臭氧焦化废水处理臭氧焦化废水处理.doc

二、焦化废水水处理工艺过程工作原理 焦化厂车间排出的生产废水通过废水调节池成复合型难处理无机物和有机物混合体废水，从废水组分、含量及化学性质分析，必须采用多级屏障技术手段分级分段处理，原则是：“处理技术成熟性及可靠性结合经济性，采取相对容易处理物质在先，难处理物质在后”。 排列污染物氨、氨氮、硫化物、硫代氰酸盐、氰化物、酚、苯并芘先后处理工艺，其中氨、氨氮可通过蒸氨器、吹脱法、碱化法等从废水中分离出氨和氨氮，并转化 成化肥硫酸铵，实行废物利用，有效降低氨、氨氮含量；气浮除油器可将废水中煤焦油回收成为化工原料商品；加药絮凝物化工艺可将废水中硫化物、氰化物、硫氰 酸盐混凝沉淀去除；辅之焦炭（果壳或石英砂）过滤器将废水中悬浮物滤去为后续臭氧深度处理减少臭氧耗量强化处理效果作前处理。通过以上前处理工艺，水中大 多无机物被处理，所剩需处理污染物为酚、苯并芘、氨氮及少数氰化物等难处理污染物。这些混合物在废水中和臭氧具有不同的反应速度常数K、 反应活性不同。氰化物、硫化物、硫氰酸盐和臭氧化学反应速度快，通常约数分钟时间就反应完毕，这就提出了废水中多种化学物质和臭氧反应存在反应梯度排列问 题，硫化物、硫氰酸盐、氰化物、氨氮各自和臭氧有不同的反映梯度都属于低梯度（反应快的为低梯度）；酚、苯并芘和臭氧反应相对较慢，则称为反应高梯度。废 水中多种化学污染物和臭氧的反应梯度也类似于化学反应竞争，这些反应是在PH值7.5～12之间进行。通过冷却塔蒋蒸氨器脱氨后的温度高于 70℃废水降温至 35℃以下便于和后续臭氧催化氧化塔和臭氧去酚塔反应，实现废水达标处理。研究发现，当水温高于50℃时，会加速臭氧还原为氧气过程，大大降低臭氧氧化污染物能力，甚至完全失效。作为使用单位和工程设计人员应特别注意，许多人对臭氧特性及臭氧氧化工艺过程及使用条件不熟悉导致废水处理效果不佳，在工程实践中时有发生（国内就发生过某焦化厂用臭氧处理温度超过68℃ 的焦化废水除酚、除氰而没有取得任何效果的典型事例！）。臭氧催化氧化塔作为臭氧去酚塔的前处理工艺，主要氧化废水中残留的氨、氨氮、氰化物、硫化物、硫 氰酸盐，以减轻臭氧去酚塔的臭氧负担。臭氧催化氧化塔为不锈钢塔，塔内装填有加速臭氧反应催化剂和吸附剂，还有不锈钢封头、钛（或陶瓷）微孔曝气头，有的 曝气塔内装有陶瓷或PVC环形填料。曝气头应均匀密布于塔底，气泡应均匀密布于全部水体且不留任何 死角，这也是影响处理效果的重要传质因素，不能用在不锈钢板上钻孔的方式布气，因气泡大，比表面积小，且有死角、气泡和废水接触不充分，严重影响处理效果 （投加再多臭氧也无济于事！）。臭氧气和焦化废水混合接触设计原则是鼓泡塔无论设置多少个布气器，要求鼓泡器孔径布气均匀（布气板耐臭氧腐蚀且孔径几um～几十um），气水必须全面接触，水面距布气表面水深不小于4m，以利于气水充分接触，且接触氧化时间通常不小于30min。臭氧去酚塔和臭氧催化氧化塔工作原理及内、外结构、加工工艺相同，其功能主要氧化废水中的酚和苯并芘难处理有机物，通过催化氧化和吸附工艺，最终使出水水质根据环保要求、工程造价及经济性相应达到一、二级排放标准。 三、臭氧和焦化废水中无机物和有机物化学反应原理 1、 CN－＋O3????? ??CNO－＋O2 2CNO－+H2O＋3O3?????? 2HCO3－＋N2＋3O2 2CN－＋H2O＋5O3????? 2HCO3－＋5O2 由CN－反应生成无害物时1PPmCN－需消耗4.16PPm臭氧。 2、 臭氧和硫氰化物离子的反应式 CNS－＋6OH－＋2O3??????? CN－＋SO32－＋3O2＋3H2O CN－＋SO32－＋2O3?????? CNO－＋SO42－＋2O2 3、 臭氧和氨的氧化反应式 2NH3＋2O3?????? NH4NO3＋H2O＋O2 4、 臭氧和酚反应式 通常1PPm酚需消耗2～4PPm臭氧。 国内外众多研究与工程实践证明，臭氧与酚的反应较迅速（相对其它有机物），臭氧与水中混合物反应时，反应速度快慢依次顺序为： 无机物＞链烯烃＞胺＞酚＞多环芳香烃＞醇＞醛＞链烷烃（反应梯度依次由低到高）。 在焦化废水中的多环芳香经苯并芘含量可达到3mg/L，采用机械法、物化法或生化法处理不能完全去除此类强致癌的多环芳香烃，唯有臭氧化法是一种特效的处理方法。研究测试结果为：当废水中苯并芘的含量在3mg/L时，经用臭氧源浓度为30mg/L的臭氧处理30min，苯并芘被分解破坏达80%，经60min处理后，可被破坏达100%，通常物理机械法对废水中苯并芘的净化程度只达30～40%，而生化法仅达60～70%，由于焦化废水有无机物与有机物混合体的特征，分析测试废水中所含的各种物质及成分比较困难，臭氧化法废水处理的效果常用化学耗氧量COD值来进行分析评估