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活性炭催化臭氧氧化工艺对焦化废水可生化性的改善
更新时间:2016-11-24 来源:《净水技术》 作者:常功法,刘勃,洪卫,陈爱忠,刘杰,孙淑杰,苏颖,刘战修

摘要:预氧化工艺常用来提高难降解工业废水的可生化性,其中以芬顿、臭氧应用最多。该文对这两种工艺提高煤化工行业焦化废水可生化性的性能做了对比,并提出了活性炭臭氧催化预氧化的改进工艺。试验表明单纯芬顿和臭氧预氧化并不能改善焦化废水的可生化性,而活性炭臭氧催化预氧化可以改善焦化废水的可生化性。经活性炭臭氧催化预氧化的焦化废水,BOD5 /COD 从0.16 增加到0.24,COD 去除率从72.5%提高到83.0%。

工业废水往往可生化性低,生化处理难度大,欲使其达到排放或回用标准,通常在生化处理之后进行深度处理或设法改善其可生化性从而提高生化处理效果。有报道称[1-3]某些物化处理能够改善废水可生化性,若只将物化工艺用作深度处理,其改善废水可生化性的功能将被浪费。将物化工艺用作预处理手段,不但可以降低物化试剂的消耗量还能减少二次污染,对企业和社会都更有利。

焦化废水含有氰化物、苯酚,有一定生物毒性,是一种典型的难降解工业废水[4,5],其净化过程也需以改善可生化性为前提。在科研和实际工程中,芬顿[6,7]和臭氧氧化[8-11]常用来提高工业废水的可生化性,但这两种工艺对焦化废水可生化性的影响,目前还较少有研究。另外,某些催化剂可提高臭氧预氧化对工业废水CODCr的去除效果,比如活性炭[12]、超声波[13-17]等,尤以活性炭最为经济可行。但这些臭氧催化氧化工艺对废水可生化性的影响鲜有报道,为此,本文对比研究了芬顿、臭氧及活性炭臭氧催化预氧化三种工艺对焦化废水可生化性的影响,以期为与焦化废水处理相关的工程设计提供借鉴。

1 材料和方法

1. 1 试验材料

焦化废水,取自山东德州某焦化厂,水质情况如表1 所示。臭氧用RQ-10 型臭氧发生器制备,试验中将臭氧产量调至1 g /h; 所用活性炭为诸城中利工贸有限公司厂生产的Z-201 型粉末活性炭。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 芬顿预氧化

用20%稀硫酸调节500 mL 焦化废水的pH 至3. 5 ~ 4,用六联搅拌机以150 r /min 的转速搅拌,加入10%的FeSO4溶液1 mL 和3%的双氧水0. 25 mL,反应开始。反应1 h 后再次加入3%的双氧水0. 25 mL,继续反应1 h 后,加入氢氧化钙溶液调节pH 至7,反应终止。沉淀后取上清液作为芬顿预氧化出水,测定相关水质指标。

1. 2. 2 臭氧预氧化

反应器由直径为20 mm,高为2 m 的有机玻璃柱,用砂芯曝气头布气。将500 mL 焦化废水加入反应器,开启臭氧发生器,预氧化反应随即开始,持续1 h,每隔15 min 取样40 mL,测定相关水质指标。如上所述的反应条件下,反应每持续15 min,单位体积焦化废水所消耗的臭氧量为500 mg /L。

1. 2. 3 活性炭臭氧催化预氧化

反应过程与臭氧预氧化相同,不同之处仅在于反应起始即投入201 型粉末活性炭0. 5 g,折合单位体积焦化废水活性炭投量为1 g /L。

1. 2. 4 生化处理

评价废水可生化性,一般采用的指标是BOD5/CODCr。为进一步检验废水经预氧化后的可降解性,本研究还分别用预氧化后和未经预氧化的废水,以SBR 运行方式培养驯化了两组活性污泥(分别记为SBR-1#和SBR-2#) ,通过考察SBR 反应器出水的CODCr来判断废水生化处理效果。两个SBR 反应器容积均为8 L,反应周期为24 h,稀释5 倍后进水,换水率均为50%。为使两个SBR 反应器的活性污泥条件完全相同,在培养驯化阶段使用一个有效容积为16 L 的反应器,待活性污泥性能稳定后再均分为二份,分别用于SBR-1#和SBR-2#。

1. 3 水质指标监测方法

pH 用PHS-3E 型pH 计测定; 挥发酚按照《水和废水监测分析方法》所述的4-氨基安替比林直接光度法测定; CODCr按照《水和废水监测分析方法》所述的重铬酸钾法测定; BOD5按照《水和废水监测分析方法》所述的接种稀释法预处理,测定溶解氧时用HQ40d 型溶解氧仪测定。

2 结果与讨论

2. 1 芬顿预氧化对焦化废水可生化性的影响

芬顿预氧化对焦化废水可生化性的影响,如图1 所示。

由图1 可知芬顿预氧化分别使CODCrBOD5降低了13. 77% 和11. 84% ,但BOD5/CODCr仅从0. 142 上升到0. 146,焦化废水的可生化性并没有明显改善。这与其他学者的研究结果不同。彭娟华等[7]的研究表明在类似的反应条件下芬顿反应可使钻井废水可生化性从0. 002提高到0. 15,张洁等[16]的研究表明芬顿反应可使石化废水的可生化性从0. 03 提高到0. 47。钻井废水的主要有机污染物是腐殖酸和磺化酚醛树脂,石化废水的主要有机污染物是硝基苯,都与焦化废水的主要污染物( 苯酚,氰化物) 有所不同。从本试验结果来看,芬顿反应不能定向攻击苯酚和氰化物中的难降解基团,也就无法改变焦化废水的可生化性。

版权、出处:《净水技术》

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