氧化-吸附-混凝协同工艺处理焦化废水生物处理出水的过程及效果分析

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net环境工程学报第4卷混凝技术[3],则难以去除废水中溶解性的有机物;如果直接采用活性炭(activecarbon,AC)进行吸附,吸附剂主要通过静电和非静电作用原理与有机物发生作用,对废水中酚类、胺类、苯系物等弱极性有机分子有去除能力,但易受到溶液pH值、污染物的理化特性等因素的限制[4]而消耗量大,易饱和;如果直接氧化,除了用药量大之外,不能对溶解性大分子难降解有机物的彻底矿化[5]。要达到国家排放标准,必须进行深度处理,若实现水回用,则需要考虑更加有效的深度处理协同技术。虽然有报道:氧化与混凝协同处理焦化废水生物出水有一定效果[6];AC对NaClO有非均相催化作用,产生氧化性强的羟基自由基和原子氧[7],预测可以进一步氧化难降解有机物。然而,氧化、吸附、混凝沉淀三方面基于水体中不同污染物选择性反应的组合技术作为焦化废水生物处理尾水的深度处理未见研究。本文以韶关钢铁集团焦化厂二期焦化废水A/O/H/O(厌氧/一级氧化/消解/二级氧化)工艺生物出水为研究对象,分别考察氧化、吸附、氧化/吸附/混凝工艺对该焦化废水生物出水色度、COD的去除效果,并用GC/MS法对反应过程中污染物的成分变化进行全分析,以此来探讨氧化/吸附/混凝的处理工艺的可行性,为大型工程应用建立技术基础。1材料与方法111材料主要材料:水样取自韶关钢铁集团焦化厂二期废水处理站连续稳定达标运行3个月后的生物出水;聚合硫酸铁(PFS,盐基度>12%);石灰;活性炭(AC,山西粉末煤质炭,200目,苯酚值(6719mg/g),碘值(8618mg/g),甲基蓝值(202mg/g),单宁酸值(2012mg/g),洗净、烘干待用);次氯酸钠(NaClO,含氯质量分数为10%,B(Ⅱ),置于棕色试剂瓶中4℃避光保存,实验前用碘量法测定有效氯含量后立即使用);聚丙烯酰胺(PAM)均为工业用品。主要仪器:GC/MS2QP2010(日本岛津);WMX2ⅢA型微波闭式CODTNTP消解仪(国家环保局华南环科所);pHS23C型pH计(上海雷磁仪器厂);DF2101S集热式恒温加热磁力搅拌器;RE252型旋转蒸发仪(上海安亭电子仪器厂)。112氧化/吸附实验分别取焦化废水生物出水水样(以下简称水样)于1000mL烧杯中,用NaOH或HCl调节溶液pH值,按照设计分别投加NaClO(10～60mg/L)、AC(500mg/L)、NaClO与AC(NaClO/AC=0102～0112),避光恒温(25±2℃)慢速搅拌(50r/min),控制反应时间,取上清液分析COD,并进行有机物GC/MS全分析,以上实验重复2次。113氧化/吸附/混凝协同实验在氧化/吸附/混凝协同实验中,取焦化废水生物出水水样(以下简称水样)于1000mL烧杯中,加入NaClO和AC并搅拌,6min后用石灰或HCl调节pH,加入不同量PFS同时加入适量NaHCO3以保证混凝过程pH不因Fe3+水解而发生较大变化,搅拌程序为快搅(200r/min)6min,慢搅(50r/min)10min,然后加入PAM,静置沉淀30min后取上清液进行分析,取上清液分析COD和色度,实验重复2次。114分析项目及方法COD、挥发酚、氰化物、S2-、油分、色度、pH、SS和余氯采用国家环保总局颁布的《水和废水监测分析方法》(第4版)规定的方法进行测定;生物出水水质指标和焦化废水萃取方法,见参考文献[3]。2结果与讨论211pH值变化对NaClO氧化反应的影响为了考察不同pH值对NaClO氧化降解焦化废水生化出水的影响,在NaClO投加量为40mg/L,反应时间为015h的条件下,实验研究了pH为1～9的范围内COD去除率和NaClO利用率的变化,见图1。图1pH对氧化反应的影响Fig11EffectofpHonoxidationreaction当pH小于6时,溶液中氯主要以HClO存在,但易挥发分解且很不稳定,使有效氯失效而不能很好地与废水中溶解性有机物反应,造成COD去除率和NaClO利用率略低;当pH7时,COD去除率为0271©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第8期李登勇等:氧化/吸附/混凝协同工艺处理焦化废水生物处理出水的过程及效果分析52%,此时溶液中HClO和OCl-分别占75%和25%,而HClO比OCl-氧化能力强(HClO与OCl-的标准电极电势差为1.2096V)且HClO在溶液中稳定