如何处理焦油化工企业高浓度废水

2017-03-15 04:16:29 16

  随着我国焦炭产能的不断扩大,焦油化工企业对焦油的深加工规模也在逐步增加,加工工艺正趋于完善,但产生的高浓度废水如何处理,已经成为急需解决的重要问题。由于其废水成分复杂,除了氨氮、硫氰酸根等无机污染物,还有酚类、萘、吡啶、喹啉等杂环及多环化合物,且氰化物、多环及杂环化合物很难被生物降解,加之高浓度氨氮对微生物活性有很强的抑制作用,导致废水的可生化性较差,因此结合该行业的企业个体水质情况,具有针对性地开发出经济合理、高效实用的高浓度废水处理方法,已经成为企业可持续发展中必须解决的重要难题。

  1 企业废水的水质特点及危害

  1.1 废水的水质情况

  某企业主要从事焦炭生产、苯加氢及粗焦油加工,建有完整的污水处理系统和生化处理装置,综合生化处理前的水质要求为:COD≤3 500 mg/L、氨氮≤100 mg/L;废水主要源自煤高温干馏煤气冷却、粗苯分离、粗焦油加工和苯加氢等生产过程,10 t/h的废水中有2 t/h是高浓度有机废水,由于有机物含量严重超标,可生化性较差,需要经过单独的处理,以降低COD和氨氮的含量,确保满足综合生化处理的水质要求。高浓度有机废水的水质分析结果:COD 104 100 mg/L,NH3-N 19 000 mg/L,挥发酚2 600 mg/L,CN- 110 mg/L,硫化物110 mg/L,石油类 400 mg/L。

  1.2 废水的主要成分及危害

  高浓度废水的组成很复杂,其中所含氨氮污染物主要以无机铵盐的形式存在,有机污染物中除了占80%多的酚类化合物以外,还含有脂肪族、杂环类和多环芳烃等化合物;此类废水COD和氨氮的含量太高,其中难降解的物质较多,会对生化处理系统造成危害。

  2 实验方法及技术原理

  2.1 实验用主要试剂和仪器

  硫酸汞(HgSO4)、重铬酸钾(K2Cr2O7)、六水合硫酸亚铁铵〔(NH4)2Fe(SO4)2˙6H2O〕等均为分析纯(上海化学试剂厂);浓硫酸(H2SO4)、盐酸(HCl)、2%稳定性二氧化氯溶液(郑州化学试剂厂),自制催化剂。

  UV-1750紫外分光光度计,日本岛津;精密pH计,北京分析仪器厂;微波闭式COD TN TP消解仪,WXJ-Ⅲ/WMX-Ⅲ-B型,上海分析仪器厂;消解罐、蒸馏瓶、氨吸收瓶,天津玻璃仪器厂;UV光源,天津工业光源有限公司。

  2.2 技术原理

  工艺采用ClO2氧化与光催化相结合(ClO2/UV)方式,即在氧化消解塔中增加波长为0.01——0.38 mm的紫外灯作为催化光源,加入微量催化剂,通过ClO2进行氧化消解,实现了对氨氮和有机物的高效去除。由于ClO2的氧化能力远远高于次氯酸钠和氯气,特别是对苯环、酚类等具有不饱和键结构有机物的氧化消解效果最好,所以该企业高浓度废水处理选用ClO2/UV工艺方法,具有一举两得的效果:一是由于废水中含有高浓度的无机氨氮采用氯折点法去除,这是脱氨氮工艺中常用的方法,尤其是排量较少的废水脱氨氮有很多工艺无法实施,而ClO2脱氨氮则没有限制性条件,只要达到合适的pH即可;二是ClO2氧化消解有机污染物比较彻底,对废水的pH适应范围比较广泛,并且ClO2还能与绝大多数着色官能团反应,具有良好的脱色作用;另外增设催化光源和微量催化剂,处理效率较单独使用ClO2有很大提高。

  2.3 工艺流程

  工艺流程如图 1所示。

  2.4 工艺流程简介

  2.4.1 焦油处理

  由于废水焦油含量过高,必须进行除油预处理,以免造成蒸氨装置堵塞。工艺选用隔油池、气浮装置将废水中的轻重油以及浮渣,经油水分离器去除,处理后的污水流入废水储存池。

  2.4.2 废水储池

  由于高浓度有机废水量较少(2 t/h),从实际情况考虑,采用间歇处理方式,以24 h为一个处理单元(即48 t),每天处理约5 h,废水以10 t/h的量进入处理装置。

  2.4.3 蒸氨装置

  蒸氨工艺要求温度在60——70 ℃左右,在废水储池内部安装蒸汽盘管,由泵提升至蒸氨塔,进行蒸氨处理。蒸氨装置采用焦油废水处理广泛采用的空气吹脱法去除氨氮,该工艺具有处理装置简单,处理效果稳定,投资少和运行费较低等优点。

  2.4.4 ClO2/UV多级氧化消解

  经过蒸氨之后,废水温度在60——70 ℃左右,正好满足氧化塔进水温度50——60 ℃的要求,不需要添加蒸汽加热装置,当废水流满氧化反应塔后,启动循环泵和ClO2发生器,水泵从塔内抽取废水与ClO2混合后再送到塔内,塔内装有陶瓷接触介质,为有机物和ClO2提供反应接触界面;此外,塔内增设的紫外催化光源,能提高COD和氨氮的去除率;并可根据不同的水质情况设置多级氧化反应塔,使COD和氨氮的含量达到预期指标。

  3 实验结果与讨论

  3.1 实验结果

  用自制催化剂和稳定性ClO2溶液为氧化剂,对废水进行氧化消解,同时引入紫外催化光源。实验条件:取废水250 mL,调节pH为2,在紫外灯照射下,投加35 mL 2%的ClO2溶液和3 g催化剂,随着反应时间的延长,废水中有机物和COD去除情况如图 2所示。

  用上述工艺方法对企业现场提取的高浓度废水进行处理后,检测结果如表 1所示。

  表 1 处理后废水水质沿程变化

  由表 1可见,经过除油、蒸氨、氧化处理后,高浓度废水中COD和氨氮含量大大降低,完全符合进入生化处理系统的水质要求。

  3.2 分析讨论

  在ClO2 /UV工艺中,氧化消解反应前50 min内,随着反应时间的增加,废水消解程度明显增加;当反应时间大于50 min时,废水降解程度随反应时间的增加缓慢增长,有机物和COD去除率均趋于稳定。

  引入紫外催化光源,对氧化消解反应效果明显,有机物和COD去除率都较ClO2单独氧化废水时有所提高,尤其是COD去除率,增加得更加明显,这是因为紫外光的存在,反应相产生了较多的˙OH,而˙OH具有非常强的氧化性,使废水中的有机物和COD更彻底的氧化消解,所以处理效果也更佳。具体参见 污水处理技术资料或污水技术资料更多相关技术文档。

  4 结论

  采用预处理和ClO2 /UV多级氧化消解相结合的工艺方法,可有效降低焦油化工企业产生的高浓度废水中COD和氨氮含量,使其达到进入生化处理系统的水质要求。

  该工艺选择的废水预处理方法使氧化消解反应中的ClO2实际用量大幅减少,运行费用较常规ClO2氧化工艺明显降低。

  针对企业个体的废水水质特性,选择多种废水处理方法的组合工艺技术,可以有效地处理焦油加工过程中产生的高浓度废水。

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