焦化废水中COD高,成分复杂多变,含有许多难以用生物降解的有机物。随着国家对焦化废水排放标准日益提高,国内的焦化废水处理普遍采用预处理与生化二级处理工艺,生化处理后出水中COD脱除率比以前有所提高,基本能达到国家规定的外排标准。目前焦化废水深度处理后回用问题已成为钢铁行业环保研究热点。研究成本低廉、方便易行的深度处理方法尤为重要。我国焦化废水的深度处理多采用絮凝法和吸附法。这两种方法操作简单,管理方便。但絮凝法处理设施占地面积大,污染物只是从水中转移到污泥中,没有得到无害化降解,并产生污泥处理问题。吸附法采用活性碳等吸附材料,可以达到较高的去除效率,但价格昂贵,使用寿命较短,运行成本高。制备廉价的废水吸附剂可以克服这一缺点,使吸附法在焦化废水的深度处理中得到更为广泛的使用。
本研究以改性焦炭作为吸附剂,对焦化废水的深度处理进行试验研究。
试验方法
先将焦炭制成20mm左右的粒径,在高温条件下进行活化1h,活化后的焦炭即为改性焦炭。在250mL锥形瓶中加入200mL焦化废水,再加入一定量烘干后的改性焦炭,置于磁力搅拌器搅拌一定时间后过滤,静置30min后测定废水中的COD。
试验结果与讨论
改性焦炭加入量对废水中COD脱除效果的影响
改变改性焦炭投加量,不调节pH值,在室温下放在磁力搅拌器上搅拌,转速为200r/min,考察不同改性焦炭投加量对废水处理的效果,改性焦炭用量在13g范围内,吸附效率随改性焦炭加入量的增加明显提高。这是因为随着改性焦炭用量的增加,可供吸附的活性点位增多,改性焦炭上吸附的吸附质绝对量增加。当达到吸附平衡时,吸附质的平衡浓度降低,因而吸附去除率升高,这一点是与有关报道相一致的。但当改性焦炭投加量大于13g时,废水中COD去除率增加缓慢,其原因是此时溶液中有机物平衡浓度降低,与改性焦炭吸附剂的活性吸附点接触的几率下降,从而对废水中COD吸附较慢。
反应时间对废水中COD脱除效果的影响
在室温条件下,向装有200mL废水的锥形瓶中加入12.9g改性焦炭,将锥形瓶放在磁力搅拌器上进行搅拌,考察改性焦炭吸附时间对焦化废水中COD去除的影响。结合工艺生产的实际情况,选取时间在2h以内,刚开始吸附速度很快,是因为有机物在改性焦炭上的吸附刚开始主要发生在改性焦炭外表面上;随着吸附时间的增加,COD被吸附的速度变缓,此时废水溶液中COD浓度逐渐减小,这是因为随着吸附的进行,吸附质进入改性焦炭微孔内。由于有机物在改性焦炭内孔中传质速率变得缓慢,但吸附总容量随时间缓慢增加,直至达到吸附平衡。当吸附时间达到60min后,废水溶液中的COD的质量浓度基本能达到50mg/L以下,且随着时间的增加,废水溶液中的COD浓度降低的趋势明显减缓,结合工程工艺的实际应用情况,吸附时间60min为本试验最佳吸附时间。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
废水pH值对COD去除的影响
在室温条件下,往装有200mL废水的锥形瓶中加入13g改性焦炭,将锥形瓶放在磁力搅拌器上进行搅拌,反应时间定为60min,加入NaOH或H2SO4调节废水溶液pH值,考察废水溶液pH值对焦化废水中COD去除的影响。pH对焦化废水COD的去除效果影响不是很大,结合所取水样水质情况,不需要调节废水pH值,可直接加入改性焦炭进行吸附处理。
1)改性焦炭对焦化废水中COD有较好的吸附作用。吸附处理后,焦化废水中COD质量浓度可从95mg/L降至48mg/L,符合循环水水质要求。
2)试验研究的最佳处理条件:不调节pH值,不改变水体温度,吸附时间为60min,磁力搅拌器转速为300r/min,每200mL废水改性焦炭投加量为13g左右。
3)深度处理焦化厂混沉池出水时,将混沉池出水管接入改性焦炭吸附柱或流化床反应器进行吸附处理,该方法简易有效,占地面积小,操作方便,适用于目前企业废水处理,成本低,可解决焦化废水深度处理及回用问题,可推广应用。
4)吸附饱和后的改性焦炭可进行高温脱附或送至烧结配矿,不形成二次污染。
