臭氧用于焦化废水深度预处理的中试研究

摘要

焦化废水是一种高浓度、难降解废水，一般经生化处理后仍很难达到 GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》的直接排放标准，对环境生态带来许多威胁，危害着人类的健康。尽可能的减少废水的排放，提高废水的回用价值成为值得深入研究的课题。本文针对河北某焦化厂的生化出水COD、氨氮高，影响其深度处理膜系统运行的状况，利用臭氧对生化出水进行降解，从pH、臭氧进气量、反应时间三个方面，对比了臭氧—气浮工艺、臭氧高级氧化技术两种方法对废水COD去除率、可生化性、色度、浊度等水质指标的影响，考察了两种技术方法连续运行的稳定性及各自的运行成本。本实验研究得到的结果如下：
　　（1）在气浮与臭氧活性炭组合工艺中，气浮工段对废水的COD、UV254去除率不如臭氧活性炭反应塔，但是气浮对浊度的去除率略高于臭氧活性炭反应塔。该组合工艺的最佳运行参数为进水流量1500 L/h、PAC投加量200 mg/L、臭氧投加量15~20 mg/L，该组合工艺对COD、UV254的去除率在30~50％，浊度与色度的去除率均高于50%。
　　（2）臭氧—气浮工艺可高效的将臭氧与废水混合，该工艺处理生化二沉池出水时，COD没有显著降低，但对高浓度蒸氨废水COD的去除量可达200~300 mg/L。实验在进水流量1500 L/h，臭氧进气量1.0 L/min，pH为10~11时，可取得COD、气泡密度、浊度以及可生化性四个指标最优处理效果。
　　（3）以H2O2作为催化剂的臭氧高级氧化技术对焦化废水的氧化效率明显高于臭氧—气浮工艺。H2O2投加浓度为3.5 mmol/L，臭氧投加浓度35 mg/L，pH=10时，反应60 min后，该工艺对焦化厂二沉池出水的COD、TOC、UV254的去除率分别为40.66%、56.55%、47.77%，可生化性从0.09提高到0.32，效果最为理想。基于模拟废水的所获得的运行参数，用于焦化废水的连续运行实验，设定进水流量为10 L/h时，其COD去除率最高为33.0%，经多次重复实验结果证实，该臭氧催化系统运行稳定。
　　（4）臭氧高级氧化技术处理焦化废水的运行成本略低于臭氧—气浮工艺。在仅考虑设备耗能、药剂费用的情况下，臭氧—气浮工艺处理焦化废水的运行成本5.6元/吨，而臭氧高级氧化工艺处理焦化废水的运行成本5.2元/吨，则处理水量为120 m3/h的焦化厂，采用臭氧高级氧化技术可比臭氧—气浮工艺节省1152元/天，因此，年均节省运行费用42万。臭氧高级氧化技术对有机物的去除能力虽比臭氧—气浮工艺强，但不具备去悬浮物的能力，两种工艺各有利弊，可结合实际需求选择工艺。

目录

声明

1.前言

1.1 焦化废水的来源与特点

1.2 焦化废水的危害

1.3 焦化废水的处理

1.4 臭氧高级氧化技术

1.5 课题研究内容与目的

2.实验材料和方法

2.1 实验试剂、仪器及测定指标

2.2 实验流程及设备介绍

3.臭氧—气浮工艺实验结果与讨论

3.1 阶段一结果分析

3.2 阶段二结果分析

4.臭氧催化氧化工艺结果与讨论

4.1 臭氧发生器参数研究

4.2 模拟废水试验结果讨论

4.3 焦化废水连续实验

4.4 本章小结

5.成本分析

6.结论与展望

参考文献

致谢