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关键词:煤气化;废水;处理;研究
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.029
0 引言
煤炭是我国的主要能源来源,在我国的整体能源结构中占据很大的一部分,随着我国经济水平的提高、工业化的发展、家用汽车的普及,我们对于石油的依赖也不断扩大,我国本身就是一个石油资源匮乏的国家,加上近年来世界范围的石油能源紧缺等因素,都使得我们需要重视对于煤炭的进一步开发和深度利用。新型煤化工产业的兴起使得我们对于煤炭的进一步利用取得了很大的发展,我国对于煤化工产业也十分重视,对于减少我国对于石油资源的依赖,促进国家工业经济发展具有十分重要的意义。煤气化技术是新型煤化工产业的重要技术,利用煤气化技术不仅可以生产天然气这种清洁能源,还可以进一步加工生产得到甲醇、烯烃、化肥等工业产品。然而煤气化技术对于水资源的利用较大,我国的煤气化项目大多分布于水资源匮乏地区,除此之外,煤气化产生的废水也给环境污染带来及极大挑战。为实现环境友好型社会及实现煤气化工业的进一步发展,我们需要加大对于煤气化废水处理的研究,提高废水排放标准,这样不仅能够实现环境保护,也能够促进企业创新及提升核心竞争力。
1 煤气化废水的成分特点
煤气化废水是在工业生产加工过程中对于煤气的生产和洗涤过程中产生的,煤气化过程中产生的废弃物多溶解于洗涤水、蒸汽分流等分离水中,这些都是煤气化废水的形成来源。煤气化废水是一种很难在自然界中通过生物降解的废水,其中含有较多的固体颗粒物和有毒有害物质,其成分一般较为复杂,不仅含有稠环芳烃、萘、呋喃等酚类有机化合物,还含有硫化物、各种无机盐等无机化合物。成分的复杂性也给废水的加工处理带来了很大的难度,且不同煤气化工艺产生的废水都具有较大的差异性,因此对于煤气化废水的处理和利用情况较为复杂。
2 煤气化废水的处理技术
国内外现阶段主要的煤气化废水处理技术是生物化学法,这种方法具有废水的处理量大、去除的污染成分范围较广等优点,处理后的废水符合一般的废水排放要求。但是随着人们对于环境保护意识的加强,对于废水的排放标准也不断提高。现阶段对于煤气化废水的研究主要集中在三个阶段,预处理、生化处理、深度处理。
2.1 预处理技术
由于煤气化废水成分的复杂性,含有酚类、氨类等物质,所以需要经过预处理和生化处理来消除高污染物质,减轻深度处理的难度,提高废水排放的质量。
预处理主要针对废水中的酚类、氨、油类等污染物,预处理过程中对于废水中不同成分会采用不同的方法。对于酚类污染物的处理常采用水蒸汽脱酚法、溶剂萃取脱酚法这两种。水蒸汽脱酚法较为简单,将废水中挥发性酚类经过蒸汽直接分离成含酚蒸汽再利用钠碱溶液吸收形成酚钠盐溶液后,通过酸中和进行提纯回收。而溶剂萃取法则是利用萃取剂的高分配系数使酚转移到萃取剂中,实现酚的分离。由于废水中氨浓度一般较高,目前常用的技术是水蒸汽提纯对废水中的氨进行分离,可溶性的含氨蒸汽通过含有磷酸铵溶液的吸收器与其他气体进行分离回收。对于废水中的油类物质常采用隔油池分离法和气浮法进行分离。
2.2 生化处理技术
现阶段对于煤气化废水的生化处理常用的工艺有厌氧-缺氧-好氧组合工艺(A-A/O)和序批式活性污泥法(SBR)。A-A/O这一工艺脱氮效率较高,既能起到生物选择器的作用,改善污泥的沉降性能,也能通过产生的碱度对硝化过程中的碱消耗进行一定的补偿。但是A-A/O工艺也具有一定的局限性,如需要分别设置混合液回流系统和污泥回流系统,对于动力的消耗较大。SBR是一种通过间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,主要是利用时间分割的操作方式来替代空间分割的操作方式,实现稳态生化反应。主要的特点是运行的有序性和间歇性。这一工艺通过净化池内厌氧好氧的交替式变换来达到较好的净化效果;且净化池内的处理水还能够对煤气化废水有一定的缓冲稀释作用,有较好的耐冲击负荷;整个工艺操作简单成本较低。
