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扬州高浓度工业废水处理

产品时间:2020-09-22

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简要描述:

扬州高浓度工业废水处理
工业生产过程中产生的废水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。工业废水种类繁多,成分复杂。例如电解盐工业废水中含有汞,重金属冶炼工业废水含铅、镉等各种金属,电镀工业废水中含和铬等各种重金属,石油炼制工业废水中含酚,农药制造工业废水中含各种农药等。由于工业废水中常含有多种有毒物质,污染环境对人类健康有很大危害。

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扬州高浓度工业废水处理

1、废水来源

焦化废水是炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收过程中,产生含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水,是一种高CODcr、高酚值、高氨氮且很难处理的一种工业有机废水。其主要来源有三个:一是剩余氨水,它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水,其水量占焦化废水总量的一半以上,是焦化废水的主要来源;二是在煤气净化过程中产生出来的废水,如煤气终冷水和粗苯分离水等;三是在焦油、粗苯等精制过程中及其它场合产生的废水。

2 、废水特点

焦化废水所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等,是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。焦化废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物,砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物。难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。

焦化废水的水质因各厂工艺流程和生产操作方式差异很大而不同。一般焦化厂的蒸氨废水水质如下:CODcr3000-3800mg/L、酚600-900mg/L、氰10mg/L、油50-70mg/L、氨氮300mg/L左右。如果CODcr按3500mg/L计,氨氮按280mg/L计,则每吨焦炭最少可产生0.65kgCODcr和0.05kg氨氮,全国机焦产量为7000万吨,则每年可产生45500吨CODcr和3500吨氨氮,如果污水不处理,将对环境造成多么大的污染。

3 、废水处理方式

目前焦化厂废水处理有多种方式,首要方式应将焦化废水处理综合考虑。如建厂时选择厂址就应论证废水处理方案,充分考虑厂址的上、下游及周围的情况,不要设在给水水源附近和有特殊要求的地方;能否将经处理后的水送附近洗煤厂、钢铁厂的综合废水处理厂、城市污水处理厂,使废水处理方案更趋合理也是必须考虑的问题。

其次是废水处理不能单一考虑,而应与煤气净化工艺等统一考虑设计方案。从产生废水的装置开始处理,每道工序均按要求设计,减轻最终废水处理装置的负担。如上海宝钢三期工程将蒸氨工段与废水处理合并为一个车间,使其能达标排放。

将处理后的废水尽量在厂内利用,如送作熄焦补充水、除尘补充水、煤场洒水等,从而减少外排水量,同时采取措施防止对环境及设备产生不良影响。

4、国内外焦化废水处理技术

目前,国内80%的焦化厂普遍采用的是以传统生物脱氮处理为核心的焦化废水工艺流程。分为预处理、生化处理以及深度处理。预处理主要采用物理化学方法,如除油、蒸氨、萃取脱酚等;生化处理工艺主要为A/O、A2/O等工艺;深度处理主要工艺有活性炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。在欧洲,焦化废水处理普遍的工艺为先去除悬浮物和油类污染物质,然后利用蒸氨法去除氨氮, 再采用生物氧化法去除酚硫和硫代硫酸盐。在某些情况下还对废水做排放前的最后深度处理。在美国,炼焦厂的废水处理工艺为:脱焦油—蒸氨工艺—活性污泥法及污泥脱水系统。综合看起来,国外的焦化废水处理方法与我国基本一致。

(1):物理处理法

1 吸附法

吸附法是利用多孔性吸附剂吸附污水中的一种或几种溶质,使污水得到净化。活性炭是的一种吸附剂,活性炭吸附法适用于污水的深度处理。刘俊峰等采用高温炉渣过滤,再用南开牌H2103大孔树脂吸附处理含酚520mg/L、COD3200mg/L的焦化污水,处理后出水达到国家排放标准。

2 混凝和絮凝沉淀法

混凝法是向污水中加入混凝剂并使之水解产生水合配离子及氢氧化物胶体,中和污水中某些物质表面所带的电荷,使这些带电物质发生凝集,是用来处理污水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒,以降低污水的浊度和色度,但对可溶性有机物无效,常用于焦化污水的深度处理。 该法处理费用低,既可以间歇使用也可以连续使用。上海焦化总厂选用厌氧- 好氧生物脱氮结合聚铁絮凝机械加速澄清法对焦化污水进行综合治理,使出水中COD<158mg/L,NH3-N<15mg/L。近年来,新型复合混凝剂在焦化污水处理中的应用得到广泛的研究。

