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苯酚污水的处理方法范文1
关键词: 城市污水 吸附 沸石
中图分类号:TU984文献标识码: A
引言
随着工业的高速发展,水污染已经到了相当严重的程度,我们在研究单一的CTAB和PNP的基础上研究沸石对CTAB和PNP组成的二元污染物的去除。在各种环境因素影响下的试验,找出关键影响因素,为对CTAB和PNP的处理提供参考依据,以下是常见的处理方法:
1 CTAB处理方法:催化氧化法、吸附法、生物法等。
2 PNP处理方法:溶剂萃取法、吸附法、活性污泥法等。
一、实验目的
在单一的CTAB和PNP的条件下研究沸石对CTAB和PNP污染物的去除。讨论沸石的处理方法、投加量、搅拌时间、原水PH、 CTAB与PNP的初始浓度、沸石的改性等因素对沸石去除单一CTAB、单一PNP溶液的影响。
二、实验主要内容
1沸石对CTAB的去除
1)沸石投加量的多少对去除CTAB的影响
2)CTAB初始浓度对去除CTAB的影响
3)搅拌时间对去除CTAB的影响
2沸石对PNP的去除
1)沸石投加量的多少对去除PNP的影响
2)PNP初始浓度对去除PNP的影响
3)振荡时间的长短对去PNP的影响
第三章 实验结果与讨论
3.1沸石对一元对硝基苯酚的去除
3.1.1不同方法处理的材料对去除对硝基苯酚的效果的影响
取浓度为20mg/L,体积为50mL的对硝基苯酚溶液,分别向其中加入天然沸石、微波高火改性沸石、CTAB改性沸石1g,振荡1h,离心,取上层清液,测上层清液的吸光度。
3种材料只有CTAB改性沸石对PNP的去除效果较理想,其他两种材料的去除率都没超过10%,所以本实验采用的材料为CTAB改性沸石。
3.1.2 CTAB改性沸石投加量对去除对硝基苯酚效果的影响
分别取CTAB改性沸石0.2 、0.4 、0.6 、0.8 、1.0、 1.5 、2.0g分别加入50ml浓度为20mg/L的PNP溶液中,震荡1小时。
随着投加量的增加,去除效果呈上升趋势,当投加量为2g时去除效果最好。当投加量超过2g时去除效果呈下降趋势,因为随着沸石投加量的增加,单位质量的沸石吸附对硝基苯酚的质量下降。
3.1.3 对硝基苯酚浓度对CTAB改性沸石去除对硝基苯酚效果的影响
50ml浓度分别为5、10、15、20、25、30mg/L对硝基苯酚溶液加入阳离子表面活性剂改性(微波高火1min)沸石2g,震荡30min。
随着对硝基苯酚溶液的原水浓度的增高,沸石对对硝基苯酚的吸附效果呈上升趋势,当原水浓度达到20mg/L,去除率达到最大。原水浓度继续增高,吸附效果呈下降趋势,这是因为沸石吸附对硝基苯酚的效果已经达到饱和不能再吸附多余的对硝基苯酚。
3.1.4震荡时间对CTAB改性沸石去除对硝基苯酚效果的影响
50ml浓度为20mg/L对硝基苯酚溶液 加入CTAB改性沸石2g(微波高火1min),采取以下不同震荡时间,静置取上清液,测吸光度。
随着实验震荡时间的加长,沸石对PNP的去除效果呈上升趋势,震荡一小时后吸附稳定达到最大值,随着时间的继续增长PNP的活化能下降所以吸附率也随着下降。
3.1.5最佳条件下CTAB改性沸石对PNP的去除效果
表3.1.5最佳条件下CTAB改性沸石对PNP的去除效果
温度(℃) PH 沸石材料 震荡时间(h) CTAB改性沸石投加量(g) 对硝基苯酚浓度(mg/L) 去除率(%) 吸附量
(mg/g)
室温 6 CTAB改 1 2 50 75.31 0.75
3.2 沸石对一元CTAB的去除
3.2.1 CTAB溶液的临界胶束浓度
配制浓度分别为50、100、200、300、400、500、600、1000的CTAB溶液100mL,用电导仪分别测各组溶液的电导率作图。
图3.2.1 电导率法测CTAB临界胶束浓度
由图3.2.1可知:随着CTAB溶液浓度的不断升高,溶液的电导率呈线性关系升高,当浓度为350mg/L时电导率线出现明显的拐点,这个拐点即为临界胶束浓度。这是因为当CTAB浓度达到临界胶束浓度时溶液中的CTAB在界面富集吸附一般的单分子层,形成最简单的胶团从而导致溶液中导电离子减少使电导率降低。
3.2.2不同方法处理的材料对去除CTAB的效果的影响
取浓度为50mg/L,体积为100mL的CTAB溶液,分别向其中加入天然沸石、微波高火改性沸石、CTAB改性沸石1.1g,搅拌90分钟,离心取上层清液,测吸光度。
微波高火改性沸石吸附效果要好于普通沸石,CTAB改性沸不能去除CTAB,所以本实验采用微波高火改性沸石。
