乌焦废水处理系统中污染物去除规律及削减技术研究

摘要

焦化废水含有杂环和多环芳香族化合物以及大量的有毒有害难降解污染物，近些年已成为工业废水处理中的研究热点。本论文选择年焦炭生产量为300万吨的乌海某焦化厂的生化废水处理站（其中焦化废水日处理量200吨）作为调研对象，该站处理工艺由二级生化和深度处理两部分组成，工艺流程分别为:预处理除油池+缺氧池+好氧池+二次沉淀池和高效澄清池+P-MBR池+RO装置。实验研究通过对废水常规指标测定，采用紫外、三维荧光、GC-MS等光谱质谱的扫描等手段，对乌焦工艺流程各单元进出水水质及特征污染物PAHs(英文全称为polycyclic aromatic hydrocarbon)排放情况和降解规律进行了分析研究。针对目前该站深度处理工艺成本高、二次污染重的问题，进行了高铁酸盐在焦化废水深度处理方面的应用实验室研究。研究结果表明:
　　(1)参照最新的焦化行业污染物控制标准(GB16171-2012)，处理站二级生化出水:挥发酚及氰化物远远低于排放标准;CODcr及NH3-N均值分别为130.9mg/L和14.2mg/L，均高于排放标准;其重金属检出含量远低于排放标准(GB8978-1996);特征污染物PAHs及BaP日平均排放量分别为0.368ug/L和17ng/L，全部达到焦化行业控制标准。
　　(2)乌焦废水处理站污染物去除规律的研究结果表明，各单元出水pH稳定在7-8之间，色度和浊度呈显著下降趋势，去除率分别达到100％和90％。深度处理P-MBR出水浊度在0.2NTU以下，完全满足RO进水要求。A/O和P-MBR处理单元对氨氮去除率都在90％以上。RO是硫酸盐去除的主要单元，去除率大于99％。各处理单元对TOC和CODCr的去除效果为:缺氧池＞好氧池＞高密池＞P-MBR。重金属在整个处理工艺中呈下降趋势，工艺对Zn、Pb、As去除率较高，对Ni、Cu没有明显的去除效果。废水中的特征污染物PAHs主要由1-甲基萘、2-甲基萘、苊、芴、茚构成，好氧池和P-MBR池对PAHs有明显的削减效果;好氧污泥中残留大量PAHs，其中BaP占80％，含量达到0.39mg/g。
　　(3)通过紫外和三维荧光对处理站各单元出水扫描的结果表明，紫外光谱的吸收峰主要在200-300nm波长范围，这与苯系物具有类似的特征吸收带，且各单元出水紫外光谱峰面积随着工艺流程逐渐下降，说明苯系物在工艺流程中发生了降解和转化。三维荧光的特征荧光峰位置主要在EM/EX:300nm-350nm/200nm-300nm，根据三维荧光光谱位置及荧光强度的变化，按照工艺处理的进度将乌焦焦化废水中污染物分成了易降解、可降解、较难降解及难降解四大类，二级生化处理出水中主要是Ⅰ和Ⅱ类易降解及可降解污染物，占总量的84％。深度处理出水中主要是Ⅲ和Ⅳ类难降解去除的污染物，占总量的23.6％。
　　(4)实验室高铁酸盐处理焦化废水的研究结果表明:在室温快速搅拌条件下，高铁酸钾对色度具有显著脱除效果，实验优化的反应条件为:pH=3、反应时间19.5min、高铁酸钾投加量800mg/L时，CODCr去除效果较好，但不能稳定达标;通过引入H2O2明显促进了高铁酸钾对CODcr的氧化降解及脱色效果，优化的反应条件为，在室温快速搅拌条件下，pH=5，[H2O2]/[Fe(Ⅵ)]=30，高铁酸钾投加量在200-800mg/L范围内，CODCr全部达到了炼焦行业标准(GB16171-2012)。经估算，使用K2FeO4/H2O2吨水处理成本相比现有工艺，最高可节省费用7元/吨。同时PAHs的排放得到了很好的控制，GC-MS扫描结果表明了出水中PAHs向其他长链直烃的降解转化，使用高铁酸盐和双氧水联用的方法大大降低了焦化废水带来的环境风险。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 焦化废水的来源、成分及危害

1．1．1 焦化废水的来源

1．1．2 焦化废水特点

1．1．3 焦化废水的危害

1．2 焦化废水处理技术现状

1．2．1 焦化废水的预处理

1．2．2 焦化废水的二级处理

1．2．3 深度处理预处理方法

1．3 高铁酸盐及应用

1．3．1 高铁酸盐的性质

1．3．2 高铁酸盐在水处理领域的应用

1．3．3 高铁酸盐与双氧水的联用

1．4 焦化废水处理中存在的问题

1．5 研究背景、意义及内容

1．5．1 研究背景

1．5．2 研究意义

1．5．3 研究内容

2 实验材料与方法

2．1．1 实验材料

2．2 实验仪器及试剂

2．3 水质分析测定方法

2．3．1 水质指标测定方法

2．3．2 紫外光谱分析

2．3．3 三维荧光图谱分析

2．3．4 PAHs的GC-MS分析

2．4 实验方法

2．4．1 高铁酸钾处理处理焦化废水的实验方法

2．4．2 高铁酸钾联合双氧水处理焦化废水的实验方法

3 乌焦废水处理工艺中污染物去除规律分析

3．1 焦化废水处理工艺及处理效果

3．1．1 焦化废水二级生化处理工艺

3．1．2 深度处理工艺

3．2 乌焦废水处理过程中水质指标变化情况

3．2．1 常规指标

3．2．2 光谱特征

3．2．3 ．PAHs分析

3．3 本章小结

3．4 存在问题

4 高铁酸钾处理焦化废水尾水实验研究

4．1 研究目的

4．2 氧化降解机理

4．3 影响高铁酸钾降解焦化废水CODcr的因素

4．3．1 高铁酸钾加入量的影响

4．3．2 pH值的影响

4．4 影响高铁酸钾降解焦化废水色度的因素

4．4．1 高铁酸钾加入量的影响

4．4．2 ．pH的影响

4．5 正交实验

4．6 本章小结

4．7 存在问题

5 高铁酸钾与双氧水联用处理焦化废水尾水实验研究

5．1 研究目的

5．2 氧化降解机理

5．3 影响高铁酸钾降解焦化废水CODcr的因素

5．3．1 H2O2的加入量的影响

5．3．2 pH值的影响

5．4 脱除色度的影响因素

5．4．1 H2O2投加量的影响

5．4．2 pH对色度去除的影响

5．5 高铁酸钾加入量的优化

5．6 处理效果比较分析

5．6．1 出水CODcr

5．6．2 CODcr、浊度、色度去除率

5．6．3 GC-MS图谱比较

5．6．4 成本分析

5．7 本章小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

论文创新点

参考文献

作者简历

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