本发明属于废水处理方法,用于含酚氰工业废水。 工业上含酚氰废水,特别是焦化含酚氰废水主要来源于剩余氨水(经蒸氨后排出)、粗苯工段分离水,焦油和粗苯精制分离水、煤气终冷排污水等,如不经处理就直接外排,会严重污染厂外水体,危害人民健康。
目前,工业上处理含酚氰废水,采用生化处理方法较多,我国国内生化装置大多采用生物吸附法,鉴于曝气时间短、容积负荷大、预处理不完善、加上投产后操作管理等方面的原因,致使生化处理后的废水,达不到国家规定的外排标准。
根据英国《Water Research(水的研究)》1972·P1459-74,1973·P1137-53杂志上记载的英国焦炭研究协会J.P.Cooper和R.L.Catchpole等人提出的“向废水中投加生长素的方法”处理酚氰废水,开始提出投加一定数量的丙酮酸,以补充细菌中酶的成份,从而提高处理效果。但由于丙酮酸是比较贵重的化工原料,用它来提高生化处理效果,在经济上是不合理的。所以J.R.Cooper等人后来又提出了用廉价的葡萄糖代替丙酮酸,因为葡萄糖生长素不管在需氧或厌氧的条件下,都首先转化成丙酮酸。丙酮酸健全了细菌中酶系统,提高了生化处理效果,有效地降解污水中的酚、氰化物、硫氰化物。但是投加生长素并不能增加污泥浓度(MLSS)而是加大污泥的容积指数(SVI),使活性污泥变轻上浮,极易膨胀和流失。另外虽然对COD的去除率有一定的效果,但很不明显,对硫化物的去除率也很低。
鉴于上述原因,本发明的目地在于寻求既保留投加生长素的可取之处,即有效的降解酚、氰化物、硫氰化物等物质,又要解决污泥膨胀和流失这一大弊病并提高COD、硫化物去除率的一种强化生化处理酚氰废水的方法。
为实现此目的,采取了“在投加生长素-葡萄糖的同时,还投入一定量类似于氧化铁粉这样的添加剂”的措施,从而解决了污泥上浮的问题,降低了污泥指数(SVI),并使硫化物及COD的去除率明显提高。所以使英国焦炭研究协会的J.R.Cooper等人所作的“投加生长素强化生化处理方法”小型试验,得以扩大应用到工业规模上去。
本发明的优点在于不用增加任何构筑物,所使用的葡萄糖生长素和类似于氧化铁粉这样的添加剂的价格很便宜,曝气池每处理1米3废水只需多花2~3分钱;而且处理效果又好,所以是一种工艺简单、操作方便、成本低廉的处理酚氰废水的方法。
投加生长素法的基本原理是:细菌降解污物,起主要作用的是细菌中的酶,酶是生物催化剂,没有酶,一切新陈代谢都将停止,若酶系统不健全,则降解物质也不彻底。
投加生长素的目的就是为健全酶系统提供物质条件,不是满足细菌对碳源和能源的需要,因为实践证明多投了反而有害。
细菌对碳水化合物的代谢中,丙酮酸是一个关键的中间产物,所投加的葡萄糖生长素因为分子很小,可以不经细菌的水解酶作用,直接透过细胞膜,进入细胞内,在胞内酶作用下,转化成丙酮酸。
当投加的葡萄糖生成丙酮酸后,继续进行分解反应,生成氧化型(只进行到脱羧基阶段)和非氧化型两大类的物质。他们作为合成原生质的原料被吸收,因为投加量很少,不再进一步分解进入三羧酸循环阶段,从而健全了酶系统。
葡萄糖分解成丙酮酸的反应简式如下:
其中:C6H12O6-葡萄糖
CH3COCOOH-丙酮酸
NAD-辅酶Ⅰ(烟酸胺,吟二核酸)氧化型
H3PO4-磷酸
NADH2-辅酶Ⅰ(烟酸胺、吟二核酸)还原型
ATP-腺嘌吟核苷三磷酸
ADP-腺嘌吟核苷二磷酸
ATP ()/() ADP+能量
