煤氣化廢水深度處理技術(shù)

1、煤氣化廢水深度處理技術(shù) 煤氣廢水是在煤氣冷卻、 洗滌、 凈化及焦化產(chǎn)品回收過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水。 特別是 采用魯奇爐氣化工藝， 盡管與其他氣化工藝相比在對(duì)煤種的適應(yīng)性上有很多優(yōu)勢(shì)，但其廢水 卻更難處理。水中除了 COD 、氨氮等常規(guī)污染物比較高外，還含有較高的二氧化碳、酚、油、部分石蠟等有害物質(zhì)1,2 丨。COD 能達(dá)到 6 000 mg/L 甚至更高，酚達(dá)到 2 500mg/L左右， SS 也較高?，F(xiàn)在通常是在脫酸、脫酚、脫氮后采用生化法處理，但處理效果往往有 限。我國(guó)現(xiàn)有的煤氣廢水生化法處理大部分是采用傳統(tǒng)的 A/O 或 A2/O 生物處理法結(jié)合混 凝沉淀或者活性炭吸附等后續(xù)處理法

2、3, 4 。但多元酚類(lèi)、多環(huán)芳烴類(lèi)、石油烴類(lèi)及長(zhǎng)鏈 脂肪酸等水不溶的污染物是該類(lèi)型水生化的難點(diǎn) ;各類(lèi)研究表明，任何的生化處理手段都無(wú) 法有效地去除廢水中的這部分難降解污染物， 故應(yīng)增加有效的深度處理單元來(lái)實(shí)現(xiàn)煤氣廢水 的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放 5。臭氧氧化作為一種實(shí)用、 高效的高級(jí)氧化技術(shù)， 具有氧化能力強(qiáng)、 反應(yīng)時(shí)間短、 無(wú)二次污染、 設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在印染廢水、石化行業(yè)廢水等生物難降解廢水的處理過(guò)程中有廣泛的應(yīng)用 潛力 6。筆者考察了催化劑類(lèi)型、 pH 、臭氧投加量對(duì)臭氧氧化深度處理生化后煤氣廢水 效果的影響， 并對(duì)氧化條件進(jìn)行了優(yōu)選， 分析了臭氧氧化技術(shù)的基本原理， 以指導(dǎo)生物難降 解的煤氣廢水

3、處理工藝。1 實(shí)驗(yàn)部分1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑臭氧發(fā)生器 BH-100G ，青島碧海凈化設(shè)備有限公司 ;臭氧濃度檢測(cè)儀 IDEAL-2000 ，美國(guó)愛(ài) 迪爾 ;消解反應(yīng)器 DRB200 ，美國(guó)哈希 ;COD 分析儀 DR5000 ，美國(guó)哈希 ; 紫外分光光度計(jì) TU-1901 ，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司 ;pH 計(jì) pHS-3C ，上海雷磁儀器廠(chǎng)。NaOH（ 優(yōu)級(jí)純 ） ，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 ;催化劑， 中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院 ;濃硫酸 （分析純 98%），廣州化學(xué)試劑廠(chǎng)；濃鹽酸（分析純 37.5%），東莞東江化學(xué)試劑有限公司。1.2 實(shí)驗(yàn)用水實(shí)驗(yàn)用水取自某化肥廠(chǎng)經(jīng)生化處理后的魯奇爐

4、工藝煤氣廢水，該水COD、色度均非常高,不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。所取實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)情況如表1 所示。由表 1 可見(jiàn)，經(jīng)生化處理后，氨氮、揮發(fā)酚、pH 已經(jīng)達(dá)到污水排放的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，深度處理主要是解決 COD、色度、總氰化合物的達(dá)標(biāo)排放問(wèn)題。1.3 實(shí)驗(yàn)方法COD 測(cè)定采用重鉻酸鉀法；總氰分析采用異煙酸-吡唑啉酮法；pH 測(cè)定采用電極法；色度采 用稀釋倍數(shù)法；臭氧濃度用臭氧濃度監(jiān)測(cè)儀測(cè)定。實(shí)驗(yàn)用反應(yīng)器為有機(jī)玻璃制成的圓柱容器，有效容積為2 L；實(shí)驗(yàn)用水為 1 L。實(shí)驗(yàn)時(shí)水樣為一次性投加，臭氧為連續(xù)通入。臭氧質(zhì)量濃度為4.9 mg/L，氣體發(fā)生量為 4 L/min。2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1 臭氧氧化去除 C

5、OD、總氰化合物及色度的效果2.1.1 臭氧氧化去除 COD 的效果實(shí)驗(yàn)考察了反應(yīng)時(shí)間及 pH 對(duì) COD 去除率的影響。pH=9 時(shí)，反應(yīng)時(shí)間對(duì) COD 去除率的影響如表 2 所示。由表 2 可見(jiàn)，在氧化反應(yīng)的前 30 min 隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，COD 去除率增加。在 30 min后，COD 去除率變化不明顯。反應(yīng) 30 min , COD 去除率為 65.3%。在反應(yīng)時(shí)間為 25 min 條件下，進(jìn)行了 pH 對(duì) COD 去除率的影響實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng) pH12 時(shí)，COD 去除率隨著 pH 的增加而 迅速降低。這是由于在堿性反應(yīng)體系中，受溶液中 OH-的誘導(dǎo)，臭氧自身分解產(chǎn)生.OH 的