2.3 深度处理技术
深度处理是煤气化废水的最后处理阶段,主要针对废水中难降解的有机物及悬浮物以达到排放标准。常用的方法有吸附法和臭氧氧化深度处理法。吸附法主要是利用多孔性固态相的物质对废水中污染物进行吸附分离。常用的吸附剂有活性炭、焦炭等,经过催化氧化后可以实现对废水中重金属离子等处理。臭氧氧化法可以对煤气化废水中的有机胺、杂环化合物、烷基苯磺酸钠等化合物进行分解。这一工艺的优点是操作简单,反应过程较快,但是处理需要消耗较多的电能。
3 总结
随着新型煤化工产业的发展,煤气化技术的推广使用,我们对于煤气化废水的处理方式也会不断的进步和深入。当前的处理技术大多存在一定的限制性,我们仍需要进行研究来提高废水的处理技术,以实现保护环境、促进经济及工业发展、减少进口能源依赖的目的。
参考文献:
[1]张军.煤气化废水深度处理技术的试验研究[J].华北电力大学,2012.
[2]蒋芹.煤气化废水处理技术现状及发展趋势[J].能源环境保护,2014.
关键词:钢铁企业;废水处理;悬浮物;焦化废水
中图分类号:X781文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)25-0104-02
工业废水对水体环境的影响较大,使水体中悬浮物、油、重金属、酚、氰、COD等污染因子超标。在众多工业中,钢铁工业的废水排放量很大,据统计,我国钢铁工业外排水量约占工业外排废水量的10%,且废水中含有大量的污染物质和有害物质。因此,治理钢铁工业废水,对解决水体污染,保护和节约水资源具有重要的意义。
污染物也是原料存在的一种形式,只不过这种存在形式使可利用资源量减少,损害了人们的经济利益,也影响了人们的身体健康。由于物质是可以转化的,只要措施得当,存在于污染物中的物质就可能变为可以被利用的形式。因此,人们一直在寻找有效、合理处理钢铁企业废水的方法,并尽可能多的对处理后的废水和废水中所含的有用物质进行资源化利用。
1钢铁企业废水的来源、特点及处理
钢铁企业大多是集烧结、焦化、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等各生产工序和机械、动力、耐火材料等辅助工序为一体的联合企业,各生产工序在生产过程中均产生并排放大量的废水。一般将排至企业外部的一种或多种工序的综合排水称为钢铁企业总排水,钢铁企业总排水具有排水量大、含有多种污染物且污染负荷大等特点。
1.1焦化废水
这是焦化厂产生的废水,其特点是含有高浓度酚。焦化废水中酚可回收利用,常用熔剂萃取法和气提法,对蒸氨后废水进行冷却,作为洗氨补充水循环使用。对于最终硝化生化系统产生的外排水,可将其稀释用于焦炉熄焦补充水。
1.2高炉煤气洗涤水
高炉煤气洗涤水是炼铁厂的主要污水,其特点是含有大量的固形物和杂质。这类废水需进行悬浮物去除、水质稳定、冷却处理以达到水的循环使用。目前大型炼钢厂在污水中投加混凝剂,沉淀池采用轴流式,沉淀污泥经浓缩和过滤脱水为滤饼,可作为烧结原料,处理后废水可循环使用。
1.3转炉烟气废水
转炉烟气废水是炼钢厂的主要污水,含有大量悬浮物。这类废水主要采用自然沉降、絮凝沉淀和磁力分离。处理后废水可以进入循环水系统。
1.4轧钢废水
热轧废水主要污染物为氧化铁皮、悬浮物和油类。热轧废水主要采用药剂混凝沉淀以去除悬浮物和油类,经冷却后循环使用;冷轧废水主要污染物为悬浮油、乳化油等,悬浮油需用刮油机除去,含乳化油废水必须破乳,然后浮选除去油;另外,还有钢材酸洗废水,其中主要含酸和铁盐。