投入氧化铁粉这样的添加剂,是因为其灰粒度很小,有一定的比表面积(达0.6m2/g),能吸附容易流失的游离细菌,从而提高了污泥浓度。
根据图1和实施例对本发明方法的工艺流程进行详细说明。
图1为用投加葡萄糖生长素和氧化铁粉添加剂进行强化生化处理酚氰废水的工艺流程图。
图中(1)酚氰废水,(2)工业新水,(3)调节池,(4)曝气池,(5)葡萄糖生长素,(6)氧化铁粉添加剂,(7)沉淀池,(8)外排废水,(9)回流污泥,(10)送处理工段的污泥。
将含酚氰的工业废水(1),尤其是焦化工业中来源于剩余氨水(经蒸氨后排出)、粗苯工段分离水、焦油和粗苯精制分离水、煤气终冷排污水(其中粗苯工段分离水需经除苯预处理,焦油和粗苯精制分离水需经除油预处理)与工业新水(2)一起送入调节池(3)进行调节,使所处理的废水,其PH值为6.5~8.5、水温15~32℃、COD进口值<800mg/L再送入曝气池(4),在曝气池的再生段投入3~4mg/L的葡萄糖生长素(5)和适量的氧化铁粉添加剂(6)(以使MLVSS/MLSS在0.4-0.7范围内为准,其中MLVSS为挥发性污泥浓度,MLSS为污泥浓度)曝气池的曝气时间为7~8个小时,曝气池的COD去除容积负荷FV=1.5~2.5kgCOD/m3.d,向曝气池内还要加入适量的磷酸或磷酸盐,以满足微生物新陈代谢的需要。将曝气后的废水再送入沉淀池(7),使外排废水(8)和污泥分离,要使经过曝气处理后的废水有足够的溶解氧(DO),应保证达到2.5~3.5mg/L(靠向废水中鼓风来实现)。原因是,如果溶解氧(DO)量不足,该法脱氰的优点发挥不出来,但当DO量过大,又会出现含氨物质,提前产生亚硝酸根。亚硝酸根的出现,除了增加COD值外,还可能在沉淀池中发生反硝化现象,造成污泥上浮。使活性污泥(9)返回到曝气池,其回流比为200~300%为宜,目的是使沉淀池中的污泥不要停留时间过长,加大污泥回流,即使曝气池出现少量亚硝酸根,也会造成反硝化现象。剩余污泥(10)送到污泥处理工段进行处理。
表1示出我国钢铁工业焦化污水的排放标准。
表2示出了氧化铁粉的全分析结果。
表3示出了用本发明方法处理本溪市北台钢铁厂焦化分厂的酚氰污水的年平均指标、最大月平均指标及最大指标值。
表1 我国钢铁工业焦化污水排放标准
(GB 4911-4913~85)
A-新建厂 B-现有厂
表2 氧化铁粉的全分析结果
(物理化学性质分析)
(粒度分析)
表3、用本发明方法处理本溪市北台钢铁厂焦化分厂的酚氰污水的年平均指标、最大月平均指标及最大指标值。
注1:按表1所示标准计算的。
实施例1
当本溪市北台钢铁厂焦化分厂的酚氰污水进曝气池时的含酚量为137mg/L、氰化物为20.2mg/L、COD为684mg/L、硫氰化物为79.37mg/L,用本方法处理后,曝气池出口废水含酚0.08mg/L,去除率为99.94%;含氰化物0.08mg/L,去除率99.6%,含COD155mg/L,去除率为77.34%;含硫氢化物2.59mg/L,去除率为96.74%。
实施例2
当本溪市北台钢铁厂焦化分厂的酚氰污水进曝气池时含酚为250mg/L氰化物为19.8mg/L、COD为1205.08mg/L、硫氰化物141.70mg/L用本方法处理后,曝气池出口废水含酚为0.145mg/L,去除率为99.94%含氰化物为0.12mg/L,去除率为99.39%;含COD为273.4mg/L去除率为77.27%;含硫氰化物为4.3mg/L,去除率为96.97%。