3 Fenton试剂法

Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂,由于其能产生氧化能力很强的61OH自由基,在处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机污水时,具有反应迅速,温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点。因此,近30年来越来越受到国内外环保工作者的广泛重视。

(2):生化处理法

生化处理法是一种利用微生物氧化分解污水中有机物的方法,常作为焦化污水处理系统中的二级处理。

1 A/O与A2/O法

目前国内主要采用A/O与A2/O工艺及其变异型脱氮工艺进行焦化污水的脱氮处理,脱氮效果较好。Min Zhang等对A-A-O工艺与A-O工艺进行了比较,实验表明:A-A-O工艺在NH3-N去除和反硝化方面均优于A-O工艺,特别是反硝化率方面A-A-O工艺是A-O工艺的两倍。目前宝钢一、二期焦化污水就是对原A-O工艺优化后,采用了A-A-O工艺。目前系统运行稳定,但由于条件控制复杂,投资费用高,为保证处理效果,运行中污泥及污水回流量较大,增加了动力消耗,且内循环液带入大量溶解氧,使反硝化池内难于保持理想的缺氧状态,影响反硝化过程降低了脱氮效率。

2 SBR法

SBR池兼均化、沉淀、生物降解及终沉等功能于一体。国内外对SBR法研究的结果表明此法工艺简单、运行费用低、运行管理简单,同时不必设调节池,多数情况下可省去初沉池。SBR反应池生化反应能力强,处理效果好,能有效地防止污泥膨胀,耐冲击负荷能力强,工作稳定性强。用它来处理焦化污水,NH3-N的去除率达60%,传统SBR法对焦化污水降解效率不高。

3 氧化沟技术

随着氧化沟技术的发展,出现了一系列脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式,氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟,如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多,这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、好氧段都能取得较好的脱氮效果。

(3):化学处理法

1 催化湿式氧化技术

催化温式氧化技术是在高温、高压条件下,在催化剂作用下,用空气中的氧将溶于水或在水中悬浮的有机物氧化,最终转化为无害物质N2和CO2排放。该技术的研究始于20世纪70 年代,是在Zim-merman的湿式氧化技术的基础上发展起来的。湿式催化氧化法具有适用范围广、氧化速度快、处理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等优点。但是,由于其催化剂价格昂贵,且在高温高压条件下运行,对工艺设备要求严格,国内很少将该法用于污水处理。

2 臭氧氧化法

臭氧是一种强氧化剂,能与污水中大多数有机物,微生物迅速反应,同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。该法不会造成二次污染,操作管理简单方便。但是,这种方法也存在投资高、电耗大、处理成本高的缺点。同时若操作不当,臭氧会对周围生物造成危害。因此,目前臭氧氧化法还主要应用于污水的深度处理。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水。

2 光催化氧化法

光催化氧化法是由光能引起电子和空隙之间的反应,产生具有较强反应活性的电子(空穴对),这些电子(空穴对)迁移到颗粒表面,便可以参与和加速氧化还原反应的进行。光催化氧化法对水中酚类物质及其他有机物都有较高的去除率。在催化条件下,控制污水流量为3600mL/h,就可以使出水COD值由472mg/L降至100mg/L以下,且检测不出多环芳烃。

 扬州高浓度工业废水处理

高浓度有机废水的性质和来源不一样,其治理技术也不一样。通常根据高浓度有机废水的性质和来源可以分为三大类:

类为不含有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水,如食品工业废水;第二类为含有有害物质且易于生物降解的高浓度有机废水,如部分化学工业和制药业废水;

第三类为含有有害物质且不易于生物降解的高浓度有机废水,如有机化学合成工业和农药废水。

本文汇总了国内外高浓度有机废水的主要处理技术,主要包括物化、化学、生物处理技术并分析了各种方法和工艺的优缺点及其研究现状。重点对生物处理技术中MBR、A-B工艺、UASB、SBR工艺进行重点研究、归纳总结其优缺点。

高浓度有机废水来源

高浓度有机废水一般是指由造纸、皮革及食品等行业排出的COD在2000mg/L以上的废水。这些废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物,如果直接排放,会造成严重污染。高浓度有机废水按其性质来源可分为三大类:

(1)易于生物降解的高浓度有机废水;

(2)有机物可以降解,但含有害物质的废水;