2钢铁企业废水的处理技术
根据以上分析的钢铁企业废水来源及特点,可见钢铁企业的废水处理及资源化,主要是考虑去除污水中的悬浮物、油、盐类还有酚类物质等。
2.1钢铁废水中悬浮物的处理
目前,在钢铁行业常见的处理工艺主要有混凝沉淀、过滤。通过投加一定量的混凝剂、助凝剂于废水中,使废水中难以自然沉淀的污染物和一部分细小悬浮物形成絮凝体,再在后续沉淀池中沉淀分离,从而使大部分悬浮颗粒物以泥浆的形式从池底部排出,清水从池顶排出。混凝沉淀处理后的废水,经冷却塔冷却后循环使用,处理后水中的SS
混凝法和其他处理方法联合使用处理钢铁企业的废水,可以取得更好的处理效果。采用曝气-混凝沉淀法处理。高炉煤气洗涤水进入沉淀池之前,通过曝气将水中游离CO2吹脱,使溶解在水中的碳酸盐析出,在沉淀池中一并去除。这种方法有利于高炉煤气洗涤水的水质稳定,可减缓高炉煤气洗涤水系统的结垢。
污水的预处理还可以通过物理法,即采用各种筛网、滤网、斜形筛、格栅等方法拦截去除大颗粒悬浮物和部分石油类,有利于污水后续处理设施运行及节约药剂。除此之外,微滤与振动筛技术作为一种简单的机械过滤方法,也逐渐被应用到污水的预处理中去。它适用于把废水中存在的微小悬浮物质、有机物残渣及其他悬浮固体等最大限度地分离出来,大大降低了后处理负荷,且处理水量大,管理方便,可成为钢铁企业污水预处理中很有发展前途的技术。
2.2钢铁废水中油的处理
国内钢铁企业通常采用含油处理方法如气浮法、吸附法、生化法和化学法,处理效果一直不甚理想。现已开发出用膜技术处理污水中的油,这是一种具有耐腐蚀、机械强度高、孔径分布窄、使用寿命长等突出优点的陶瓷膜技术,它对油的截留率达到了99%,通过对陶瓷膜系统处理后的透过水可作为冲洗水使用,浓缩液经加热、离心分离后的油可作为燃料利用。这种新型的方法具有可观的经济价值。
2.3钢铁废水中盐的处理
目前,在水处理行业中已经应用的除盐工艺有:离子交换除盐、蒸馏法除盐水处理、膜分离技术等。钢铁企业废水盐浓度高,采用离子交换除盐方法成本高,而且除盐率相对不是很高,且生酸碱废液排放量大,会造成环境再次污染。蒸馏法工艺仅适用于小水量的除盐水处理,而且耗较大,处理成本很高,不宜于钢厂大水量的除盐工艺。
随着经济技术的发展和环保要求的提高,膜分离技术到广泛的应用。反渗透膜除盐技术作为膜分离技术的一种,具有分离度高、脱盐率最高、可达95%以上、单位面积的透水速度快、化学稳定性好、系统运行定、出水水质可靠、环保效果好、易于实现自动化等优点,是钢铁行业水处理方面有很好的应用价值。
2.4含酚废水处理
对焦化厂的含酚氰废水,国外普遍采用的是延时曝气或强化曝气生化法处理技术。焦化的含酚氰废水采用预曝―中和―气浮―曝气―沉淀―除氰一混凝沉淀―过滤―吸附处理后外排,排水中酚
3结语
环境污染是当今人类面临最大的危害之一,特别是工业生产的发展,排出了大量的废水,这些废水如直接排放或处理不当,将影响水体的自净,因而使水质恶化。人们日益意识到环境污染带来的危害,现在污水必须通过处理才能排放已成为人们的共识。
我们应当从新的角度认识钢铁企业的废水。废水和资源是对立统一的,废水可以被认为是有待于开发的资源,只要技术过关、措施得当,废水完全可以转化为资源。通过提出和建立我国钢铁企业外排废水综合处理与回用技术框架,以综合废水为新水源,建立起新的用水理念,实现用水系统的新变革,它是解决钢铁工业水资源短缺的最直接、最经济、最有效、最现实与最可靠的途经。
参考文献
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[2] 黎蓓,常静.钢铁废水的资源化回用[J].河北冶金,2008,(6).
