[01135321]一种焦化废水生化尾水深度处理技术的研究与应用

1、项目来源 山西省科技厅工业科技攻关项目 项目名称：一种以铜盐为催化剂氧化体系降解焦化废水中有机物的研究 项目编号：201203211020-02 2、项目研究的目的、意义 山西省的焦化企业遍布全省各地,数以千家计。据了解,大多数年处理能力在100万吨以上的规模焦化厂炼焦后产生的焦化废水均用生化法处理。 焦化废水有如下几大特点： （1）成分复杂 焦化废水组成复杂,其中所含的污染物可分为无机污染物和有机污染物两大类。 有机污染物除酚类化合物以外,还包括脂肪族化合物、杂环类化合物和多环芳烃等物质。其中以酚类化合物为主,占总有机物的85%左右。 （2）水质变化幅度大 焦化废水中COD变化系数高达2.3,氨氮变化系数有些高达2.7。 （3）废水毒性大 其中氰化物、芳环、稠环、杂环化合物都对微生物分解菌（需氧菌、厌氧菌）有毒害作用,有些甚至在废水中的浓度已超过微生物可耐受的极限。 对于焦化废水复杂成分造成的对环境污染的问题,很多的焦化厂深感焦虑。减低焦化废水生化尾水中污染物指标,使之达标排放,成为摆在科研工作者面前的一大亟待解决的问题。 经过生化处理后的焦化废水,已去除了一部分的污染物,氨氮、酚、氰等污染物指标大为减少。为了使焦化废水全面稳定地达标排放,需要在生化处理后还要同时进行物理和化学深度处理,亦即采用絮凝和氧化的方法及技术联合处理。 目前国内处理焦化废水生化尾水的方法主要是在生化处理后的末端—混沉池中投加无机絮凝剂聚合硫酸铁或聚合氯化铝,借以沉降焦化废水中的悬浮物。经生化处理后的焦化废水中会残留一些微小的固体悬浮物,造成COD和色度不能达到国家或地方规定的排放标准。采用絮凝沉淀方法进行后处理,悬浮物在沉降的过程中,会夹带着部分有机物和无机物,从而附带降低了废水中的部分COD和氨氮,但也不能达到排放标准。氧化剂选择Fenton试剂或次氯酸钠。Fenton试剂主要是双氧水（H2O2）加硫酸亚铁（FeSO4）,H2O2在Fe2+的催化作用下产生羟基自由基,进而对有机物进行氧化降解,效果较好,但使用量较大,运行成本较高。有些焦化企业使用次氯酸钠（NaClO）处理废水,但NaClO在碱性溶液中较稳定存在,且氧化降解性较强,而一般的焦化废水呈弱酸性,因而降低了其效用性,且Cl-在水中的腐蚀性很大。因此寻求高效无毒的氧化物质是未来研究的一大趋势。 运用聚合硅酸铝铁外加少量的高效氧化剂高铁酸钾和催化剂、聚合硅酸铝铁的缓凝剂,在酸性条件下处理焦化废水,对焦化废水生化处理后的尾水进行深度处理, COD、NH3-N、硫化物、氰化物等指标能达到国家一级排放标准。 3、主要论点和依据 高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、脱臭为一体的新型高效多功能环境友好型水处理剂,尤以其对有机、无机物高效的氧化作用为显,在酸性溶液中电对Fe（Ⅵ）/Fe（Ⅲ）的标准电极电位为2.20V,可见其一斑。 但高铁酸钾在水溶液中,尤其在酸性溶液中极不稳定,往往在1～2min钟内就会分解完,从而极大地影响了它的氧化使用性能。 如果将高铁酸钾的稳定性和它的氧化性在某一酸性范围内统一起来,既保持它的强氧化性,又保证它的相对稳定性,如此就能提高它的氧化效率和废水处理效果,这是环境科学工作者需要深入研究的重要课题。 加入聚硅酸铝铁絮凝剂,一方面利用聚硅酸铝铁的高吸附、架桥、卷扫作用沉降悬浮物,另一方面更重要的是,利用聚硅酸铝铁中的SiO32-离子抑制高铁酸钾的迅速分解,用以提高高铁酸钾的相对稳定性和强氧化性。 4、项目创新 （1）利用SiO32-离子的粘附及包裹效应延缓FeO42-离子在酸性溶液中的分解,既保证了K2FeO4在酸性溶液中的强氧化性,又保持了K2FeO4在酸性溶液中一定程度的稳定性,从而提高其降解效率; （2）用某种金属离子作K2FeO4的催化剂,进一步提高了此氧化剂的氧化效率。 （3）制备高硅含量的聚硅酸铝铁,选择加入某种缓凝物质,延长其凝胶时间,从而絮凝和抑制效率。 5、社会经济效益 （1）社会效益 在焦化行业废水处理中推广应用本项目技术,可使终端焦化废水达标排放,解决了焦化行业的老大难问题,大大减轻了排放废水对环境造成的污染,特别是苯环类物质对环境的毒害作用。同时,处理的废水还可循环使用,或作冷却水使用,从而节省了大量的工业用水,社会意义巨大。 （2）经济效益 每吨本处理剂按现有原材料售价计,成本为0.15万元,销售给焦化厂的每吨价格为0.25万元,一年按3000吨销售,厂家可实现销售额750万元,实现利税300万元。