焦化废水臭氧催化氧化深度处理效能研究及现场中试方案设计

发布时间：2020-05-10 19:52

【摘要】：宣钢集团焦化废水处理目前采用以缺氧-好氧(A/O工艺)为主的生物处理工艺,出水COD浓度仍高达316 mg/L,TN浓度为483.5 mg/L,色度为798倍,远不能达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)要求排放标准,需要进一步进行深度处理。本文以宣钢A/O生物处理工艺出水为研究对象,通过实验室小试拟对比考察均相(O3/H2O2)和非均相臭氧催化氧化工艺对该废水的深度处理效能,探讨焦化废水中难降解有机物在臭氧氧化及不同臭氧催化氧化工艺中的转化规律,以确定适宜的深度处理方法和工艺参数。基于实验室小试研究结果,同时结合前期研究工作基础,选择河北省承德中滦集团焦化废水厂为现场中试实验地,提出针对中滦集团焦化废水处理的改造方案,并对现场成套中试装置进行工艺设计。试验结果表明,单独臭氧氧化工艺中,臭氧采用气体投加,在反应时间为30min,进气流量为500 ml/min,臭氧投量为27.5 mg/min的条件下,COD去除率为40.5%,TOC去除率为10.6%,色度去除率为79.0%,臭氧利用率为37.5%。03/H2O2工艺中,通过不同H2O2投量下的处理效果比较,得出最优H202投加量为l00 mg/L;最优投量下,其处理效果为COD去除率为54.7%,TOC去除率为16.6%,色度去除率为82.0%,较单独臭氧有显著地提高;B/C为0.16;GC-MS扫描有机物种类由232减少到184种,三维荧光及分子量分布均有较明显的变化。此外,由于H202的加入促进了臭氧的分解,加快了气态臭氧向液态臭氧的转移,使得臭氧利用率提高为44.5%在非均相催化氧化工艺中,制备了两种不同载体的催化剂,即Mn负载A1203(Mn/Al2O3)和Mn负载活性炭(Mn/AC)。对比两种不同的催化剂对焦化废水的降解效果,得出Mn/Al203催化效果最优,其对COD的去除效率为53.6%;对TOC的去除效率为16.7%;对色度的去除效率为84%;臭氧利用率为44.5%,B/C为0.145;三维荧光检测中可溶性微生物、富里酸系、腐殖酸类及芳香蛋白类物质得到了有效的去除,处理后废水分子量大于10k的物质被全部去除,GC-MS扫描分析水中物质由232种下降到为192种。通过对比臭氧均相催化氧化和臭氧非均相催化氧化工艺,结合经济分析,选出最适宜承德中滦集团焦化废水厂的催化剂为Mn/Al2O3。基于以上结论,结合前期课题组的相关研究成果,为使最终出水水质指标达到国家钢铁行业排放标准,对承德中滦集团焦化废水现有“进水+调节池+A2/0+二沉池+出水”的工艺流程提出改造方案,选择工艺流程为“混凝沉淀+臭氧预氧化+EGSB+两级A/O+臭氧催化氧化+MBR”组合工艺。为验证改造方案的效果,本课题首先进行现场中试装置设计,为后续中试研究提供依据,设计进水流量为0.05 m3/h,对各个构筑物进行图纸绘制和尺寸计算,并得到各个构筑物参数。其中计算得混凝沉淀池停留时间2 h,调节池停留时间24 h,臭氧预氧化塔0.5 h,EGSB停留时间24 h,两级A/O停留时间60 h,臭氧催化氧化塔停留时间0.5 h,MBR停留时间为6h。
【图文】：

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【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X784

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