关键词:焦化废水 处理方法
1.1 焦化废水水质
焦化废水是煤在高温干馏、煤气净化以及化工产品精制过程中所产生的废水,其来源主要有两个方面:一是剩余氨水,约占焦化废水总量的一半以上,它是炼焦及煤气冷却过程中产生的废水;二是工艺过程中产生的废水,主要是来自煤气净化和化产品精制过程中产生的分离水,如煤气终冷水和粗苯分离水等,这些水的数量与工艺配置及操作管理有关。焦化废水中含有大量的酚、氰、苯、氨氮,还有少量的如吲哚、萘、茚等,这些有毒物质必须经过妥善处理达标后,才能允许外排。
焦化废水中的NH3-N是一种不稳定的物质,在微生物作用下发生硝化反 应,生成NO2-、NO3-。NO2-是一种致癌物质,并可引起胎儿畸形;NO3-会破坏血液结合氧的能力,若饮用NH3-N含量超过10mg∕L的水会引起高铁血红蛋白症,甚至发生窒息现象。大量的氨氮排入水体会造成水体富营养化,其中一些藻类蛋白质毒素可富集在水产生物体内,并通过食物链使人中毒。
焦化废水中的酚类物质会引起蛋白质变性沉淀,对生物细胞直接产生毒害作用,使生物细胞失去活力、蛋白质凝固,引起深部组织损伤、坏死。而多环与杂环类化合物多数也可致癌。
1.2 焦化废水常用处理工艺
目前焦化废水一般按常规方法进行预处理,然后进行生物脱酚二次处理。但是,焦化废水经上述处理后,外排废水中氰化物、COD及氨氮等指标仍然很难达标。近年来国内外学者开展了大量的研究工作,找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为生物法、化学法、物化法和循环利用等四类。
1.2.1 生物处理法
生物处理法是利用微生物氧化分解废水中有机物的方法,常作为焦化废水处理系统中的二级处理。目前,活性污泥法是一种应用最广泛的焦化废水好氧生物处理技术。这种方法是让生物絮凝体及活性污泥与废水中的有机物充分接触,溶解性的有机物被细胞所吸收和吸附,并最终氧化为最终产物(主要是CO2)。非溶解性有机物先被转化为溶解性有机物,然后被代谢和利用。但是采用该技术,出水中的CODCr、BOD5、NH3-N等污染物指标均难于达标,特别是对NH3-N污染物,几乎没有降解作用。近年来,人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手,研究开发了生物强化技术:生物流化床,固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。这些技术的发展使得大多数有机物质实现了生物降解处理,出水水质得到了很大改善,使得生物处理技术成为一项很有发展前景的废水处理技术。
1.2.2 化学处理法
(1)催化湿式氧化技术
催化湿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Zimmerman的湿式氧化技术的基础上发展起来的。在我国,鞍山焦化材料耐火设计院与中科院大连物化所合作,曾经成功地研制出双组分的高活性催化剂,对高浓度的含氨氮和有机物的焦化废水具有极佳的处理效果。
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。
(2)焚烧法
焚烧法治理废水始于20世纪50年代。该法是将废水呈雾状喷入高温燃烧炉中,使水雾完全汽化,让废水中的有机物在炉内氧化,分解成为完全燃烧产物CO2和H2O及少许无机物灰分。
焦化废水中含有大量NH3-N物质,NH3在燃烧中有NO生成,NO的生成会不会造成二次污染是采用焚烧法处理焦化废水的一个敏感问题。杨元林等通过研究发现,NH3在非催化氧化条件下主要生成物是N2,不会产生高浓度NO造成二次污染。从而说明,焚烧处理工艺对于处理焦化厂高浓度废水是一种切实可行的处理方法。
(3)臭氧氧化法
