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超临界水氧化法处理焦化废水中挥发酚的研究

曹学静  
【摘要】:酚类为原生质毒,属高毒物质。根据酚类能否与水蒸气一起蒸出,分为挥发酚和不挥发酚。挥发酚通常是指沸点在230℃以下的酚类,通常属-元酚,挥发酚毒性大,对水体有严重的污染性。目前,传统的废水处理方法,如物理法、化学氧化法和生物法等,很难将其彻底去除。超临界水氧化法是一种能彻底破坏有机污染物结构的新型废水处理技术,它能够对许多传统方法难以处理的有机废水进行有效彻底的处理,较之其他废水处理技术有着独特的优势。本文以难生化降解的含酚焦化废水的处理为背景,对废水中挥发酚的超临界水氧化分解进行了全面系统的研究并取得了一定成就,希望通过该实验可以推动超临界水氧化法在包括焦化废水在内的高浓度难降解有机工业废水处理领域的广阔应用。 本文通过查阅大量文献和资料,对焦化废水的来源、水质特点、危害以及其处理现状和处理方法进行了基本阐述,并详细介绍了超临界水的性质,在此基础上对超临界水氧化技术做了全面阐述,而后分析说明了含酚废水的研究现状。 本文详细介绍了自建的一套超临界水氧化连续实验装置的设计制造及系统运行,并具体说明了所进行实验的步骤及实验条件的控制。在此基础上,该实验以太原市某焦化厂的焦化废水为研究对象,利用该连续式实验装置进行了挥发酚的超临界水氧化研究。 本文分析考察了反应温度、反应压力、过氧倍数以及停留时间等因素对焦化废水中挥发酚去除率的影响,其随着这些因素值的升高而升高。反应温度对去除率的影响比较明显,在所考察的范围内,其正效应起主导作用;由于升高反应压力会对反应设备的要求更加严格,因而在实际工业应用中,反应压力不宜过高;过氧倍数和停留时间对挥发酚的去除率影响显著,但其均有一适宜值,当大于这一值时,继续增加氧化剂的用量及延长停留时间对提高挥发酚去除率的影响已不明显,趋势线慢慢趋于平缓。在此基础上,进一步结合正交实验结果,确定了本实验的适宜工艺条件:反应温度为480℃,反应压力为28MPa,过氧倍数为2.5倍,停留时间不小于45s。在此条件下,处理后的废水中挥发酚的含量为0.053mg/L,达到了GB8978-1996一级排放标准。 为了进一步研究反应规律,加深对超临界水氧化过程的认识,本文还在实验基础上通过GC-MS分析得出了挥发酚(苯酚)在超临界水氧化过程中的主要中间产物,并据此进一步推测出了其氧化降解路径。 最后,为了全面系统地分析评价超临界水氧化技术,本文还从工艺的合理性、废水中污染物的处理效果、对环境的影响和能源化意义以及经济适用角度分析考察了超临界水氧化工艺处理有机工业废水的技术经济性,并进一步提出了提高其经济效益的对策措施。


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