3.2.3微波高火改性沸石投加量对沸石去除CTAB效果的影响
100ml浓度为50mg/LCTAB溶液,分别加入0.3、0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5、1.7、1.9、2.1克高火微波1min沸石,搅拌60分钟,离心取上清液,测吸光度。
随着沸石投加量的增加,沸石对CTAB的去除效果呈上升趋势,当投加量为1.1g时去除效果最好。当投加量超过2g时去除效果呈下降趋势,因为随着沸石投加量的增加,单位质量的沸石吸附CTAB的质量下降。
3.2.4 CTAB浓度对微波高火改性沸石去除CTAB效果的影响
100ml浓度分别为50、75、100、150、200、250、300、350、400mg/LCTAB溶液,加入高火微波(微波炉高火)1min沸石2克,搅拌90分钟,取溶液上清液,测溶液上清液吸光度。
伴随着CTAB浓度的变化,CTAB浓度升至75mg/L时去除率达到最大值,然后随着浓度的升高去除率逐渐下降,当浓度值接近CTAB临界胶束浓度附近时去除率陡然下降,这是因为当CTAB浓度达到临界胶束浓度附近时,CTAB会在溶液里形成小的胶团,这些胶团不易被微波高火改性沸石吸附。CTAB溶液浓度继续升高超过临界胶束浓度后,吸附机理发生改变,去除率又逐渐升高。
3.2.5 搅拌时间对微波高火改性沸石去除CTAB效果的影响
100ml浓度为75mg/L CTAB溶液,分别加入1.1克高火微波1min沸石,搅拌30、60、90、120、150、180分钟,离心取上清液,测吸光度。
随着搅拌时间的加长,CTAB去除率先呈上升趋势,然后小幅度下降之后由呈回升趋势。这是因为随着着搅拌时间的增加CTAB与沸石的接触的更充分吸附效果上升,伴随着时间继续加长,CTAB,重新上升趋于稳定。但是由于180min时的吸附效果跟90min时的吸附效果非常接近,所以最佳搅拌时间取90min。
3.2.6最佳条件下微波高火沸石对CTAB的去除效果
表3.2.6最佳条件下微波高火沸石对CTAB的去除效果
温度(℃) 沸石材料 搅拌时间(h) PH 微波高火改性沸石(g) CTAB浓度(mg/L) 去除率(%) 吸附量
(mg/g)
室温 微波高火改性沸石 1.5 8 1.1 75 94.18 6.23
第四章 结论和建议
一、结论
1)微波高火改性沸石对CTAB有良好的去除效果,去除率达90%以上在酸性条件下进行,在弱酸、弱碱和中性条件下去除效果较好,而且步骤简单易于操作,设备投资低廉因此具有一定的实用性。
2)在一元条件下普通沸石对PNP的去除率为8%左右,必须依靠CTAB改性沸石才能使PNP的去除率达到70%以上。
3)沸石的制备工艺相对简单,成产成本低,使得其处理含CTAB和对硝基苯酚的废水的投资及运行费用较低,因此该法处理含苯胺和CTAB废水在经济上是可行的。
4.2建议
苯酚污水的处理方法范文2
作为污水处理的副产物,城市污泥是一类特殊的固体废物,其产生量大,成分复杂,由胶体、无机颗粒、有机残片、细菌菌体等组成,是组成非常复杂的非均质体,含有60%~80%的有机物,被世界水环境组织命名为“生物固体”,表明了污泥具有资源化的潜质。将污泥制成活性炭是很有发展前景的污泥资源化的处置方式之一,它在保证了污泥不会造成二次污染的基础之上,还能制得活性炭吸附材料。
1 污泥的来源与组分
从元素的角度来讲,污泥中的有机物主要包含碳(C)、氢(H)、氧(0)、氮(N)、硫(S)、氯(Cl)等六种元素。从化学组成的角度来讲,污泥中的有机物组成包含毒性有机物、有机生物质和有机官能团化合物和微生物。污水处理厂的剩余活性污泥的主要组成成分为有机物,粗蛋白质大概占60%~70%,碳水化合物大约占25%左右,其无机灰分的含量仅为5%左右[4]。
2 污泥制备活性炭的国内外研究现状
污泥基活性炭的活化方法主要有物理活化、化学活化和化学-物理联合活化等。
2.1 物理活化法
物理活化法主要包括直接热解法和气体活化法。
2.1.1 直接热解法
直接热解法是指在氮气气氛的保护作用下,将污泥置于电阻炉中,将污泥加热至热解温度后保持恒温一段时间,再经后续处理得到粉末状污泥基吸附剂。Fan等[5]利用天津市污水处理厂产生的厌氧消化污泥为原材料,用氮气作保护气,以15 ℃/min的升温速率升至500℃,并在此温度下直接热解3 h,制得的污泥基活性炭主要以中孔和大孔为主。新加坡学者Lu等[6]采用直接热解法制备污泥基吸附剂,由研究可以得出,在较低的温度范围内,随着热解温度的升高与停留时间的延长,污泥基吸附剂的比表面积也呈现出逐渐增加的趋势;当温度在550~650℃之间时,随着热解温度的升高,其比表面积却呈现出了下降的趋势;当热解温度超过850℃以后,比表面积逐渐减小。