臭氧是一种强氧化剂,能与废水中大多数有机物、微生物迅速反应,可除去废水中的酚、氰等污染物,并降低其COD、BOD值,同时还可起到脱色、除臭、杀菌的作用。
臭氧的强氧化性可将废水中的污染物快速、有效地除去,而且臭氧在水中很快分解为氧,不会造成二次污染,操作管理简单方便。在美国已开始应用臭氧氧化法处理焦化废水。
(4)等离子体处理技术
等离子体技术是利用高压毫微秒脉冲放电所产生的高能电子(5~20eV)、紫外线等多效应综合作用,降解废水中的有机物质。等离子体处理技术是一种高效、低能耗、使用范围广、处理量大的新型环保技术,目前还处于研究阶段。有研究表明,经等离子体处理的焦化废水,有机物大分子被破坏成小分子,可生物降解性大大提高,再经活性污泥法处理,出水的酚、氰、COD指标均有大幅下降,具有发展前景。其他的化学处理方法还有光催化氧化法、电化学氧化技术、化学混凝法等。
1.2.3 物理化学法
(1)吸附法
吸附法就是采用吸附剂除去污染物的方法。
活性炭由于具有良好的吸附性能和稳定的化学性质,是最常用的一种吸附剂。活性炭吸附法适用于废水的深度处理。但是,由于活性炭再生系统操作难度大,装置运行费用高,在焦化废水处理中未得到推广使用。上海宝钢曾于1981年从日本引进了焦化酚氰废水三级处理工艺,但在二期工程中没有再建第三级活性炭吸附装置,以上所述就是原因之一。
(2)利用烟道气处理焦化废水
由冶金工业部建筑研究总院和北京国纬达环保公司合作研制开发的“烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水的方法”已获得国家专利。该技术将焦化剩余氨水去除焦油和SS后,输入烟道废气中进行充分的物理化学反应,烟道气的热量使剩余氨水中的水分全部汽化,氨气与烟道气中的SO2反应生成硫铵。
该方法以废治废,投资省,占地少,运行费用低,处理效果好,环境效益十分显著,是一项十分值得推广的方法。
1.2.4 生物化学法
目前物化法主要被用作生物处理的预处理或后续处理。生化法则是可以在单一的生物处理系统中去除多种污染物,而且操作简单,运行费用也比物化法要低的多,因此生化处理方法一直是焦化废水处理的主要手段。
主要有SBR工艺、硝化和反硝化工艺等。
(1)SBR工艺
SBR工艺是一种新近发展起来的新型处理焦化废水的工艺,即为序批式好氧生物处理工艺,其去除有机物的机理在于充氧时与普通活性污泥法相同,不同点是其在运行时,进水、反应、沉淀、排水及空载5个工序,依次在一个反应池中周期性运行,所以该法不需要专门设置二沉池和污泥回流系统,系统自动运行及污泥培养、驯化均比较容易。该法处理焦化废水有着独有的优势:一是不要空间分割,时序上就能创造出缺氧和好氧的环境,即具有A/O2的功能,十分有利于氨氮和COD的去除;二是该法的沉淀是一种静止的沉淀,对焦化废水这种污泥沉淀性能不好的废水,固液分离效果非常明显;三是该法可以省去二沉池,其占地面积相对要小一些。
(2)硝化和反硝化工艺
硝化和反硝化工艺典型即A/O法(包括A2/O、A/O2、A2/O2法),该法在国内焦化厂实际应用的时间虽然还不算很长,但从已运行的厂家来看,其处理效果还是比较好的。只要精心设计、操作得当,出水水质是可以满足排放标准要求的。
关键词:鲁奇气化废水;可生化性;氨氮;深度处理;
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1674-3520(2014)-04-00200-01
鲁奇技术属于低温中压气化工艺[1],导致原料煤中的大量高分子物质无法充分裂解,进而随冷却、洗涤等工艺进入水中形成大量污染物浓度高、组成复杂的有毒有害废水,制约了其进一步发展[2]。本文主要针对鲁奇废水处理工艺中存在的问题进行针对性的探讨。
一、鲁奇气化废水的特点及危害
