 ~50 mg/ L ,無法達到《煉焦化學工業污染物排放標準》(GB 16171—2012)的要求,因此一般焦化企業在生化法處理焦化廢水的工藝末端,通過投加氧化劑、混凝劑、絮凝劑等多種藥劑,采用強制混凝沉淀的方法,使處理出水達到排放要求。而這種物化方法具有運行成本高、人工操作負荷大、出水水質波動大的缺點, 出水CODcr 在70 ~120mg/ L。隨著國家逐步實行更為嚴格的排放標準,焦化廢水無法達標排放、回用,嚴重制約了焦化行業的清潔發展。研究和開發高效、經濟的焦化廢水的深度處理技術與工藝,對于減少環境污染、實現水資源的再生利用具有重要意義。

 

臭氧催化氧化技術是一種高效的污水深度處理技術,是近年來工業污水處理領域的研究熱點。臭氧催化氧化法即在傳統的單獨臭氧氧化體系中引入催化劑,以提高臭氧的氧化電勢,同時利用催化劑協同臭氧氧化可以降低反應活化能或改變反應歷程,誘導臭氧分解產生比臭氧活性更高且幾乎無選擇性的各類自由基(主要為羥基自由基·OH) ,達到快速、最大限度去除有機物的目的。與其他處理方法相比,臭氧催化氧化技術具有反應條件溫和、處理效果好、便于連續操作、適用范圍廣和無二次污染等優點 ,在焦化廢水的深度處理方面,具有很好的應用前景。本文采用臭氧催化氧化工藝進行現場中試,對深度處理焦化廢水進行研究,以期為工程設計和實施提供參考。

 

1)廢水初始pH 值、臭氧投加量和反應時間對臭氧催化氧化工藝深度處理焦化廢水生化出水效果均有一定影響。最佳試驗條件為:初始pH 值為中性或偏堿性,臭氧投加量為80 mg/ (L·h),反應時間為1.5 h。試驗結果為工藝選擇和工程設計提供了依據。

 

2)采用臭氧催化氧化工藝深度處理生化后焦化廢水,催化劑的高催化活性起到了重要作用。采用自有催化劑SODO-Ⅱ的臭氧催化氧化的反應速率是臭氧單獨氧化的3.35 倍,且同等條件下對CODcr 的去除率提高了50%。

 

3)在最佳試驗條件下,進水CODcr 為140 ~200 mg/ L,采用自有催化劑SODO-Ⅱ(γ-Al2O3 負載型雙組分金屬氧化物)進行68 d 的連續中試試驗結果表明,CODcr 平均去除率大于60%,出水均滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》( GB 16171—2012)的直接排放限值要求,且工藝運行穩定。催化劑使用前后,比表面積、孔結構等均未發生明顯變化,催化劑未發生失活現象。噸水運行費用為1.30元左右,僅是傳統強制混凝沉淀工藝的1/4 ~ 1/2,同時臭氧催化氧化技術處理焦化廢水不增加水中含鹽量,降低了焦化廢水回用工藝段膜工藝的污染風險。由此表明,采用臭氧催化氧化工藝深度處理生化后焦化廢水是可行和有效的。

 

文章摘自：何　燦1,劉鯉粽2,何文麗3(1. 英諾偉霆(北京)環保技術有限公司,北京　100011;2. 煤炭科學技術研究院有限公司,北京　100013;3. 北京清大國華環境股份有限公司,北京　100085)