CN112551816A - 一种焦化废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种焦化废水处理方法，包括以下步骤，向经过初步沉淀后的焦化废水中加入絮凝剂搅拌混匀后静置，去除絮凝物得经过预处理焦化废水；接种活化污泥，投加碳源、氮源、磷源进行闷曝取上清液接入直流电，以Ti‑RuO2/IrO2为阳极材料，以钛板为阴极材料，在阴、阳极之间等距离嵌入铁板构建电化学双电解反应体系进行电化学处理；调节pH，加入絮凝剂,搅拌混匀后静置分层，固液分离。本发明通过活化污泥处理前的絮凝剂处理、构建电化学双电解反应体系、电化学处理以及活性污泥处理过程中的微曝气操作以及电化学处理后进一步地絮凝操作，实现了大幅提高废水处理效率的技术目的。

Description

一种焦化废水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种焦化废水处理方法。
背景技术
焦化废水是在煤制焦炭、煤气净化和焦化产品回收的过程中产生的含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的一种高浓度、非理想体系的、非均相的难处理有机工业废水，其BOD5/COD值一般为0.28～0.32，可生化性差，较难生化降解。焦化废水具有污染物种类繁多，成分复杂，含有大量的难降解物，其所含污染物主要分为无机污染物和有机污染物，有机污染物种类繁多，主要存在形式有苯酚、对甲酚、邻苯二甲苯及其同系物，另外，还有杂环类化合物、多环芳烃以及脂肪族化合物等。
焦化废水含的有机污染物严重抑制了微生物的生长及正常的代谢活动，导致其可生化性能下降，处理难度非常大；同时，含有大量致癌物质多环芳烃，不仅对水体造成严重的污染，而且对人类的身体健康造成巨大的危害。现有技术中普遍采用活性污泥法和A2O工艺处理焦化废水，但是，因为焦化废水中含有难以被生物降解的有机物，加之具有生物毒性的难降解有机物在较高浓度范围内会抑制硝化菌生长，使活性污泥法和A2O工艺处理处理后的废水仍不能达到国家排放标准。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种焦化废水处理方法。通过将经过生物处理的焦化废水进行电化学处理进一步去除水中的难降解有机物，使之满足排放标准，实现焦化废水的高效深度降解处理的技术目的。
本发明公开一种焦化废水处理方法，包括以下步骤：
(1)向经过初步沉淀去除固体颗粒杂质后的焦化废水中加入第一絮凝剂搅拌混匀后静置，去除絮凝物得经过预处理焦化废水；
(2)经过预处理焦化废水接种活化污泥，投加碳源、氮源、磷源进行闷曝取上清液；
(3)步骤(2)上清液接入直流电，以Ti-RuO2/IrO2为阳极材料，以钛板为阴极材料，在阴、阳极之间等距离嵌入铁板构建电化学双电解反应体系进行电化学处理；
(4)调节pH至8.5-9.5，加入第二絮凝剂,搅拌混匀后静置分层，固液分离。
进一步地，步骤(1)中第一絮凝剂为摩尔比为1：1的镁盐和磷酸盐混合物，投加量为20-40mg/L焦化废水。
进一步地，步骤(2)中活化污泥和焦化废水的体积比为(1-2)：(5-10)，闷曝时间12-24h，闷曝过程中控制环境溶解氧在5-10mg/L。
进一步地，步骤(2)中按照C：N：P＝100：5：1的比例添加碳源、氮源、磷源。
进一步地，所述步骤(3)中，电流密度10-20mA/cm2，电解时间30-60min。
进一步地，所述步骤(3)电化学处理过程中，向溶液中投加2-10mmol/L的过硫酸钾。
进一步地，所述步骤(3)电化学处理过程中微曝气通入氧气和臭氧，流量3-5g/(L·h)，氧气与臭氧的质量比为2-4:1。
进一步地，所述步骤(4)中第二絮凝剂选自活性炭、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铝和十二水合硫酸铝钾中的一种或多种。
进一步地，所述步骤(4)中第二絮凝剂的加入量为液体总质量的3-5％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
活化污泥处理前，加入镁盐和磷酸盐，其可以与废水中的氨氮进行化学反应生成沉淀物，降低废水中氨氮值，保证后续活化污泥具有较高的降解活性。活化污泥处理过程中采取闷曝并控制环境溶解氧在5-10mg/L能够提供好氧和兼氧环境，使活化污泥中的硝化菌具有更高的活性。
