焦化含酚廢水預處理技術及應用

摘要：介紹了厭氧水解（酸化）法工藝的機理、特點、適用范圍和影響因素；并根據焦化廢水的水質特點，采用厭氧水解法進行焦化含酚廢水預處理，設計兩種焦化廢水處理方案，對處理后廢水中酚含量進行檢測分析，結果表明，處理后的廢水中酚含量大大降低，出水水質達到排放標準。

關鍵詞：焦化含酚廢水；預處理技術；厭氧水解

中圖分類號：Ｘ７８４；Ｘ７０３．１文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）11－2214-03

Pretreatment Technology and Its Application in Treating Coking Wastewater with Phenol

ＺＨＯＵ Ｈｏｎｇ－ｘｉｎｇ

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３０００， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： The principle， characteristic， application scope and influencing factors of aerobic hydrolysis was introduced. Two treatment schemes of coking wastewater was designed aｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｃｏｋｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ； and ｔｈｅ ｃｏｋｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｐｈｅｎｏｌ ｗａｓ ｐｒｅｔｒｅａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ in treated water ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ｉｎ ｃｏｋｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｉｎ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｃｏｋｉｎｇ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｐｈｅｎｏｌ as the outlet water quality met the discharge standard．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｋｉｎｇ wastewater with phenols； ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ； ａｅｒｏｂｉｃ ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ

焦化含酚廢水的處理一般采用兩級廢水處理的方式，第一級為預處理，將高濃度的酚（２～１２ ｇ／Ｌ）降到２００～３００ ｍｇ／Ｌ以下，并適當降低水中污染物濃度，然后進行第二級生化處理，使其達標排放。本文主要介紹了厭氧水解法進行焦化含酚廢水預處理，該法可以大幅度降低水中的酚含量，回收酚鈉鹽，有較好的經濟效益；同時設計兩種焦化廢水處理的方案，對處理后焦化廢水中酚含量的檢測分析表明厭氧水解法是一種可行的焦化廢水處理技術。

１厭氧水解（酸化）法

１．１厭氧水解（酸化）法

厭氧水解（酸化）法是近年來出現的一種新的廢水處理工藝，它不僅能改善廢水的可生化性，還可去除一定量的有機物，因而在廢水處理尤其是有毒、難降解廢水處理領域中逐漸得到廣泛的應用［１］。

１．１．１厭氧水解工藝的作用機理將厭氧消化控制在水解（酸化）階段，利用水解發酵作用，在短時間內使焦化廢水中的不溶性有機物溶解，可溶性難降解有機物分子結構發生變化，部分環狀物開環，大分子降解為小分子，從而減輕好氧階段的處理負荷和對好氧微生物的抑制作用，提高化學需氧量（ＣＯＤ）和氨氮（ＮＨ４－Ｎ）的去除率［２］。

１．１．２厭氧水解工藝與厭氧工藝的區別①作用時間長短不同。厭氧水解工藝只進行到厭氧反應的第一階段或前兩個階段，不需集氣，時間短，易于指導實踐，而厭氧工藝要經歷三個階段，耗時長，一般需集氣。②作用菌種不同。水解工藝中的微生物主要是兼性微生物，而厭氧工藝第三階段的產甲烷菌是嚴格的專性厭氧菌。③作用菌種的特性和要求的環境條件不同。水解工藝中的兼性微生物在自然界中數量多，繁殖速度快，在缺氧（微氧或無氧，ＤＯ為０．３～０．５ ｍｇ／Ｌ）條件下起作用，而厭氧工藝則在厭氧（絕對無氧，ＤＯ為０ ｍｇ／Ｌ）條件下進行。

１．２厭氧水解工藝的特點

１）污水經水解處理后，五日生化需氧量（ＢＯＤ５）與ＣＯＤｃｒ的比值明顯提高，可生化性大大改善，同時ＣＯＤ去除率不斷提高，降低了好氧處理中對硝化菌的抑制作用，提高了ＮＨ４－Ｎ去除率［３］。