(一)废水成分复杂,可生化性差,水质波动大。鲁奇废水水质污染物浓度极高,可生化性极差。且受生产条件及不同煤质的影响,废水水质波动大,若处理不当会对后续的生化处理造成极大影响。
(二)油类含量高,极易发泡。鲁奇废水含有多种油类物质,在水质pH较高时会严重乳化,极大增加了废水的处理难度。而其中的酚类、烃类物质则极易产生大量不易破碎的泡沫[4],覆盖在曝气池表面,不仅在大风的季节四处飘散影响环境,更会降低曝气池的充氧效率和污泥的沉降性能,进而使出水水质恶化。
(三)氨氮浓度高。鲁奇废水的氨氮浓度通常在350mg/L以上,游离氨浓度也相应较高,会导致污泥沉降指数增加,污泥大量流失,对于生化法为主的处理工艺产生很大影响。
二、对存在问题解决方案的探讨
下面主要按照废水处理过程的流程展开讨论
(一)废水接收及预处理1、负荷波动。在鲁奇煤制气过程中,难免会出现非正常的生产工况,此时产生的废水水质波动极大,COD、氨氮等指标可达到设计进水指标的数倍甚至数十倍以上,若不采取有效手段,会直接摧毁后段整个生化系统。针对这一情况,可从以下几个方面进行应对。(1)根据工厂的生产能力,在煤制气生产段及废水处理段均设置足够容积的事故池;(2)在必要的工段上设置COD及氨氮在线监测系统;(3)完善工厂相应规章制度,要求各级运行人员密切关注水质在线监测数值,一旦发现废水浓度超过安全值,立即联系调度将水路切换至事故池等应对措施。
(二)含油量大。鲁奇废水中的油品相对密度除重焦油外通常都小于1[3],主要为浮油和分散油,采用单一去除方法很难获得良好效果。通常用隔油――气浮――辅以混凝进行除油。隔油可根据资金及现场具体情况从平流隔油池、斜板隔油池及波纹斜板隔油池之间进行选取。需要注意的是对于鲁奇废水,由于其自身可生化性已经很低,气浮时须采用压缩氮气而非压缩空气,以避免废水被提前氧化导致后续生化处理难度进一步增加。
(三)消泡。鲁奇废水中含有大量能引起泡沫的表面活性物质、使泡沫稳定的悬浮物及各种盐类等,这些物质很难单纯通过简单的絮凝气浮得以去除,因此只能考虑通过各种物理、化学的方法对泡沫的形成及积累加以控制,综合运行成本及处理效果的考虑,主要有化学消泡剂及水力消泡等方法。
(四)生化处理1、高氨氮冲击。经过氨回收的鲁奇炉废水,可直接通过A2O、SBR等生化工艺对水中的氨氮加以去除。但若上游脱氨过程出现问题,事故来水的氨氮浓度则可高达1000ppm以上,对后续的生化工艺产生严重的冲击,此时可采用鸟粪石沉淀法在初沉池对这一股临时性高氨氮水流进行处理。即在一定条件下通过投加一定比例镁盐和磷酸盐使废水中的高浓度的氨氮形成磷酸铵镁沉淀,变废为宝,实现了有效降低氨氮浓度的同时也实现了废物的资源化利用。2、酚类浓度高、可生化性差。在主生化工艺前端设置水解酸化池,利用产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同,将厌氧处理控制在反应时间较短的水解、酸化阶段。由于厌氧微生物具有脱毒和分解难降解有机物的功能,可将芳香环还原成烷烃环结构或环的断裂等。当鲁奇废水经厌氧工艺处理后,典型的多环芳烃和杂环类难降解有机物如喹啉、吲哚、吡啶等均有不同程度的转化和降解,废水的好氧降解性能能够得到显着的提高,为后续的好氧生物处理创造良好的条件。