采用电化学双电解反应体系进行电化学处理，焦化废水降解主要通过在阳极处，水被氧化，从而产生了一定量的羟基自由基，然而羟基自由基的量不足以达到快速有效降解污染物的目的，而过硫酸钾的加入，铁板作为感应电极，充当阳极材料的同时兼具有阴极材料的作用，其阳极反应过程可激发过硫酸钾活性，使铁板表面释放Fe2+与电化学氧化耦合活化过硫酸钾产生具有较强的氧化剂和化学稳定性的SO4-·，对有机污染物有极高的破坏性，从而加速有机物的降解作用，使难以被活化污泥生物降解的有机物得以去除。
自由基等活性粒子与污染分子的接触几率在极大程度上影响反应速率和有机物的降解率，通过曝气过程在电化学处理过程中通入氧气和臭氧，一方面氧气和臭氧使电解体系中活性粒子浓度增加，从而提高电化学处理对有机物的降解效果；另一方面，可以使电解产生的自由基以微泡的形式进入液体，增大气泡内自由基等活性离子与污染分子的接触几率，使反应速率增大，提高降解速率。
经过电化学处理后的污水中加入絮凝剂再次絮凝沉淀，废水中的部分分解为低分子的有机物以及未被彻底降解的有机物部分和悬浮固体颗粒可被絮凝剂吸附凝聚得以去除。由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用，聚合氯化铝相对分子质量较大、电荷较高，能够对废水中胶体和颗粒物实现桥联作用，与聚合氯化铝协同作用，有效去除废水中絮凝物。聚丙烯酰胺的酰胺基可与许多物质亲和、吸附而形成氢键，同时聚丙烯酰胺在被吸附的粒子间形成“桥联”，生成絮团，有利于微粒下沉。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明以下实施例中使用的焦化废水经过初步沉淀去除固体颗粒杂质后成分见表1；
表1
COD NH<sub>3</sub>-N
浓度，mg/L 2535 278
实施例1
(1)焦化废水中加入絮凝剂(摩尔比为1：1的氯化镁和磷酸二氢钾)，絮凝剂浓度30mg/L，搅拌混匀后静置8h，去除絮凝物得经过预处理焦化废水；
(2)经过预处理焦化废水接种活化污泥(焦化废水和活化污泥体积比5：1)，按照COD：N：P＝100：5：1的比例添加葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾进行闷曝12h，过程中控制环境溶解氧在5mg/L，取上清液；
(3)步骤(2)上清液接入直流电，以Ti-RuO2/IrO2为阳极材料，以钛板为阴极材料，在阴、阳极之间等距离嵌入铁板构建电化学双电解反应体系进行电化学处理，电流密度15mA/cm2，电解时间30min；
(4)调节pH至9，加入絮凝剂(质量比为1：1的聚丙烯酰胺的聚合氯化铝混合物)，使溶液中絮凝剂的质量分数为5％,搅拌混匀后静置分层，固液分离。
实施例2
(1)焦化废水中加入絮凝剂(摩尔比为1：1的氯化镁和磷酸二氢钾)，絮凝剂浓度20mg/L，搅拌混匀后静置12h，去除絮凝物得经过预处理焦化废水；
(2)经过预处理焦化废水接种活化污泥(焦化废水和活化污泥体积比5：1)，按照COD：N：P＝100：5：1的比例添加葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾进行闷曝12h，过程中控制环境溶解氧在10mg/L，取上清液；
(3)步骤(2)上清液接入直流电，以Ti-RuO2/IrO2为阳极材料，以钛板为阴极材料，在阴、阳极之间等距离嵌入铁板构建电化学双电解反应体系进行电化学处理，电流密度20mA/cm2，电解时间50min；
(4)调节pH至8.5，加入絮凝剂(质量比为1：1的活性炭和聚丙烯酰胺混合物)，使溶液中絮凝剂的质量分数为3％,搅拌混匀后静置分层，固液分离。
实施例3
(1)焦化废水中加入絮凝剂(摩尔比为1：1的氯化镁和磷酸二氢钾)，絮凝剂浓度40mg/L，搅拌混匀后静置8h，去除絮凝物得经过预处理焦化废水；
(2)经过预处理焦化废水接种活化污泥(焦化废水和活化污泥体积比5：1)，按照COD：N：P＝100：5：1的比例添加葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾进行闷曝12h，过程中控制环境溶解氧在8mg/L，取上清液；