6、速率大大加快，促進(jìn)臭氧在水中的吸收，所以溶液中OH 的濃度明顯提高，自由基主導(dǎo)的反應(yīng)過(guò)程有效地加快了有機(jī)物的降解速率。但是當(dāng)溶液中 pH 太高時(shí)，羥基自由基之間會(huì)發(fā)生速度極快的猝滅反應(yīng)， 使得有機(jī)物的降解速率下降。考慮經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題， 實(shí)驗(yàn)選定 pH=9。2.1.2 臭氧氧化去除總氰化合物的效果實(shí)驗(yàn)考察了反應(yīng)時(shí)間及 pH 對(duì)總氰化合物去除率的影響。在pH=9 時(shí)，反應(yīng)時(shí)間對(duì)總氰化合物去除率的影響如圖 1 所示。由表 1 可見(jiàn)，經(jīng)生化處理后，氨氮、揮發(fā)酚、pH 已經(jīng)達(dá)到污水排放的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，深度處理主要是解決 COD、色度、總氰化合物的達(dá)標(biāo)排放問(wèn)題。1.3 實(shí)驗(yàn)方法COD 測(cè)定采用重鉻酸鉀法；總氰分

7、析采用異煙酸-吡唑啉酮法；pH 測(cè)定采用電極法；色度采 用稀釋倍數(shù)法；臭氧濃度用臭氧濃度監(jiān)測(cè)儀測(cè)定。實(shí)驗(yàn)用反應(yīng)器為有機(jī)玻璃制成的圓柱容器，有效容積為2 L;實(shí)驗(yàn)用水為 1 L。實(shí)驗(yàn)時(shí)水樣為一次性投加，臭氧為連續(xù)通入。臭氧質(zhì)量濃度為4.9 mg/L，氣體發(fā)生量為 4 L/min。2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1 臭氧氧化去除 COD、總氰化合物及色度的效果2.1.1 臭氧氧化去除 COD 的效果實(shí)驗(yàn)考察了反應(yīng)時(shí)間及 pH 對(duì) COD 去除率的影響。pH=9 時(shí)，反應(yīng)時(shí)間對(duì) COD 去除率的 影響如表 2所示。由表 2 可見(jiàn)，在氧化反應(yīng)的前 30 min 隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，COD 去除率增加。在 30

8、min 后，COD 去除率變化不明顯。反應(yīng) 30 min，COD 去除率為 65.3%。在反應(yīng)時(shí)間為 25 min 條件下，進(jìn)行了 pH 對(duì) COD 去除率的影響實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng) pH12 時(shí)，COD 去除率隨著 pH 的增加而 迅速降低。這是由于在堿性反應(yīng)體系中，受溶液中 OH-的誘導(dǎo)，臭氧自身分解產(chǎn)生.OH 的速率大大加快，促進(jìn)臭氧在水中的吸收，所以溶液中OH 的濃度明顯提高，自由基主導(dǎo)的反應(yīng)過(guò)程有效地加快了有機(jī)物的降解速率。但是當(dāng)溶液中 pH 太高時(shí)，羥基自由基之間會(huì)發(fā)生速度極快的猝滅反應(yīng)，使得有機(jī)物的降解速率下降?？紤]經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題， 實(shí)驗(yàn)選定 pH=9。2.1.2 臭氧氧化去除總氰化

9、合物的效果實(shí)驗(yàn)考察了反應(yīng)時(shí)間及 pH 對(duì)總氰化合物去除率的影響。在pH=9 時(shí)，反應(yīng)時(shí)間對(duì)總氰化合物去除率的影響如圖 1 所示。圖 2 催化劑對(duì) COD 去除率的影響由圖 2 可見(jiàn)，在相同條件下，使用TS-2 型催化劑，不僅反應(yīng)速度加快，而且COD 去除率有所提高。在反應(yīng) 25 min 時(shí)，COD 去除率達(dá)到 66.9%。這是由于 TS-2 型催化劑的使 用，提高了有機(jī)污染物的礦化程度。TS-3 型催化劑的使用，加快了反應(yīng)速度，但對(duì) COD 去除率影響較小。TS-1 型催化劑的使用，對(duì)反應(yīng)影響較小。反應(yīng)時(shí)間沒(méi)有明顯縮短，COD 去除率沒(méi)有明顯提高。由此可知，TS-2 型催化劑在煤氣廢水處理中的使用可以提高臭氧氧化效率。使用一個(gè)月后，催化劑的活性會(huì)逐漸降低。為此對(duì)催化劑進(jìn)行清洗處理，將催化劑置于含0.3%的鹽酸溶液中，浸泡 24 h 后，再用清水浸泡 8 h 后自然風(fēng)干，使催化劑提高活性。 3 結(jié)論臭氧對(duì)煤氣廢水中 COD 有良好的去除效果。 反應(yīng)時(shí)間、pH 是影響反應(yīng)的重要因素。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為 30 min、pH=9 時(shí)，煤氣廢水 C