煤化工企業(yè)排放廢水以高濃度煤氣洗滌廢水為主,含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物質(zhì)。綜合廢水中CODcr一般在5000mg/l左右、氨氮在200~500mg/l,廢水所含有機(jī)污染物包括酚類、多環(huán)芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等,是一種典型的含有難降解的有機(jī)化合物的工業(yè)廢水。廢水中的易降解有機(jī)物主要是酚類化合物和苯類化合物;砒咯、萘、呋喃、瞇唑類屬于可降解類有機(jī)物;難降解的有機(jī)物主要有砒啶、咔唑、聯(lián)苯、三聯(lián)苯等。
目前國(guó)內(nèi)處理煤化工廢水的技術(shù)主要采用生化法,生化法對(duì)廢水中的苯酚類及苯類物質(zhì)有較好的去除作用,但對(duì)喹啉類、吲哚類、吡啶類、咔唑類等一些難降解有機(jī)物處理效果較差,使得煤化工行業(yè)外排水CODcr難以達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí)煤化工廢水經(jīng)生化處理后又存在色度和濁度很高的特點(diǎn)(因含各種生色團(tuán)和助色團(tuán)的有機(jī)物,如3-甲基-1,3,6庚三烯、5-降冰片烯-2-羧酸、2-氯-2-降冰片烯、2-羥基-苯并呋喃、苯酚、1-甲磺?;?span lang="EN-US">-4-甲基苯、3-甲基苯并噻吩、萘-1,8-二胺等)。
因此,要將此類煤氣化廢水處理后達(dá)到回用或排放標(biāo)準(zhǔn),主要進(jìn)一步降低CODcr、氨氮、色度和濁度等指標(biāo)。
4、煤化工廢水處理的難點(diǎn):
近年來(lái),不斷有新的方法和技術(shù)用于處理煤化工廢水,但各有利弊。
單純的生物氧化法出水中含有一定量的難降解有機(jī)物,COD值偏高,不能完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
吸附法雖能較好地除去CODcr,但存在吸附劑的再生和二次污染的問題。
催化氧化法雖能降解難以生物降解的有機(jī)物,但實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中存在運(yùn)行費(fèi)用高等問題。
厭氧-好氧聯(lián)合處理煤化工廢水可以獲得理想的處理效果,運(yùn)行管理和成本相對(duì)較低,該工藝是煤化工廢水的主要選用工藝。
但當(dāng)在來(lái)水濃度較高和含有較多難降解有機(jī)物時(shí)出水難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo),需要與催化氧化和混凝沉淀等工藝配合使用。
利用多種方法聯(lián)合處理煤化工廢水是煤化工工業(yè)廢水處理技術(shù)的發(fā)展方向。
煤化工廢水的處理方法
煤化工廢水治理工藝路線基本遵行“物化預(yù)處理+A/O生化處理+物化深度處理”,以下做簡(jiǎn)單介紹。
1、物化預(yù)處理
預(yù)處理常用的方法:隔油、氣浮等。
因過多的油類會(huì)影響后續(xù)生化處理的效果,氣浮法煤化工廢水預(yù)處理的作用是除去其中的油類并回收再利用,此外還起到預(yù)曝氣的作用。
2、生化處理
對(duì)于預(yù)處理后的煤化工廢水,國(guó)內(nèi)外一般采用缺氧、好氧生物法處理(A/O工藝),但由于煤化工廢水中的多環(huán)和雜環(huán)類化合物,好氧生物法處理后出水中的COD指標(biāo)難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
為了解決上述問題,近年來(lái)出現(xiàn)了一些新的處理方法,如PACT法、載體流動(dòng)床生物膜法(CBR)、厭氧生物法,厭氧-好氧生物法等:
1)、厭氧生物法
一種被稱為上流式厭氧污泥床(UASB)的技術(shù)用于處理煤化工廢水。該法所用的反應(yīng)器是由荷蘭的G.Lettinga等于1977年開發(fā)成功的,廢水自下而上通過底部帶有污泥層的反應(yīng)器,大部分的有機(jī)物在此被微生物轉(zhuǎn)化為CH4和CO2在反應(yīng)器的上部。設(shè)有三相分離器,完成氣、液、固三相的分離。
另外,活性炭厭氧膨脹床技術(shù)也被用于處理煤化工廢水,該技術(shù)可有效地去除廢水中的酚類和雜環(huán)類化合物。
2)、改進(jìn)的好氧生物法
(1)PACT法 PACT法是在活性污泥曝氣池中投加活性炭粉末,利用活性炭粉末對(duì)有機(jī)物和溶解氧的吸附作用,為微生物的生長(zhǎng)提供食物,從而加速對(duì)有機(jī)物的氧化分解能力?;钚蕴坑脻窨諝庋趸ㄔ偕?span lang="EN-US">