2.1.2 气体活化法
气体活化法制备污泥基活性炭是指先对污水污泥直接进行高温热解,然后利用水蒸汽、CO2、O2等活化气体,在600~1200℃下对碳进行弱的氧化作用,疏通材料的孔径,使其发生造孔与扩孔的现象,进而形成碳基吸附剂的多孔微晶结构。有研究结果表明,热解温度、热解时间和气体流量会影响污泥基吸附剂的孔径分布,改变活化气体中CO2与H2O比例可以控制吸附剂的孔径分布。
Jindarom等利用污泥制备活性炭吸附材料,采用二氧化碳气体作为保护气体,于750℃下活化30 min,升温速率为20℃/min,制得的污泥基活性炭的比表面积为61 m2/g。Méndez等利用污水处理厂产生的厌氧与好氧消化污泥作为原材料,采用气体活化法制备污泥基活性炭。在隔绝空气的条件下采用氮气作为保护气,在450℃下热解1h,制得的污泥基活性炭的比表面积分别为16 m2/g和81 m2/g。为了进一步提高污泥基活性炭的吸附性能,在N2和O2的混合气流下,以10℃/min的升温速率升温至275℃,并在此温度下活化4 h,其中,O2与N2的体积比为1:29,流量为150 mL/min。碳化-气体活化后的污泥基活性炭的比表面积分别增加至102 m2/g和105 m2/g。由此实验结果可以得出,气体活化法可以显著的提高两种污泥基活性炭的比表面积值,其中对于厌氧消化污泥制备的污泥基活性炭吸附性能的提高效果更为显著。
2.2 化学活化法
化学活化法对于制备高比表面积污泥基吸附剂具有显著优势,目前采用的化学活化剂主要有H2SO4、H3PO4、ZnCl2、NaOH和KOH等。在污泥的热解工艺中,由于污水污泥的来源和特性不同,活化剂的选择显得非常重要,选择出合适的化学活化剂不仅可以提高污泥基吸附剂的产率与碳含量,还可以缩短制备过程中的活化时间,更可以大幅度的提高污泥基吸附剂的吸附性能。
2.2.1 硫酸活化法
目前,国内外大多数的采用硫酸作为活化剂制备污泥基吸附剂研究均采用先将污泥在各种不同浓度的H2SO4溶液中浸渍24~48h,然后在N2氛围下热解一定时间,热解温度对制得的污泥基吸附剂的比表面积会产生一定的影响。
Bagreev等采用肥料厂产生的含水率为5%的污泥作为原材料,于300℃下制备的污泥基吸附剂比表面积值很低,仅为26 m2/g;当活化温度增加到600℃时,污泥基吸附剂的比表面积有了明显的提高,由原来的26 m2/g增加到了170 m2/g。Zhang等[13]利用有机污泥制备污泥基吸附剂,当热解温度为650℃、热解时间为60 min时,实验测得污泥基吸附剂的比表面积为408 m2/g,为直接热解法制备的污泥基吸附剂的2.97倍。由二者的对比可以得出,污水污泥的来源和特性对于污泥基吸附剂的比表面积有很大的影响,采用H2SO4作为化学活化法制得的污泥基吸附剂吸附性能明显优于直接热解法和气体活化法。
2.2.2 氯化锌活化法
采用ZnCl2作为化学活化剂制备污泥基吸附剂是目前国内外研究中通常采用的方法之一。在高温热解活化过程中,ZnCl2主要起润涨、脱水以及缩合的作用,对纤维素的降解产生促进作用,避免热解过程中焦油的产生以提高吸附剂含碳量,从而制备具有孔隙结构发达的吸附剂[14]。当ZnCl2浓度较小时,污泥基吸附剂主要孔隙结构是微孔,随着氯化锌浓度的增大,微孔逐渐转变为中孔。过长的浸渍时间和过大的浸渍浓度会导致微孔变成中孔甚至形成大孔。有研究表明,较高的氯化锌浓度可以提高污泥基吸附剂的产率。采用氯化锌作为化学活化剂可以制得比表面积较高的污泥基吸附剂。ZnCl2对污泥的化学活化作用很明显,是一种效果很好的化学活化剂。制得的污泥基吸附剂中含有的氯化锌晶体可以通过酸洗和水洗去除。
2.2.3 磷酸活化法
磷酸作为活化剂时,在活化过程中同时起到脱水和酸催化的作用。Zhang等[13]采用H3PO4作为化学活化剂,活化温度650℃下制得的污泥基吸附剂的比表面积为289 m2/g。但是,磷酸具有很强的腐蚀性,会严重的腐蚀设备,因此限制了它在工业化生产中的应用,而且,采用磷酸作为化学活化剂时,所采用的污泥的化学成分有一定的限制。
2.2.4 氢氧化钾活化法
KOH作为活化剂时,在氧化反应中其自身具有一定的催化作用。有研究表明,在采用“碳化-浸渍活化”两段法制备污泥基吸附剂的过程中,采用KOH作为化学活化剂时,污泥基吸附剂的比表面积较高。