(五)深度处理。经生化处理后的鲁奇气化废水中残留的污染物基本属于微生物无法降解或降解速率极慢的有机物,多呈胶体和悬浮状态,导致污水COD、色度和浊度均较高。因此在深度处理阶段中单纯的生物处理工艺已经无法发挥作用,需要借助混凝沉淀、物理吸附及化学氧化等物化手段进行处理。1、混凝沉淀法。鲁奇废水中难降解有机物多呈胶体或悬浮状态,且含有诸如苯醌、噻吩、萘、有机胺及羧酸等多种生色基团和助色基团,通过向废水中投加一定量的混凝化学药剂,借由吸附架桥作用和胶体脱稳等过程,使废水中污染物凝聚沉降后得以去除。常用的混凝药剂有聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、三氯化铁等。2、吸附法。利用具有孔隙多、孔径小、比表面积大的吸附剂吸附废水中污染物质,从而使废水得到净化。煤制气废水处理中常用吸附剂有活性炭、膨润土、炉渣、大孔树脂、硅藻土、粉煤灰等。活性炭是煤制气废水处理中应用最普遍的吸附剂,可在活性炭生物滤池中作为滤料使用。3、化学氧化法。化学氧化技术通过向废水中投加氧化剂对水中残余难降解有机污染物直接进行较为彻底的氧化分解,在去除水中COD同时还有一定的脱色效果,应用在鲁奇废水处理中的主要有臭氧氧化法、Fenton试剂法等。臭氧氧化法反应迅速、流程简单,若反应充分彻底则不会产生二次污染,但设备投资及运行成本均较高。Fenton试剂法通常用于污水的深度处理中以起到去除COD及脱色作用,效果迅速稳定,但此方法需要使用硫酸亚铁,进而会增加水中硫酸根浓度,依排放要求可能需要再增加除盐设备。
三、结论
综上,针对鲁奇废水可生化性差、成分复杂、水质水量波动大等特点,只有把握好对应解决办法,才能在实际生产运行过程中做到处理得当、合理排放。
参考文献:
【1】程宗泽,张十川.新型煤化工产业发展近况与思考[J].
【2】施永生,付中见.煤加压气化废水处理[M].北京:化学工业出版社, 2001.
[关键词]含油废水 Fenton试剂 化学氧化技术
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)27-0131-01
含油废水来源广泛,成分复杂。除天然石油开采、加工工业排出的大量含油废水以外,还有铁路及交通运输等行业在其生产及清洁过程中产生的含油废水。其中石油工业排出的含油废水为含油废水的主要来源[1]。
(一)石油炼制产生的含油废水
生产装置的油水分离产生的含油废水、设备洗涤、冲洗过程产生的含油废水是炼油废水的主要来源。
炼油废水成分复杂,由于炼油过程中需要向原油中投加催化剂等化学物质,这些物质将随着油水分离时产出,这是造成炼油废水成分复杂的第一个原因。由于原油的裂解,副反应产生了一些新的物质,这是造成炼油废水成分复杂的第二个原因。炼油废水大致含有油、氨氮、酚、氰、苯、酮、醚、硫、有机磷等多种有机物和无机盐类等。其有机物浓度高、色度和臭味等感官指标差。
(二)石油开采产生的含油废水
在石油开采所产生的废水主要来自于以下几个过程:(1)原油的分离水。(2)钻井时的产生的废水。(3)井场及采油罐区的地面降水产生的废水。
由于开采出来的石油为油、水、盐及一些杂质的混合体。故采油废水随原油进入原油收集系统的脱水转油站进行脱水、脱盐处理,这些被分离的废水进入废水处理站,形成采油废水的特点有有机物含量高、矿化度高、溶解氧含量低、细菌含量高、pH高和出水量大等,又称“采出水”或“产出水”。
钻井过程中由于在提落钻中泥浆的流失使得泥浆循环系统渗漏了钻井用的动力机械、传动部件及柴油机的所使用的油和柴油发生泄漏,以及冲洗地面设备及钻井工具上的泥浆和油污而形成的废水,称为钻井废水。钻井废水实际是混合了油料及化学品的泥浆稀释物,其主要有害物质为悬浮物、油、铬和酚等。
井场及采油罐区的地面降水产生的废水。由于雨水的冲刷作用,导致附着在设备、油管上的油和机械上使用的油等油类混合雨水生成的含油废水。
(三)石油化工产生的含油废水
石油化工、石油化纤、合成橡胶等行业均会产生石化废水。由于生产工艺的不同产生的废水的污染物含量及组成也有所不同,故水质成分复杂。