(3)难生物降解的和有害的高浓度有机废水。

二、高浓度有机废水水质特点

(1)有机物浓度高。COD一般在2000mg/L以上,有的甚至高达几万乃至几十万mg/L,相对而言,BOD较低,很多废水BOD与COD的比值小于0.3。

(2)成分复杂。含有毒性物质废水中有机物以芳香族化合物和杂环化合物居多,还多含有硫化物、氮化物、重金属和有毒有机物。

(3)色度高,有异味。有些废水散发出刺鼻恶臭,给周围环境造成不良影响。

(4)具有强酸强碱性。

三、高浓度有机废水危害

高浓度有机污水主要有以下3种危害:

①需氧性危害。由于生物降解作用,高浓度有机污水会使受纳水体缺氧甚至厌氧,多数水生物将死亡,从而产生恶臭,恶化水质和环境。

②感观性污染。高浓度有机污水不但使水体失去使用价值,更严重影响到水体附近人民的正常生活。

③致毒性危害。高浓度有机污水中含有大量有毒有机物,会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存,最后进入人体,从而危害人体健康。

四、高浓度有机废水处理技术

高浓度有机废水处理技术粗略分为3类:物化处理技术、化学处理技术以及生物处理技术。

1、物化处理技术

物化法常作为一种预处理的手段应用于有机废水处理,预处理的目的是通过回收废水中的有用成分,或对一些难生物降解物进行处理,从而达到去除有机物,提高生化性,降低生化处理负荷,提高处理效率。一般常用的物化法有萃取法、吸附法、浓缩法、超声波降解法等。

1.1萃取法

在众多的预处理方法中,萃取法具有效率高、操作简单、投资较少等特点。特别是基于可逆络合反应的萃取分离方法,对极性有机稀溶液的分离具有高效性和高选择性,在难降解有机废水的处理方面具有广阔的应用前景。

溶剂萃取法利用难溶或不溶于水的有机溶剂与废水接触,萃取废水中的非极性有机物,再对负载后的萃取剂进一步处理。近年来为了避免有机溶剂对环境的污染,又开发了超临界二氧化碳萃取。该法简单易行,适于处理有回收价值的有机物,但只能用于非极性有机物,被萃取的有机物和萃取后的废水需要进一步处理,有机溶剂还可能造成二次污染。萃取只是一个污染物的物理转移过程,而非真正的降解。

由清华大学开发的萃取一反萃取体系,可以应用于多种染料与中间体废母液资源回收,对染料中间体的回收率达90%以上,脱色效果也达到同样水平,正在逐步推广于染料废水的治理工程中。

1.2吸附法

吸附剂的种类很多,有活性炭、大孔树脂、活性白土、硅藻土等。

在有机废水中常用的吸附剂有活性炭和大孔树脂。虽然活性炭具有较高的吸附性,但由于再生困难、费用高而在国内较少使用。例如将活性炭投加到难降解染料废水的试验容器中,当活性炭的投加浓度为200mg/L时,色度的去除率为77%;而投加质量浓度增加到400mg/L时,色度的去除率达到86%。

1.3浓缩法

浓缩法是利用某些污染物溶解度较小的特点,将大部分水蒸发使污染物浓缩并分离析出的方法。浓缩法操作简单,工艺成熟,并能实现有用物质的部分回收,适合于处理高浓度含盐有机废水。该法的缺点是能耗高,如有废热可用或降低能耗,则该法是可行的。

1.4超声波降解

采用超声波降解水体中有机污染物,尤其是难降解有机污染物,是20世纪90年代兴起的新型水污染控制技术。该技术利用超声辐射产生的空化效应,将水中的难降解有机污染物分解为环境可以接受的小分子物质,不仅操作简便、降解速度快,还可以单独或与其它水处理技术联合使用,是一种产业前景的清洁净化方法。

它集高级氧化技术、焚烧、超临界水氧化等多种水处理技术的特点于一身,具有反应条件温和、速度快、适用范围广等特点,可以单独或与其它技术联合使用,具有很大的发展潜力。超声波能在水中引起空化,产生约4000K和100MPa的瞬间局部高温高压环境(热点),同时以约110m/s的速度产生具有强烈冲击力的微射流和冲击波。

水分子在热点达到超临界状态,并分解成羟基自由基、超氧基等,羟基自由基是目前所发现的的氧化剂。有机物在热点发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解、超临界水氧化、自由基氧化等反应。这些效应加上声场中的质点振动、次级衍生波等为有机物提供了其他方法难以达到的多种降解途径。