一般认为,KOH的活化原理为:4 KOH+CK2CO3+K2O+2H2
Ródenas等采用“碳化-浸渍活化”两段法制备污泥基吸附剂,其比表面积为1900 m2/g。其中,碳化阶段制得的污泥基吸附剂的比表面积为7 m2/g,而经过KOH活化后制得的污泥基吸附剂的比表面积增加了大约270倍。由此可以得出,KOH作为化学活化剂制备的污泥基吸附剂的比表面积较高,其造孔效果明显。
黄正宏等采用KOH作为化学活化剂制备粘胶基活性炭纤维,实验结果表明:试验中所采用的两种活化方法制备的粘胶基活性炭纤维均以微孔为主,但是,KOH活化制得的粘胶基活性炭纤维的孔径分布不同于其他方法制备的粘胶基活性炭纤维,具有更窄的孔径分布。
总之,不同的化学活化剂在活性炭吸附材料的制备过程中所起的作用是不同的。目前,H2SO4、ZnCl2应用的最多,H3PO4和KOH应用的相对少一些。
2.3 化学物理联合活化法
化学-物理联合活化法是指将化学活化法与物理活化法有效地结合起来,通过调整活化气体流量以及污泥与活化剂的质量比来获得满意的污泥基活性炭。由化学活化法制备的活性炭以微孔为主,由物理活化法制备的活性炭主要是多孔微晶结构,由化学-物理联合活化法制备的污泥基活性炭以中孔为主,比表面积大,而且表面形成了特殊化学官能团。
3 污泥基活性炭的实际应用
污泥基活性炭的吸附性能良好,但是由于污泥基活性炭中含有重金属以及其比表面积的限制,目前主要应用于环境污染控制领域,主要集中在废水和废气的治理方面。
3.1 在废水处理中的应用
目前,污泥基活性炭在废水处理方面的应用主要包括以下几个方面:吸附废水中的重金属离子,吸附废水中的染料,吸附苯酚或苯酚类化合物,在“活性污泥―活性炭粉末”处理工艺中的应用,吸附其他污染物,如COD、苯甲酸、四氯化碳等。在利用污泥基活性炭吸附废水中的各种污染物时,不仅要考虑污泥基活性炭的孔径结构和比表面积,同时还要考虑其表面官能团的化学作用。
方平等采用ZnCl2作为化学活化剂对污泥进行高温热解制备污泥基活性炭,并将其应用于废水中Pb2+的去除。 Otero等利用污泥制备活性炭,并对此活性炭去除有机废水中水晶紫(C16H8N2O8S2)、靛青红(C25H30ClN3)和苯酚等三种污染物的效果进行了研究。还有研究将污泥基吸附剂应用于废水中苯酚的去除,实验结果表明,当苯酚的浓度在100 mg/L~2000 mg/L范围内,吸附剂的质量浓度为0.5%,温度为25℃时,苯酚的平衡吸附容量为55 mg/g,吸附平衡时间为4 h。
3.2 污泥基活性炭在废气处理中的应用
目前,污泥基活性炭在废气处理中主要应用于恶臭气体H2S、二氧化硫等气体的去除。污泥基活性炭吸附去除H2S的主要机理为污泥基活性炭表面附着的一些金属氧化物对于H2S转化为S单质的催化氧化作用,主要与污泥基活性炭表面的空隙结构和污泥基活性炭表面催化剂的分布、位置及其与活性炭的结合方式有关,其中污泥基活性炭表面的空隙结构决定了反应产物固态硫的存储和转移,后者则决定了催化反应发生的程度。中孔结构较为发达的污泥基活性炭有利于氧化产物固态硫的储存,而且污泥基活性炭表面的金属氧化物有催化氧化作用,因此,对于H2S气体的去除,污泥基活性炭比商品活性炭更具有优势。有研究表明,当污泥基活性炭用于去除H2S时,其吸附容量为商品活性炭的2~3倍,平均100 g的污泥基活性炭就可以吸附10 gH2S气体。
污泥基活性炭吸附二氧化硫时首先发生的是物理吸附过程,二氧化硫被吸附到活性炭表面以后继续被氧化为三氧化硫,最后与水反应生成硫酸,硫酸再与污泥基活性炭中的无机氧化物发生反应,生成可溶性的硫酸盐,当污泥基活性炭中的活性无机组分消耗完毕时,反应停止。
4 结语
将城市污水处理厂产生的污水污泥制备成孔隙结构发达的污泥基活性炭,既可以解决污泥的处理处置问题,又可以充分利用污泥中丰富的有机质,达到污泥资源化的目的。然而,不同物理活化剂和化学活化剂之间在污泥热解过程中存在不同的相互作用,探明活化剂之间的相互作用机理,对确定物理活化剂与化学活化剂的最优组合很关键,有待进一步深入研究。污泥基活性炭的制备过程中,挥发一定的有毒有害气体,需要研究其净化方法,以防止二次污染的发生。
[参考文献]
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[3] 何品晶, 顾国维, 李笃中等. 城市污泥处理与利用[M]. 北京: 科学出版社, 2003.