(2)載體流動(dòng)床生物膜法(CBR) CBR實(shí)際上是一種基于特殊結(jié)構(gòu)填料的生物流化床技術(shù),該技術(shù)在同一個(gè)生物處理單元中將生物膜法與活性污泥法有機(jī)結(jié)合,通過在活性污泥池中投加特殊載體填料使微生物附著生長(zhǎng)于懸浮填料表面,形成一定厚度的微生物膜層。附著生長(zhǎng)的微生物可以達(dá)到很高的生物量,因此反應(yīng)池內(nèi)生物濃度是懸浮生長(zhǎng)活性污泥工藝的2-4倍,可達(dá)8-12g/L,降解效率也因此成倍提高。
獨(dú)特設(shè)計(jì)的填料在鼓風(fēng)曝氣的擾動(dòng)下在反應(yīng)池中隨水流浮動(dòng),帶動(dòng)附著生長(zhǎng)的生物菌群與水體中的污染物和氧氣充分接觸,污染物通過吸附和擴(kuò)散作用進(jìn)入生物膜內(nèi),被微生物降解,整體系統(tǒng)的降解效率高。
由于微生物為附著生長(zhǎng)方式(不同于活性污泥的懸浮生長(zhǎng)),流動(dòng)床載體表面的微生物具有很長(zhǎng)的污泥齡(20-40天),非常有利于生長(zhǎng)緩慢的硝化菌等自養(yǎng)型微生物的繁殖,填料表面有大量的硝化菌繁殖,因此系統(tǒng)具有很強(qiáng)的硝化去除氨氮能力。
同時(shí)附著生長(zhǎng)方式利于其它特殊菌群的自然選擇,而這些特殊菌群可有效的降解煤氣化廢水中的特征污染物,特別是一些難降解的污染物,從而獲得更低的出水COD濃度。
CBR技術(shù)可應(yīng)用于高濃度煤化工廢水的處理,也可應(yīng)用于后續(xù)的深度處理回用單元。
3)、厭氧-好氧聯(lián)合生物法
單獨(dú)采用好氧或厭氧技術(shù)處理煤化工廢水并不能夠達(dá)到令人滿意的效果,厭氧和好氧的聯(lián)合生物處理法逐漸受到研究者的重視。
煤化工廢水經(jīng)過厭氧酸化處理后,廢水中有機(jī)物的生物降解性能顯著提高,使后續(xù)的好氧生物處理CODcr的去除率達(dá)90%以上。其中較難降解的有機(jī)物萘、喹啉和吡啶的去除率分別為67%,55%和70%, 而一般的好氧處理這些有機(jī)物的去除率不到20%。
采用厭氧固定膜-好氧生物法處理煤化工廢水,也得到了比較滿意的效果。
3、深度處理
煤化工廢水經(jīng)生化處理后,出水的CODcr、氨氮等濃度雖有極大的下降,但由于難降解有機(jī)物的存在使得出水的COD、色度等指標(biāo)仍未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,生化處理后的出水仍需進(jìn)一步的處理。深度處理的方法主要有混凝沉淀、固定化生物技術(shù)、吸附法催化氧化法及反滲透等膜處理技術(shù)。
1)、高級(jí)氧化技術(shù)
由于煤化工廢水中的有機(jī)物復(fù)雜多樣,其中酚類、多環(huán)芳烴、含氮有機(jī)物等難降解的有機(jī)物占多數(shù),這些難降解有機(jī)物的存在嚴(yán)重影響了后續(xù)生化處理的效果。
高級(jí)氧化技術(shù)是在廢水中產(chǎn)生大量的HO.自由基HO.自由基能夠無(wú)選擇性地將廢水中的有機(jī)污染物降解為二氧化碳和水。高級(jí)氧化技術(shù)可以分為均相催化氧化法、光催化氧化法、多相濕式催化氧化法以及其他催化氧化法。
催化氧化法可以應(yīng)用在煤化工污水處理工藝的前段,去除部分COD和增強(qiáng)廢水的可生化性,但存在消耗量大,運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)的問題,因此該技術(shù)在后續(xù)的深度處理單元中應(yīng)用可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)性和降解效果。
2)、吸附法
由于固體表面有吸附水中溶質(zhì)及膠質(zhì)的能力,當(dāng)廢水通過比表面積很大的固體顆粒時(shí),水中的污染物被吸附到固體顆粒(吸附劑)上,從而去除污染物質(zhì)。該方法可取得較好的效果,但存在吸附劑用量大,費(fèi)用高產(chǎn)生二次污染等問題,一般適合小規(guī)模污水處理應(yīng)用。
3)、混凝沉淀
沉淀法是利用水中懸浮物的可沉降性能,在重力作用下下沉,以達(dá)到固液分離的過程。其目的是除去懸浮的有機(jī)物,以降低后續(xù)生物處理的有機(jī)負(fù)荷。
在生產(chǎn)中通常加入混凝劑如鋁鹽、鐵鹽、聚鋁、聚鐵和聚丙烯酰胺等來(lái)強(qiáng)化沉淀效果,此法的影響因素有廢水的pH、混凝劑的種類和用量等。
4)、固定化生物技術(shù)
固定化生物技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),可選擇性地固定優(yōu)勢(shì)菌種,有針對(duì)性地處理含有難降解有機(jī)毒物的廢水。
經(jīng)過馴化的優(yōu)勢(shì)菌種對(duì)喹啉、異喹啉、吡啶的降解能力比普通污泥高2-5倍,而且優(yōu)勢(shì)菌種的降解效率較高,經(jīng)其處理8h可將喹啉、異喹啉、吡啶降解90%以上。