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焦化廢水中難降解有機物處理試驗研究

更新時間:2017-09-28點擊次數(shù):676

焦化廢水是一種含有大量有毒有害物質的有機廢水。其有機組分除85%的酚類化合物以外,還包括脂肪族化合物、雜環(huán)化合物和多環(huán)芳香族化合物等[1]。一般來講,酚類物質比較容易被生物降解,而雜環(huán)化合物、多環(huán)化合物等則難以被生物降解。正是由于這些難降解物質的存在,使得焦化廢水經(jīng)普通活性污泥法處理后其出水水質不能達到國家規(guī)定的排放標準。據(jù)對24家焦化廠污水處理系統(tǒng)出水水質的統(tǒng)計:CODcr含量低于150mg/L者,僅占12.5%,低于200mg/L者僅占29.2%[2]。為此,現(xiàn)有的焦化廢水處理工藝必須進行技術改造。我們選擇了焦化廢水中比較具有代表性的3種難降解物質——喹啉、吲哚和吡啶,再加上焦化廢水中含量高的酚(采用苯酚),構成了試驗模擬廢水。通過試驗研究,以了解難降解物質在焦化廢水中的處理性能,為提高焦化廢水的處理效果及工藝改進提供必要的實驗數(shù)據(jù)。 

1 試驗材料與方法 

  1.1 工藝流程與試驗裝置
  經(jīng)分析與篩選,工藝流程選擇中溫水解(酸化)、好氧兩段SBR工藝。試驗采用的兩個反應器均為圓柱型。其中水解(酸化)段的反應器有效容積為5L,好氧段反應器的有效容積為3L。工藝流程見圖1。其中,水解(酸化)段用溫控儀控制水溫在35℃左右,好氧段用可自動控溫的加熱棒控制水溫在20℃左右。 

 

1.2 試驗用水水質
  試驗采用模擬廢水,其中4種污染物的大致濃度為:苯酚500mg/L、喹啉100mg/L、吲哚40mg/L、吡啶40mg/L。并配以NaH2PO4和NH4Cl作為磷源和氮源,碳、氮、磷的比例為:m(C):m(N):m(P)=100:5:1。
1.3 試驗測定項目及方法
  每天對4種污染物的濃度、pH、DO進行測定,定期測定CODcr。其中4種污染物的測定,水解段采用液相色譜法,好氧段采用紫外分光光度法;DO的測定采用YSI Model 58型溶解氧測定儀;CODcr的測定采用30min回流法。 

2 試驗結果與分析 

2.1 好氧段不同入流時間對處理效果的影響
  在SBR工藝系統(tǒng)中人流時間是一個很重要的參數(shù),對于有毒性的污水,如果入流期過短,則會因為入流期的基質積累形成抑制,此時,所積累的濃度越大,反應速度反而減小,從而延長了反應周期;如果入流期過長,則反應速度較低,也會延長反應周期。因此,有必要在SBR藝中控制入流時間,使反應不受抑制的影響,同時又獲得較高的反應速度。
  為了確定好氧段的佳入流時間,我們采用了3種入流時段:2h、4h、6h進行實驗研究(其中好氧段的進水均經(jīng)過8h的中溫水解《酸化》,相應的反應時間分別為6h、4h和2h,實驗處理效果見表1、表2、表3所示。 

 

表1 2h入流、6h反應時的處理效果

水樣

污染物濃度/(mg·L-1)

pH

苯酚

喹啉

吲哚

吡啶

CODcr

好氧進水

306

17.1

12.4

25.8

1256

7.37

好氧出水

0

10.6

8.09

12.8

72.4

7.92

去除率/%

100

38.0

34.8

50.4

94.2

 

其中:MLSS=5.2g/L SVI=68.1
注:*:好氧進水為經(jīng)8h水解(酸化)后的出水,數(shù)值為多次測定結果的平均值 

 

表2 4h入流、4h反應時的處理效果

水樣

污染物濃度/(mg·L-1)

pH

苯酚

喹啉

吲哚

吡啶

CODcr

好氧進水

306

17.1

12.4

25.8

1295

7.40

好氧出水

0

5.87

3.75

5.99

42.5

7.87

去除率/%

100

65.7

69.8

76.8

96.7

 

其中:MLSS=5.0g/L SVI=70.3 

 

表3 6h入流、2h反應時的處理效果

水樣

污染物濃度/(mg·L-1)

pH

苯酚

喹啉

吲哚

吡啶

CODcr

好氧進水

306

17.1

12.4

25.8

1324

7.42

好氧出水

0

13.7

9.23

15.2

103

7.88

去除率/%

100

19.9

25.0

41.1

92.2

 

其中:MLSS=5.3g/L SVI=75.4 

  從以上實驗數(shù)據(jù)可以看到:在3種入流條件下,當反應結束時,苯酚的去除率達到100%,喹啉、吲哚以及吡啶都有不同程度的降解,但以4h入流條件下,反應結束時降解程度大。4h入流、4h反應時的處理效果均優(yōu)于其他狀態(tài)的處理效果。苯酚、喹啉、吲哚和吡啶的去除率分別達到100%、65.7%和69.8%。圖2、圖3、圖4分別為入流時間2h、4h、6h時3種難降解物質的降解曲線對比圖。從圖中可以看到,在入流時間為4h時降解速率快,出水中喹啉、吲哚和吡啶的濃度也低,因此,我們選定4h為佳入流時間,在后面討論不同的水解(酸化)時間對好氧段處理效果的影響時,入流時間均采用4h。 

   

 

2.2 不同水解(酸化)時間對處理效果的影響
  確定了佳入流時間后,在此入流條件下,我們又分別對不同水解(酸化)時間對好氧段處理效果的影響做了實驗研究,水解時間分別取6h、4h、2h,然后進行8h(入流4h,反應4h)的好氧處理,對其處理效果進行對比,擬確定一個對模擬廢水比較適合的水解(酸化)時間。水解(酸化)6h、4h、2h后,經(jīng)8h好氧處理后的結果見表4、表5及表6,水解(酸化)時間為8h時的處理效果見表2。 

 

表4 水解6h時的處理效果

水樣

污染物濃度/(mg·L-1)

pH

苯酚

喹啉

吲哚

吡啶

CODcr

好氧進水

323.6

19.65

13.1

26.5

1137

7.43

好氧出水

0

7.20

3.08

4.16

50.7

7.93

去除率/%

100

63.3

76.5

84.3

95.5

 

其中:MLSS=5.6g/L SVI=80.0 

 

其中:MLSS=5.8g/L SVI=78.2 

 

表5 水解4h時的處理效果

水樣

污染物濃度/(mg·L-1)

pH

苯酚

喹啉

吲哚

吡啶

CODcr

好氧進水

345.7

24.6

14.9

30.2

1226

7.42

好氧出水

0

8.56

3.28

8.65

52.8