[4] 万洪云. 利用活性污泥制造活性炭的研究.干旱环境监测,2000,14(4): 202~206.
苯酚污水的处理方法范文3
关键词:煤化工;排污;废水处理;新方法
当前,国内对于煤化工废水的处理更多的是应用生化方法,通过生物分解对其中的苯类、苯酚类等污染物进行降解,不过也有一定的技术限制,比如对其中的吡啶、咔唑类物质就很难有效分解。调查发现,许多煤化工企业对废水的处理结果并没有满足国家一级标准,不管是废水的浓度还是颜色都存在问题,所以,在污水处理过程中要尽可能的减少其CODCr的含量,对氨气、氮气等也要尽量降解,使得处理后的污水达到国家标准。
1煤化工废水概述
煤化工废水,是在煤化工生产过程中所产出的有着较多污染物质的废水,其中包含着许多的有毒物质,比如:含氮、苯酚等污染物。调查发现,煤化工废水中的氨氮有200~500mg/L,CODCr物质则有5000mg/L,而且其中还有着一定的有机物质,比如:环芳香族化合物,硫化物等,这类物质想要通过自然降解来处理难以取得好的效果,而且有机物的过多排放会造成水流的富营养现象,造成生态平衡的破坏。通过生物方法的降解,只会将萘、吡咯等进行分解,对入咔唑、联苯类等的处理效果并不好。
2煤化工废水的处理方法
煤化工污水在排出之前,都必须经过净化分解,一般来说对废水首先采取的是物化预处理,气浮、隔油就是其中使用较多的方法。气浮法,是将污水中的油类等物质进行隔离处理,将浮在上部的油类进行处理并尽可能的回收,该种处理方法能够有效防止污水中的油类对自然水环境的污染,而且还能对曝气进行必要的处理。当前,大部分的煤化工企业更多的是应用缺氧、好氧生物的去污方法,也被称作A/O方法。因为,好氧生物在对废水中的污染物进行处理的过程中并不能有效发挥其除污性能,对其中包含的杂环类物质就很难有效分解。所以,面对当前大部分煤化工企业在废水处理中的缺陷,必须创新发展废水处理方法,比如应用PACT法、厌氧生物法等对污染物进行有效处理。
3好氧生物法
应用好氧生物法对煤化工生产过程中产生的污水进行处理,主要有:PACT法、载体流动床生物膜法。前者主要是应用活性炭等对污水中的有害物进行吸附处理,因为活性炭这一物质的吸附力非常强,能够为好氧生物储存足够的食物来源,而且,好氧生物还能提高其分解性能。这一方法的主要特点是,活性炭能够循环往复使用,利用湿空气氧化法能够使得活性炭再生。 载体流动床生物膜法,也被称作CBR,它是一种利用特定的结构形式的流动床方法,将产生的污水在选择的生物单元内过滤处理,其中所包含的生物膜、活性泥等进行有机的结合,将膜内的填充成分再次投入到污泥池之中,而且在其表层会产生呈现出漂浮形式的微生物,并对废水表层进行生物膜的附着处理。这一技术对于生物活性的组成以及浓度的要求比例相对较高,多数情况下要接近于标准值的两到四倍,最大可接近8-12g/L,而且也进一步的提升了对废水的分解效率。
4厌氧生物法
厌氧生物法,也被称作UASB方法,对于所排放污水的分解是依靠着污泥床技术来实现的,该方法是要利用特定的水质反应器皿,来构建一套固、液、气分割系统,其底层是构建在污水反应器上,污水经过管径进到污水反应器之中,而且经过加压的方法从下至上的进行一步步的分解处理。其中所包含的厌氧生物将污水中的有害成分进行转化处理,将甲烷、二氧化碳等排放,而且进到上层的三相分离器具之内。这一技术能够有效的处理污水中的杂环类等有害物质,使得污水获得进一步的处理。
5煤化工废水的深度降解技术
经过以上方法的处理,是对煤化工污水的初步过滤分解,其中的CODcr浓度已是显著的降低了,不过污水中仍然含有大量难以处理的有害物存在,其浑浊度仍然非常高,其处理标准仍未满足国家排污要求。所以,经过初步处理之后还要进行深度分解处理,主要运用到的技术有以下几种:
5.1固定化生物技术
该技术对废水的降解有着非常强的针对性,能够对其中的特定种类的菌类进行定性处理,使其对污水中的有害物质进行针对性的处理,特别是对吡啶等有着非常好的处理效果,实践证明,该技术对污水中某些很难得到分解的物质的处理效果有着显著的改善。
5.2高级氧化技术