(3)步骤(2)上清液接入直流电，以Ti-RuO2/IrO2为阳极材料，以钛板为阴极材料，在阴、阳极之间等距离嵌入铁板构建电化学双电解反应体系进行电化学处理，电流密度10mA/cm2，电解时间60min；
(4)调节pH至9.5，加入絮凝剂(活性炭)，使溶液中絮凝剂的质量分数为5％,搅拌混匀后静置分层，固液分离。
实施例4
同实施例1，区别在于，步骤(3)电化学处理过程中，微曝气通入质量比为3:1氧气和臭氧，流量3g/(L·h)。
实施例5
同实施例1，区别在于，省略步骤(1)。
实施例6
同实施例1，区别在于，省略步骤(3)。
实施例7
同实施例1，区别在于，省略步骤(4)，步骤(3)电化学处理产物直接静置固液分层。
实施例8
同实施例1，区别在于，步骤(3)中省略在阴、阳极之间等距离嵌入铁板构建电化学双电解反应体系。
对经过实施例1-8处理的焦化废水进行水质检测，结果见表2；
表1
Figure BDA0002829382550000051
Figure BDA0002829382550000061
从表2可以看出，相比实施例5-8，本发明实施例1-4的焦化废水处理方法有利于大幅降低水中COD、氨氮，无论是活化污泥处理前的絮凝剂处理、构建电化学双电解反应体系进行电化学处理、电化学处理以及活性污泥处理过程中的微曝气操作还是电化学处理后进一步地絮凝操作，均对废水处理效果有明显影响，三种协同作用结合活性污泥的生物处理可以大幅提高废水处理效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种焦化废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向经过初步沉淀去除固体颗粒杂质后的焦化废水中加入第一絮凝剂搅拌混匀后静置，去除絮凝物得经过预处理焦化废水；
(2)经过预处理焦化废水接种活化污泥，投加碳源、氮源、磷源进行闷曝取上清液；
(3)步骤(2)上清液接入直流电，以Ti-RuO2/IrO2为阳极材料，以钛板为阴极材料，在阴、阳极之间等距离嵌入铁板构建电化学双电解反应体系进行电化学处理；
(4)调节pH至8.5-9.5，加入第二絮凝剂,搅拌混匀后静置分层，固液分离。
2.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征在于，步骤(1)中第一絮凝剂为摩尔比为1：1的镁盐和磷酸盐混合物，投加量为20-40mg/L焦化废水。
3.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征在于，步骤(2)中活化污泥和焦化废水的体积比为(1-2)：(5-10)，闷曝时间12-24h，闷曝过程中控制环境溶解氧在5-10mg/L。
4.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征在于，步骤(2)中按照C：N：P＝100：5：1的比例添加碳源、氮源、磷源。
5.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中，电流密度10-20mA/cm2，电解时间30-60min。
6.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征在于，所述步骤(3)电化学处理过程中，向溶液中投加2-10mmol/L的过硫酸钾。
7.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征在于，所述步骤(3)电化学处理过程中微曝气通入氧气和臭氧，流量3-5g/(L·h)，氧气与臭氧的质量比为2-4:1。
8.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中第二絮凝剂选自活性炭、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铝和十二水合硫酸铝钾中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的焦化废水处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中第二絮凝剂的加入量为液体总质量的3-5％。
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