石化废水具有废水排量大、废水污染物成份复杂、处理难度大等特点。由于该类污水的主要组成成分为烃类,具有致癌、致突变等潜在毒性。该类污水流入水体内,不仅影响水体的使用价值,而且废水中的芳香烃化合物会影响使水生生物的生存环境,然后经过食物链的富集作用,进而影响到人类健康。该类污水难以处理、处理效率低或者存在着二次污染等特点。
油类污染物能在水面上形成油膜,隔绝大气与水面,破坏水体的富氧条件, 水中溶解氧的减少,会导致水体中的浮游生物因缺氧而窒息死亡;还会限制藻类等水生植物的光合作用,影响水体的自净功能,甚至使水质恶化变臭;鱼、虾、贝类等水生动植物受到含油废水的污染,将会变味;有毒有害物质,被鱼、贝等富集,将会通过食物链危害人体健康;鸟类体表粘上溢油,会丧失飞行能力,甚至死亡;动物饮用了含油废水,有可能感染致命的疾病;水体表面的聚集油还有可能燃烧产生安全问题。油类污染物还能附着于土壤颗粒表面,在土壤中形成油膜,使空气难以透入,破坏土壤和其中微生物的正常新陈代谢,影响农作物的正常生长。生物处理系统中的含油废水浓度超标,将会影响活性污泥和生物膜的正常代谢,出水水质难以保证。
含油废水处理技术, 按其作用原理和去除对象一般可分为物理化学法( 主要有气浮法、膜分离法、吸附法、粗粒化法等) , 化学法( 主要有化学絮凝法、化学氧化法、电化学法等) 和生物处理法( 主要有活性污泥和生物滤池法) 。这些方法的运用能实现良好的除油效果, 使出水水质达到废水排放标准[2]。化学氧化技术常用于废水生物处理的前处理。在催化剂作用下, 用化学氧化剂如臭氧、Fenton试剂等处理有机废水以提高其可生化性, 或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。
含油废水处理的化学氧化技术可以概括为如下:
(1)强氧化剂氧化
上世纪80年代美国曾经采用过氧化物氧化硝酸盐的方法对石油污染的地下水进行处理,取得很好的效果。1992年美国《石油学会文集》中,介绍了采用氧化法降解及清除聚合物注入后的残留物的方法。此法是应用阴离子型水溶液聚合物能够被二氧化氯或次氯酸钠分解的氧化机理,加入二氧化氯或次氯酸钠之后,放置4 ~ 12小时,能够将聚合物分解至微量。此种方法的优点是污染物的去除率较高且成本较低,当达到同种去除效果时,氧化剂次氯酸钠或二氧化氯的用量是具有相同作用效果的过氧化氢的五分之一,其缺点就是当控制不好条件时,可能会产生二次污染,而且废水中有用的物质不能得到回收,不能达到废物利用的目的。
(2)臭氧氧化法
臭氧是一种强氧化剂,能与废水中大多数有机物及微生物迅速作用。因此在废水处理中对除臭、脱色、杀菌、除酚、氰、铁、锰,降低COD及BOD等都具有显著的作用。臭氧在水中分解为氧,不会造成二次污染,氧化产物毒性很低,特别是用于处理低含量可氧化物质的废水。俄罗斯聚醚生产废水曾经采用传统的活性污泥法处理,降解率低于52%,换用臭氧氧化处理后,具有明显降解效果。美国亦用臭氧氧化处理含油废水。赵朝成采用超临界水氧化技术对含油废水进行处理。研究表明,超临界水氧化技术对含油废水的深度处理效果明显。
(3)光/电催化氧化法
光催化氧化法是目前研究的另一种处理含油废水的高级氧化技术。有学者研究光催化氧化水中有机污染物,研究发现该方法氧化产物为二氧化碳,该法处理成本低廉、不产生二次污染。陈士夫等[3]用空心玻璃球负载二氧化钦去处水面浮油,去除效率较高,可达90%;在此体系中,通入具有氧化能力的空气或加入双氧水能够提高光催化效果。方佑龄等[4]硅偶联剂将纳米二氧化钦偶联在硅铝空心微球上,得到了漂浮于水面上的光催化剂二氧化钦,对水面油膜污染物进行了光催化分解研究,并取得了令人满意的效果。朱春媚等人用日光和中压汞灯,对光氧化处理石油化工废水的试验进行了研究,结果表明:紫外光照射与双氧水结合,处理效果好且容易操作。
参考文献
[1] 陈国华.水体油污染治理[M].北京:化学工业出版社,2002:30-42.