一般来说,对煤化工污水中所包含的有机物的处理是一个极为复杂的过程,其中大部分的构成是酚类,多环芳烃以及含氮有机物等,对这些物质的降解处理难度非常大,在对污水进行初级处理之后,效果并不明显。而这里提到的高级氧化技术,可以对其中所包含的各类有机物进行深度的分解处理,将水中的HO离子,与其中的有机物自动的结合,并产生水和二氧化碳。同时,还能运用催化法来加以辅助,从而增强水中离子联合的效果。在初期的处理过程中,也能够应用到这一方法,可以有效的分解污水中的COD成分,但因为初期对催化剂的使用过多等问题,要求较高的经济成本,所以这一技术还是主要用在对废水的二次处理过程之中。
6结语
随着国内经济的迅速发展,对能源的损耗、环境的污染越来越严重,人们对环境保护的关注度也是越来越高,许多新的污染处理方法得以应用,对于煤化工的污水处理来说,许多企业都已构建起有效的污水处理系统,当然想要取得更佳的处理效果,还需要投入更多的人力、物力,加强对新技术、新工艺的研发,从企业发展与社会和谐两方面综合考量。
参考文献:
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[2]李培艳.煤化工污水处理技术进展[J].化工管理,2013(22).
苯酚污水的处理方法范文4
一、活性炭的概述
活性炭是一种经特殊处理的炭,具有无数细小孔隙,表面积巨大,每克活性炭的表面积为500―1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能,而且还具有解毒作用,它就是利用了其巨大的面积,将毒物吸附在活性炭的微孔中,从而阻止毒物的吸收。同时,活性炭能与多种化学物质结合,从而阻止这些物质的吸收。
(一)活性炭的分类
在生产中应用的活性炭一般制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强、制备容易、价格较低,但再生困难,一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵,但可重复使用,并且使用时的劳动条件较好,操作管理方便。因此,在水处理中较多采用颗粒状活性炭。
(二)活性炭吸附
活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用,以达到净化水质的目的。
(三)影响活性炭吸附的因素
吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中,吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说,颗粒越小,孔隙扩散速度越快,活性炭的吸附能力就越强。污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。吸附反应通常是放热反应,因此温度低对吸附反应有利。此外,活性炭的吸附能力也与污水浓度有关。在一定的温度下,活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。
二、活性炭在污水处理中的应用
由于活性炭对水的预处理要求高,而且活性炭的价格昂贵,因此在废水处理中,活性炭主要用来去除废水中的微量污染物,以达到深度净化的目的。
(一)联单、活性炭处理含铬废水
铬是电镀中用量较大的一种金属原料,在废水中六价铬随pH值的不同分别以不同的形式存在。活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积,具有极强的物理吸附能力,能有效地吸附废水中的Cr(Ⅵ),活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基(-OH)、羧基(-COOH)等,它们都有静电吸附功能,对Cr(Ⅵ)产生化学吸附作用,吸附后的废水可达到国家排放标准。试验表明:溶液中Cr(Ⅵ)质量浓度为50mg/L,pH=3,吸附时间1.5h时,活性炭的吸附性能和Cr(Ⅵ)的去除率均达到最佳效果。活性炭处理含铬废水,吸附性能稳定,处理效率高,操作费用低,有一定的社会效益和经济效益。
(二)活性炭处理含氰废水
在工业生产中,金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物,因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。活性炭用于净化废水已有相当长的历史,但由于CN、HCN在活性炭上的吸附容量小,一般为3mgCN/gAC~8mgCN/gAC(因品种而异),在处理成本上不合算。
(三)活性炭处理含汞废水
