化工进展 ›› 2021, Vol. 40 ›› Issue (S1): 386-396.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2020-2556
收稿日期:
2020-12-23
修回日期:
2021-02-03
出版日期:
2021-10-25
发布日期:
2021-11-09
通讯作者:
徐乐瑾
作者简介:
孙培杰(1997—),男,硕士研究生,研究方向为能源污染物降解和水处理技术。E-mail:基金资助:
SUN Peijie1(), WANG Linping2, XU Lejin1()
Received:
2020-12-23
Revised:
2021-02-03
Online:
2021-10-25
Published:
2021-11-09
Contact:
XU Lejin
摘要:
焦化废水是一种典型的难降解有毒废水,是一种世界公认难处理的工业废水。尤其是焦化废水中的氰化物,具有含量高、毒性大的特点,随意排放会污染水源和农田,造成鱼类的死亡和农作物的减产。因此如何高效价廉地去除焦化废水中的氰化物成为一个值得研究的问题。本文概述了国内外各种去除焦化废水中氰化物的处理方法和应用,主要分为生物法和物理化学法两大类。生物法利用微生物对废水中的污染物进行降解,但是单独使用生物法无法达到排放标准,所以要结合其他方法进行联合处理;简述了碱性氯化法、氰化铁沉淀法、Fenton工艺、活性炭吸附法、臭氧法、离子交换法、二氧化硫与空气法、膜生物反应器(MBR)和膜处理法等物理化学方法各自的优缺点,并提出了今后的发展方向;以期达到高效低耗处理焦化废水中氰化物的目的。
中图分类号:
孙培杰, 王林平, 徐乐瑾. 焦化废水中氰化物的处理技术研究进展[J]. 化工进展, 2021, 40(S1): 386-396.
SUN Peijie, WANG Linping, XU Lejin. Advances in the treatment of cyanide in coking wastewater[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2021, 40(S1): 386-396.
污染物项目 | 限值 | |
---|---|---|
直接排放/mg·L-1 | 间接排放/mg·L-1 | |
化学需氧量(COD) | 80 | 150 |
氨氮 | 10 | 25 |
总氮 | 20 | 50 |
挥发酚 | 0.30 | 0.30 |
硫化物 | 0.50 | 0.50 |
氰化物 | 0.20 | 0.20 |
表1 部分污染物排放指标
污染物项目 | 限值 | |
---|---|---|
直接排放/mg·L-1 | 间接排放/mg·L-1 | |
化学需氧量(COD) | 80 | 150 |
氨氮 | 10 | 25 |
总氮 | 20 | 50 |
挥发酚 | 0.30 | 0.30 |
硫化物 | 0.50 | 0.50 |
氰化物 | 0.20 | 0.20 |
统计类别 | pH | COD/mg·L-1 | BOD/mg·L-1 | 氨氮/mg·L-1 | 酚类/mg·L-1 | 氰化物/mg·L-1 | 油类/mg·L-1 | 硫化物/mg·L-1 | SS/mg·L-1 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
最大值 | 10.3 | 8000 | 2050 | 3250 | 1300 | 350 | 385.3 | 215 | 500 |
最小值 | 7 | 1000 | 334.5 | 72.8 | 90 | 4.9 | 10 | 17.5 | 75 |
平均值 | 8.2 | 3433.7 | 903.4 | 549.3 | 483.0 | 34.8 | 113.7 | 94.2 | 199.2 |
表2 国内典型焦化厂焦化废水水质特征[13]
统计类别 | pH | COD/mg·L-1 | BOD/mg·L-1 | 氨氮/mg·L-1 | 酚类/mg·L-1 | 氰化物/mg·L-1 | 油类/mg·L-1 | 硫化物/mg·L-1 | SS/mg·L-1 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