2、化学处理技术

化学处理技术是应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质,使废水得到净化的方法。化学氧化法分为两大类,一类是在常温常压下利用强氧化剂(如过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸盐、臭氧等)将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水;另一类是在高温高压下分解废水中有机物,包括超临界水氧化和湿空气氧化工艺,所用的氧化剂通常为氧气或过氧化氢,一般采用催化剂降低反应条件,加快反应速率。

化学氧化法反应速度快、控制简单,但成本较高,通常难以将难降解的有机物一步氧化到无机物质,而且目前对中间产物的控制的研究较少。该技术也常常作为生化处理的预处理方法使用。其主要的方法有焚烧法、Fenton氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法等。

2.1焚烧法

焚烧法利用燃料油、煤等助燃剂将有机废水单独或者和其他废物混合燃烧,焚烧炉可采用各种炉型。效率高,速度快,可以一步将有害废水中有机物彻底转化为二氧化碳和水。但设备投资大,处理成本高,除某些特殊废水(如医院废水)以外难以采用。

2.2Fenton氧化法

Fenton试剂具有很强的氧化能力,因此Fen2ton氧化法在处理废水有机物过程中发挥了巨大的作用。但由于体系中含有大量的Fe2+离子,H2O2的利用率不高,使有机物降解不完全。后来,人们对传统的Fenton氧化法进行了改进。

如光助反应就是在反应体系中辅以紫外线和可见光,在低浓度亚铁离子、理论双氧水加入量、紫外线和可见光的汞灯的照射下,反应0.5h,溶解性有机碳去除率高达90%。郁志勇等用UV+Fenton法对氯酚混合液进行处理,在1h内COD去除率达到83.2%。

2.3臭氧氧化法

臭氧在水处理方面具有氧化能力强,反应速度快,不产生污泥,无二次污染等特点,在去除合成洗涤剂以及降低水中的BOD、COD等方面都具有特殊的效果。臭氧对难降解有机物的氧化通常是使其环状分子的部分环或长链分子部分断裂,从而使大分子物质变成小分子物质,生成易于生化降解的物质,提高废水的可生化性。

臭氧氧化技术在难生物降解有机废水处理过程中常作为预处理。研究发现,臭氧氧化法对多数染料能取得很好的脱色效果,但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。

2.4电化学氧化法

电化学氧化又称电化学燃烧,它是在电极表面的电氧化作用下或由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧化。电化学氧化分为直接电化学氧化和间接电化学氧化。直接电化学氧化是使难降解有机物在电极表面发生氧化还原反应。目前,已证实对氯苯酚、五氯化酚均可在阳极上彻底分解。

HwangBJ等报道了电化学处理含氯有机物的有效性,并成功地利用PbO2/聚吡咯复合电极去除废水中的氯离子。阴极还原过程已被用于一氯乙烷、三氯乙烷和芳香氯化物等的脱氯处理。间接电化学氧化就是利用电化学反应产生氧化剂或还原剂使污染物降解的一种方法。据报道,采用电解生成次氯酸盐氧化剂,可氧化去除氨氮及难降解的有机污染物。

3、生物处理技术

生物处理是废水净化的主要工艺,主要用于处理农药、印染、制药等行业的有机废水。生物处理法是利用微生物的代谢作用来分解、转化水体中的有毒有害化学物质和其它各种超标组分的生物技术,降解作用的场所主要是含微生物的活性污泥、生物膜及其相应的反应器,由此诞生了各类生物处理方法和技术。微生物法不仅经济、安全,而且处理的污染物阈值低、残留少、无二次污染,有较好的应用前景。根据反应条件的不同,微生物处理法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。

3.1好氧活性污泥法

在污水处理中,活性污泥法是应用的技术之一,它是自然界水体自净的人工模拟,是对水自净作用的强化,利用悬浮生长的微生物絮凝体(Floc)处理有机污水。

活性泥法自1914年在英国曼彻斯特试验厂开创以来,已有90多年的历史,随着在实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进,特别是近几十年来,在对其生物反应和净化机理进行深入研究探讨的基础上,活性污泥法在反应动力学以及在工艺方面都得到长足发展,出现了多种能够适应各种条件的工艺流程。当前,活性污泥法已成为各类有机污水的主体处理技术。

根据各种不同运行方式的工艺特征与应用条件可将好氧活性污泥法分为:普通活性污泥法(CAS)、减量曝气活性污泥法、分段进水活性污泥法(SFAS)、吸附—再生活性污泥法(CSAS)、完全混合活性污泥法(CMAS)、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法(HPOAS)。