活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能,但吸附能力有限,只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高,可以先用化学沉淀法处理,处理后含汞约1mg/L,高时可达2―3mg/L,然后再用活性炭做进一步的处理。
(四)活性炭处理含酚废水
含酚废水广泛来源于石油化工厂、树脂厂、焦化厂和炼油化工厂。经实验证明:活性炭对苯酚的吸附性能好,温度升高不利于吸附,使吸附容量减小。但当升高温度达到吸附平衡的时间缩短,活性炭的用量和吸附时间存在最佳值,在酸性和中性条件下,去除率变化不大;强碱性条件下,苯酚去除率急剧下降,碱性越强,吸附效果越差。
(五)活性炭处理含甲醇废水
活性炭可以吸附甲醇,但吸附能力不强,只适宜于处理含甲醇量低的废水。工程运行结果表明,可将混合液的COD从40mg/L降至12mg/L以下,对甲醇的去除率达到93.16%~100%,其出水水质可以满足回用到锅炉脱盐水系统进水的水质要求。
三、前景
随着科学技术的进步和废水处理的特殊要求,活性炭的研究从本身的孔结构和比表面积逐步发展到研究表面官能团对活性炭吸附性能的影响。例如,活性炭纤维(简称ACF)近年来在处理废水方面受到了科研工作者的重视,它的直径一般为5~20μm,其制备原理与传统的活性炭制备相同,即将纤维状碳在800℃以上用水蒸气或二氧化碳活化处理。纤维状活性炭的孔隙结构以微孔为主,中孔很少,几乎没有大孔,比表面积可达2500m2/g,具有吸附和脱附速率决,吸附容量大,导电性高等特点。
实验表明,ACF对苯酚的吸附容量为248mg/g,吸附饱和后经多次再生吸附容量几乎不变,吸附性能比活性炭好。室温时,在酸性或中性条件下,向100mL浓度为282mg/L的含酚模拟废水投加活性炭纤维0.5g,恒温振荡30min,苯酚去除率可达91%。最近,人们发现活性炭不仅有吸附特性,同时表现出催化特性,由此而发展起来的催化氧化法日益受到重视,其研究也在不断深化。为了提高处理效率,从研究催化氧化机理出发,改变活性炭的表面结构,提高活性炭的能力,寻找理想的吸附剂。
苯酚污水的处理方法范文5
【关键词】煤焦油;粗酚;抽提;回收;
中图分类号: TF734 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
随着经济的快速发展,我国的化工行业发展迅速,近年来取得了举世瞩目的成就,同时由于生产过程中产生的废水,对环境带来了严重的污染,尤其是含酚的焦化废水对环境的污染尤为严重,因此,对煤焦油酚水中回收粗酚的研究具有重要意义。
二、煤焦油及粗酚概述
1、煤焦油概述
(1)煤焦油的基本性质
煤焦油是煤炭干馏热解和气化过程中产生的一种液体产物。焦油中的成分及焦油的性质不仅与所用煤种(煤化程度)有关,还受到了煤热解时多个因素的影响,如加热终温,热解压力,升温速率和热解气氛等。煤化程度较低和中等的煤热解时,产生的焦油含量较高;其中,煤化程度较低的煤,由于挥发份含量较煤化程度中等的煤高,热解过程产生的热解水含量、焦炉煤气量较高;煤化程度高的煤热解时,由于挥发份少,固定碳含量高,导致焦炭产率高而焦油产率低,因此主要应用于高温炼焦。按照干馏终温和选用方法的差别,可将产生的煤焦油分为以下3种:低温煤焦油(干馏终温在500-700℃);中温煤焦油(干馏终温在700-900℃);高温煤焦油(干馏终温大于900℃)。
(2)煤焦油的用途
低温煤焦油中含有数量可观的石錯,它可作为化工原料,一般通过抽提或者冷冻过滤的方法可以得到;低温煤焦油中含有的碱性油经分离提取后可作为金属边缘及表面的处理剂代替硫酸;而且碱性油具有很好的缓慢腐烛的效果,并且从碱性油中可以进一步提取出沉淀基;中性含氮类化合物经过水解可制成脂肪酸,还原后可以生成得到脂肪胺可作为颜料加工添加剂;低温煤焦油中含有的液态烃,可以作为制造油和洗漆剂的原料;中低温煤焦油经过简单蒸馏分割可为酚油、燃料油和沥青;酚油可提取酚类化合物作为化工原料,燃料油可经过加氢裂解生成汽、柴油;重质组分(如沥青)经加工处理后可得改质沥青作为筑路的材料、针状焦、电极焦、碳素纤维等。
2、粗酚概述
粗酚,来自煤焦油酚水,其中主要成分是苯酚和甲基苯酚。
