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“预处理+MBR”联合技术深度处理焦化废水的研究

刘凌  
【摘要】:焦化废水主要来自炼焦过程和炼焦化学品的回收与精制过程,其产生量大、污染物成分复杂。随着生态要求的日益严格以及环境容量的量化管理,对焦化废水进行深度处理和回用技术的研究就显得尤为重要。因此,本文采用“预处理+MBR”组合技术,对两级生化出水的焦化废水进行了深度处理的研究。在预处理方法上,首先对焦化废水调节pH或投加Cu2+、Fe3+和Fe2+进行―互凝效应‖和亚铁蓝法实验以选出合适的“互凝剂”,然后在Ca(OH)2和PAM的协同作用下探索最适宜的工艺条件,最后利用响应曲面法对试验进行优化。实验结果表明,当体系中H+或金属离子浓度达到一定值时,很快地破坏焦化废水中胶体分散体的稳定性而脱稳并发生凝聚产生―互凝效应‖;总体来说,污染物的去除率随着金属离子的增加而增加;当Cu2+、Fe2+、Fe3+投加量为160mg/L时,脱色率依次为96.3%、92.5%、87.5%,COD去除率49.7%、50.2%、45.9%,总氰化物去除率63.9%、68.5%、59.1%;综合考虑,Fe2+(即亚铁蓝法)处理焦化废水最为合适。利用Design-Expert程序进行优化,将Fe2+、Ca(OH)2、PAM投加量的目标设为最小化,将COD和总氰化物的去除率设为最大化,得到优化条件为Fe2+160.51mg/L、Ca(O H)2 1.8g/L、PAM 2 mg/L,3组平行实验得到的COD和总氰化物去除率平均值与预测值相对误差分别为0.06%和0.05%,验证了响应曲面法对试验的优化是可行的。PVC/PVA共混膜具有极好的亲水性,膜表面能有效的降低膜与原水之间的界面能,具有较高的水通量和抗污染能力。SEM电镜结果显示,PVC/PVA共混膜断面呈多通道的指状孔结构,膜表面的孔径在0.01~0.3μm之间,具有较高的水通量和截留率。PVC/PVA膜的静态接触角为65.2°,PVC/PVA湿膜和干膜纯水通量分别为9.54L/(m2·h·kPa)和9.27L/(m2·h·kPa),干膜的纯水通量下降仅2.83%,这表明PVC/PVA共混膜能够在适当的条件下干法保存。亲水性PVC/PVA共混膜具有良好的稳定性、耐污染性和通量恢复率。采用Monod模型对系统COD降解动力学过程进行拟合,得到有机质降解的半饱和常数KS=185.92mgCOD/L及有机底物的最大比降解速率vmax=0.424d-1,可以为MBR工艺深度处理焦化废水设计提供参考。亲水性PVC/PVA共混超滤膜在焦化废水深度处理中有着良好的表现,膜污染情况得到有效的控制,水质满足GB16171-2012表1间接排放限值要求,出水可回用于洗煤、熄焦和高炉冲渣等。“亚铁蓝法+MBR”组合工艺深度处理焦化废水的药剂成本约1.18元/m3,经济优势非常突出。


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