最大值 | 10.3 | 8000 | 2050 | 3250 | 1300 | 350 | 385.3 | 215 | 500 |
最小值 | 7 | 1000 | 334.5 | 72.8 | 90 | 4.9 | 10 | 17.5 | 75 |
平均值 | 8.2 | 3433.7 | 903.4 | 549.3 | 483.0 | 34.8 | 113.7 | 94.2 | 199.2 |
氰化物处理技术 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|
活性污泥法 | 处理条件温和、处理费用低廉、操作简便灵活 | 对氨氮的处理效果差 |
A/O工艺 | 处理条件温和、处理费用低廉、操作简便灵活 | 进水水质要求高、抗冲击能力差、出水COD难以达标 |
A/A/O工艺 | 工艺简单、总水力停留时间短、运行费用低、处理效率较好 | 单独使用无法使污染物指标达标 |
碱性氯化法 | 处理效果较好、设备简单、成本较低 | 增大氯离子浓度,为后处理带来麻烦,中间产物有毒,反应过程要严格控制pH |
氰化铁沉淀法 | 成本低、设备投资少、操作简便,且产物可资源化 | 单独使用无法使出水氰化物浓度达标 |
Fenton工艺 | 处理效果好、处理高效、提高废水可生化性 | 成本较高,污泥产生量大 |
活性炭吸附法 | 反应条件温和、操作简便、深度处理后的废水可回用 | 成本较高、再生系统操作难度大且费用高 |
臭氧法 | 处理效果显著、操作管理方便、不产生二次污染 | 耗电量较大、运行和投资费用高、单纯臭氧氧化处理效率低 |
离子交换法 | 去除率高、设备简单、操作简便 | 水质要求高,离子交换剂的再生和再生液的处理困难、费用高 |
MBR | 处理效率高,占地面积小,降低污泥处理费用,操作管理方便 | 投资较大,过滤膜易污染,单独作为深度处理单元时处理效果 较差 |
膜处理法 | 分离效果良好、操作方便、运用范围广泛、占地小 | 选择性透过膜的价格较高且容易被污染,存在浓盐水的后处理问题 |
二氧化硫与空气法 | 工艺简单、设备简便,处理成本低,处理效果好 | 无法去除废水中的硫氰化物,使用时要严格控制pH |
表3 焦化废水氰化物处理技术比较
氰化物处理技术 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|
活性污泥法 | 处理条件温和、处理费用低廉、操作简便灵活 | 对氨氮的处理效果差 |
A/O工艺 | 处理条件温和、处理费用低廉、操作简便灵活 | 进水水质要求高、抗冲击能力差、出水COD难以达标 |
A/A/O工艺 | 工艺简单、总水力停留时间短、运行费用低、处理效率较好 | 单独使用无法使污染物指标达标 |
碱性氯化法 | 处理效果较好、设备简单、成本较低 | 增大氯离子浓度,为后处理带来麻烦,中间产物有毒,反应过程要严格控制pH |
氰化铁沉淀法 | 成本低、设备投资少、操作简便,且产物可资源化 | 单独使用无法使出水氰化物浓度达标 |
Fenton工艺 | 处理效果好、处理高效、提高废水可生化性 | 成本较高,污泥产生量大 |
活性炭吸附法 | 反应条件温和、操作简便、深度处理后的废水可回用 | 成本较高、再生系统操作难度大且费用高 |
臭氧法 | 处理效果显著、操作管理方便、不产生二次污染 | 耗电量较大、运行和投资费用高、单纯臭氧氧化处理效率低 |
离子交换法 | 去除率高、设备简单、操作简便 | 水质要求高,离子交换剂的再生和再生液的处理困难、费用高 |
MBR | 处理效率高,占地面积小,降低污泥处理费用,操作管理方便 | 投资较大,过滤膜易污染,单独作为深度处理单元时处理效果 较差 |
膜处理法 | 分离效果良好、操作方便、运用范围广泛、占地小 | 选择性透过膜的价格较高且容易被污染,存在浓盐水的后处理问题 |
二氧化硫与空气法 | 工艺简单、设备简便,处理成本低,处理效果好 | 无法去除废水中的硫氰化物,使用时要严格控制pH |
处理工艺 | 废水初始氰化物浓度/mg·L-1 | 工艺条件 | 氰化物去除率/% | 参考文献 |