以上这些污水处理方法都是对传统活性污泥法在使有机负荷及需氧量提到均衡,提高曝气池对水质、水量、冲击负荷的适应能力,减少污泥产生,缩短曝气时间,提高氧向混合液中的传递能力及利用率,减少污泥膨胀现象发生等方面进行的改进,改进的同时又不可避免地出现处理效果差等缺点,尤其是对于高浓度有机污水,更具有难处理性。

3.2好氧生物膜法

好氧生物膜法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理法。这种方法的实质是使细菌、真菌、原生动物、后生动物等微生物附着在滤料或某些载体上生长繁育,并在其上形成膜状生物污泥———生物膜(Biofilm)。

与传统法处理污水相比,膜生物反应器具有以下几个方面的特征:

①出水水质好用超微滤膜组件取代二次沉淀池可以使生物反应器获得比普通活性污泥法更高的生物浓度,提高了生物降解能力,处理效果好;同时膜分离后出水质量高,当处理对象为生活污水时,可满足建设部生活回用水水质标准C(J25.1一89)。

②工艺参数易于控制膜生物反应器内可以实现STR和HTR的完全分离。通过控制较长的STR,使世代时间较长的硝化菌得以富集,提高硝化效果;同时膜分离也使废水中那些大分子、颗粒状难降解的成分在有限体积的生物反应器中有足够的停留时间,从而达到较高去除率。

③设备紧凑,占地少。由于生物反应器内污泥浓度高,容积负荷可大大提高,生物反应器体积大大减小;从形式上看,一体式膜生物反应器可使设备更加紧凑。

④污泥产率低同传统活性污泥法相比,膜生物反应器的污泥产率很低,如下表:

⑤抗冲击负荷能力强膜生物反应器中维持着高浓度的MLSS,使它比传统生物法具有高得多的抗冲击负荷能力。

⑥易于自动控制管理膜分离单元不受污泥膨胀等因素的影响,易于设计成自动控制系统,便于管理。

通常提到的膜生物反应器,实际上是三类反应器的总称,它们分别是(1)膜一曝气生物反应器(MABR),(2)萃取膜生物反应器E(EMBR),(3)膜分离生物反应器(BSMBR,简称MBR)。

(1)膜-曝气生物反应器

无泡曝气MBR最早见于Co.etP等于1988年的报道。它采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜),以板式或中空纤维式组件,在保持气体分压低于泡点b(ubblepoin)t的情况下,可实现向生物反应器的无泡曝气。由于传递的气体含在膜系统中,因此提高了接触时间,地提高了传氧效率。

同时由于气液两相被膜分开,有利于曝气工艺的更好控制,有效地将曝气和混合功能分开。因为供氧面积一定,所以该工艺不受传统曝气系统中气泡大小及其停留时间等因素的影响。

(2)萃取膜生物反应器

萃取MBR是结合膜萃取和生物降解,利用膜将有毒工业废水中有毒的、溶解性差的优先污染物从废水中萃取出来,然后用专性菌对其进行单独的生化降解,从而使专性菌不受废水中离子强度和pH值的影响,生物反应器的功能得到优化。目前膜一曝气生物反应器和萃取膜生物反应器还处在实验室阶段,尚无实际的工程应用。

(3)膜分离生物反应器

膜分离生物反应器中的膜组件相当于传统生物处理系统中的二沉池,利用膜组件进行固液分离,截流的污泥回流至生物反应器中,透过水外排。按膜组件和生物反应器的相对位置,膜分离生物反应器又可以分为一体式膜生物反应器、分置式膜生物反应器、复合式膜生物反应器三种。

在分置式MBR中,生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组件,在压力作用下膜过滤液成为系统处理出水,活性污泥、大分子物质等则被膜截留,并回流到生物反应器内。分置式MBR通过料液循环错流运行,其特点是:运行稳定可靠,操作管理容易,易于膜的清洗、更换及增设。但为了减少污染物在膜面的沉积,由循环泵提供的料液流速很高,为此动力消耗较高。

一体式MBR根据生物处理的工艺要求,可分为两种组成形式:种有两个生物反应器,其中一个为硝化池,另一个为反硝化池。膜组件浸没于硝化反应器中,两池之间通过泵来更新要过滤的混合液。第二种组合,直接将膜组件置于生物反应器内,通过真空泵或其它类型的泵抽吸,得到过滤液。为减少膜面污染,延长运行周期,一般泵的抽吸是间断运行的。

 

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