２）相對厭氧處理而言，水解反應的水力停留時間（ＨＲＴ）較短，水解反應一般在４～１８ ｈ內完成。

３）水解工藝運行穩定，受外界氣溫變化影響小，水溫范圍廣，一般為５～４０ ℃。

４）水解池效率高，占地面積小，且反應器可在常溫和低氧條件下運行，不需外界提供熱能和氧，節約能耗，運行費用低［４］。

１．３厭氧水解工藝的適用范圍

１）有機物種類。分子量大的可生物降解的有機污染物、硝基苯、染料的發色基團、苯酚、印染行業所用化學漿料ＰＶＡ分子等。

２）工業廢水種類。食品生產廢水，啤酒廢水，發酵、釀造工業廢水，生物制藥及合成制藥廢水，制革廢水，石油化工廢水，特種化工廢水，化工染料生產及紡織印染廢水等。

３）ＣＯＤ濃度范圍。目前工業規模的水解工藝處理裝置能夠處理ＣＯＤ進水濃度１０ ０００～１５ ０００ ｍｇ／Ｌ的高濃度有機廢水。

１．４厭氧水解工藝的影響因素

１）污水的水質。水解的難易程度隨被處理污水的基質不同而存在差異，污染物的水解速率隨粒徑的大小而變化，粒徑大的污染物水解速率小。

２）溫度。水解酸化細菌對溫度的變化不很敏感，在一定溫度范圍內，溫度變化對ＣＯＤ去除率影響較小。

３）進水ＣＯＤ濃度。通過研究ＣＯＤ及其去除率的關系，可知進水ＣＯＤ愈高，其去除率也愈大［５］。

４）水力停留時間。有研究證明，ＣＯＤ、ＢＯＤ５的去除率及ＢＯＤ５／ＣＯＤｃｒ值隨ＨＲＴ的增加而變化，規律是先上升后下降。因此，選擇ＢＯＤ５／ＣＯＤｃｒ達到最大時的ＨＲＴ為最佳值［６］。

２采用厭氧水解法處理焦化廢水的實例應用

試驗設計２個方案，分別為水解酸化好氧工藝和水解酸化催化氧化工藝。

２．１水解酸化好氧工藝

焦化廢水中存在較多的易降解有機物，可以作為厭氧酸化處理中微生物生長代謝的初級能源和碳源，滿足了厭氧微生物降解難降解有機物的共基質營養條件。水解酸化好氧工藝的設計步驟為：原水→酸化→好氧→酸化→好氧→出水；分為兩個階段，第一階段為厭氧水解（酸化）階段，第二階段包括兩次好氧一次酸化階段。焦化廢水經厭氧酸化處理后，可以提高難降解有機物的好氧生物降解性能，為后續的好氧生物處理創造良好條件。酸化階段水力停留時間約２４ ｈ，好氧階段為４８ ｈ。

焦化廢水的酚含量為７２．２１ ｍｇ／Ｌ，經第一階段的酸化后酚含量為２３．１ ｍｇ／Ｌ，酚的去除率為６８．０１％。第二階段的第一個好氧階段，在好氧過程進行到２４ ｈ時，酚的含量迅速下降，酚的去除率上升至９９．０２％（表１），此后酚的含量下降速率變化較小，酚去除率變化也較小。經過兩次酸化兩次好氧處理后，焦化廢水中酚的含量大大降低，出水中酚含量為０．１９ ｍｇ／Ｌ，達到國家《污水綜合排放標準》（ＧＢ ８９７８－９６）第二類污染物二級排放標準，去除率為９９．７4％。

２．２水解酸化催化氧化工藝

水解酸化催化氧化工藝采用酸化加催化氧化兩個階段處理，步驟為：原水→酸化→催化氧化→出水。由表２和圖1可知，酸化和催化氧化兩個階段在對酚的去除中都起到了不可或缺的作用。前一階段經過４８ ｈ的酸化過程，使廢水中酚的含量下降到６．５４ ｍｇ／Ｌ，去除率達到９０．９４％，而后一階段，僅僅經過１．５ ｈ的催化氧化，廢水中酚的含量急劇下降到０．４７ ｍｇ／Ｌ，達到了出水水質的要求。

２．３小結

將厭氧工藝控制在水解酸化階段的厭氧水解處理焦化含酚廢水取得了較好的效果，兩種方法酚的去除率均達99%以上，大幅度降低了水中的酚含量，可回收酚鈉鹽，有較好的經濟效益；這表明厭氧水解法是一種可行的焦化廢水處理技術。同時由于不需要曝氣而大大降低了生產運行成本，在我國一些經濟欠發達地區，這種能耗小并能達到一定處理效果的處理工藝具有一定的優勢。

參考文獻：

［１］ 楊平，王彬． 生物法處理焦化廢水評述［Ｊ］． 化工環保，２００１，２１（３）：１４４－１４８．

［２］ 徐亞同，黃民生． 廢水生物處理的運行管理與異常對策［Ｍ］． 北京：化學工業出版社，２００３．

［３］ 尹承龍，單忠健，曾錦之． 焦化廢水處理存在的問題及其解決對策［Ｊ］． 給水排水，２０００，２６（６）：３５－３７．

［４］ 孫德智． 環境工程中的高級氧化技術［Ｍ］． 北京：化學工業出版社，２００２． ２７７．

［５］ 楊元林，周云巍． 高濃度焦化廢水處理工藝探討［Ｊ］． 機械管理開發，２００１，６４（４）：４１－４２．

［６］ 張瑜，江白茹． 鋼鐵工業焦化廢水治理技術研究［Ｊ］． 工業安全與環保，２００２，２８（７）：５－７．

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