---|---|---|---|---|
高浓度活性污泥法 | 13 | 好氧池的污泥浓度5~8g·L-1,加大好氧池的溶解氧浓度,减少稀释水用量,强化预处理后 | 98.46 | [ |
A/O工艺 | 0.362 | 严格控制进水水质、稳定pH、合理控制温度、稳定溶解氧、减少毒物浓度以及降低有机物浓度 | 89.78 | [ |
A/A/O工艺 | 15~20 | pH=0.7~7.5,温度25~35℃,溶解氧(DO):A池<0.5mg·L-1,O池2~4mg·L-1左右 | 99.5 | [ |
碱性氯化法 | 1.32 | 反应初始pH=9.0,NaClO 投加量为活性氯浓度为60mg·L-1,反应时间30min | 82.7 | [ |
氰化铁沉淀法 | 3.1~4.1 | pH=5、FeSO4·7H2O添加量500mg·L-1、反应15min、沉淀30min | 80.88 | [ |
Fenton工艺 | 18.88 | pH=3、H2O2用量为0.3mol·L-1、催化剂投加量为1.85g·L-1以及反应时间为1.52h | 79.34 | [ |
活性炭吸附法 | 35.4±1.5 | 活性炭剂量为8g·L-1、pH为8.0、反应时间为80min | 80.1 | [ |
臭氧法 | 10.25 | O3添加量为84.35mg·L-1、MnO2/Al2O3催化剂用量为120mg·L-1以及初始pH=9.26 | 91.38 | [ |
离子交换法 | 1.2 | 使用717树脂,液空速为10h-1 | 98.75 | [ |
MBR和膜处理法 | 215.3±67 | 废水首先进入序批式膜生物反应器,出水通过保安过滤器后进入反渗透系统 | 96 | [ |
二氧化硫与空气法 | 76 | 初始pH为10.5、CuSO4添加量为0.37kg·t-1、Na2S2O5添加量为0.5g·L-1、空气量为250mL·min-1以及反应3h | 99.96 | [ |
表4 不同工艺的氰化物去除率的比较
处理工艺 | 废水初始氰化物浓度/mg·L-1 | 工艺条件 | 氰化物去除率/% | 参考文献 |
---|---|---|---|---|
高浓度活性污泥法 | 13 | 好氧池的污泥浓度5~8g·L-1,加大好氧池的溶解氧浓度,减少稀释水用量,强化预处理后 | 98.46 | [ |
A/O工艺 | 0.362 | 严格控制进水水质、稳定pH、合理控制温度、稳定溶解氧、减少毒物浓度以及降低有机物浓度 | 89.78 | [ |
A/A/O工艺 | 15~20 | pH=0.7~7.5,温度25~35℃,溶解氧(DO):A池<0.5mg·L-1,O池2~4mg·L-1左右 | 99.5 | [ |
碱性氯化法 | 1.32 | 反应初始pH=9.0,NaClO 投加量为活性氯浓度为60mg·L-1,反应时间30min | 82.7 | [ |
氰化铁沉淀法 | 3.1~4.1 | pH=5、FeSO4·7H2O添加量500mg·L-1、反应15min、沉淀30min | 80.88 | [ |
Fenton工艺 | 18.88 | pH=3、H2O2用量为0.3mol·L-1、催化剂投加量为1.85g·L-1以及反应时间为1.52h | 79.34 | [ |
活性炭吸附法 | 35.4±1.5 | 活性炭剂量为8g·L-1、pH为8.0、反应时间为80min | 80.1 | [ |
臭氧法 | 10.25 | O3添加量为84.35mg·L-1、MnO2/Al2O3催化剂用量为120mg·L-1以及初始pH=9.26 | 91.38 | [ |
离子交换法 | 1.2 | 使用717树脂,液空速为10h-1 | 98.75 | [ |
MBR和膜处理法 | 215.3±67 | 废水首先进入序批式膜生物反应器,出水通过保安过滤器后进入反渗透系统 | 96 | [ |
二氧化硫与空气法 | 76 | 初始pH为10.5、CuSO4添加量为0.37kg·t-1、Na2S2O5添加量为0.5g·L-1、空气量为250mL·min-1以及反应3h | 99.96 | [ |
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