苯酚,俗称石碳酸,为具有特殊气味的无色晶体,但在光的作用下或露于空气中,易被氧化变为粉红直至深褐色。苯酚微溶于冷水,随温度升高其溶解度增大,68℃以上苯酚则无限溶于水。甲基苯酚简称甲酚,有三种同分异构体,即间甲酚、邻甲酚、对甲酚,由于沸点相近,不易分离,工业上常用其混合物。邻甲酚、对甲酚为无色晶体,而间甲酚为无色油状液体。甲酚用途与苯酚相似,但杀菌力比苯酚大,毒性也较大,可作木材、铁路枕木的防腐剂,医疗上用作消毒剂。
三、酚类化合物的提取方法
在中低温焦油中,酚含量一般在30%左右,有时高达40%~50%,中低温煤焦油中高级酚含量较高温煤焦油多,所以一般只是取柴油馏分以前或者说提取300℃前馏分的酚。酚类化合物的分离提取方法,主要有化学法和选择溶剂抽提法,其中化学法主要包括碱洗法、碳酸钠溶液抽提法和硫氢化钠溶液抽提法;选择溶剂抽提法主要包括过热水抽提法、盐类水溶液抽提法和醇类水溶液抽提法,也有采用离子交换树脂吸附分离的方法来提取煤焦油中的酚类化合物。
1、化学法
这是一种利用化学试剂与煤焦油中的酚类化合物作用后,把酚类化合物从煤焦油中分离出来的方法。具体方法有以下几种:
1)碱洗法
此法是利用酚类化合物呈弱酸性,使其与氢氧化钠发生酸碱中和反应,以苯酚为例,其反应式如下:
酚类与氢氧化钠反应生成水溶性的酚钠盐,这样焦油中的酚类便转入水溶液中,从而与中性油及碱性油分开。之后酚钠水溶液经有机溶剂萃取后将其中少量的中性油萃取出去,再用硫酸或C02将酚钠水溶液进行分解得到酚类混合物与硫酸钠或碳酸钠水溶液,此法操作简单、技术最成熟、应用最广。
2)碳酸钠溶液抽提法
该法进行的条件是温度为150℃~200℃,气压为5~15个大气压,再用10%的碳酸钠溶液在不断以水蒸汽吹扫的情况下抽提含酚馏分油,酚类化合物与碳酸钠可进行下列反应,将酚类化合物从煤焦油馏分油中分离出去:
常温下,上述反应在吹入二氧化碳时,反应向相反的方向进行,这样就使酚钠分解。显然,在抽提与分解时,碳酸钠与二氧化碳可在系统内循环使用,理论上不需消耗药品,但需消耗水蒸汽。此方法对低沸点酚类化合物可以进行定量测定,但对高沸点酚类则因受化学平衡的限制,不能完全反应。
3)硫氢化钠溶液抽提法
反应原理可以用下列方程式表示:
上述反应在加热情况下进行抽提时,反应向右进行;在常温吹入硫化氢时反应向左进行。和碳酸钠溶液抽提法相似,硫氢化钠与硫化氢在系统内循环使用,故消耗极少。该法的优势在于可在常压下进行,设备简单,缺点是硫氢化钠价格较高,而且硫氢化钠与硫化氢均有较强的腐蚀性及毒性。
2、选择溶剂抽提法
溶剂抽提法是采用极性溶剂进行物理性溶解。由于某些溶剂对酚类化合物有较高的溶解能力,而对油类的溶解性能较差,因此可将酚类化合物从煤焦油中分离出来。按使用的溶剂种类不同,方法可具体分为以下几种:
1)过热水抽提法
因酚类在水中的溶解度随温度升高而增加,故在200-250℃的温度下可将油中大部分酚类混合物抽提出来。为了减少抽出物中的中性油含量,可用大量含酚污水稀释抽出物,并用水蒸汽吹脱,再用污水脱酚的方法从水中回收酚类。此法因必须与污水脱酚相配合,又需在一定压力下操作,对设备要求较严格,故局限性很大。
2)盐类水溶液抽提法
某些盐类及酚钠、酸性亚硫酸钠、二甲苯磺酸钠水溶液对酚类均有选择性溶解能力。且一般酚类化合物的溶解度随盐类浓度的增大而增加,所以可用较浓的溶液进行抽提,抽出物稀释后及时释放出酚类化合物,盐类经蒸馏后回收又可重新使用。此法最常采用的溶剂为酚钠水溶液。
3)醇类水溶液抽提法
单元醇与多元醇水溶液均可用于酚类化合物的抽提,如甲醇、乙醇、乙二醇及甘油等。由于单元醇有价廉、易得、对酚类有较好的选择性、回收也容易实现等优势,因此工业上一般使用单元醇作为抽提剂。但浓度要适宜,浓度过高不但使抽出的酚类中含有较多的中性油,而且精制酚油的收率也显著降低;浓度太低对酚类的溶解能力就会降低,因此必须使用较大的溶剂比,才能达到所需的精度要求。
4)其它萃取方法
德国的研究人员提出用磷酸三钠水溶液作为脱酚溶剂来萃取低温煤焦油分馏后的高含酚馏分。含酚馏分以每l00ml含5%、10%、15%的磷酸三钠水溶液分别反复处理。最合理的条件为25%的磷酸三钠溶液,温度为80-90℃。
3、协同,络合萃取方法
由于酚类具有苯环结构、酸性、极性等特点,因此下列3类溶剂均可作为酚类萃取剂:苯及其同系物、碱性有机溶剂、含氧或极性有机溶剂。将3类物质按一定的比例和种类进行组合,则可形成具有协同效应的多官能基酚类萃取剂;又由于酚类具有可与碱性有机溶剂起络合反应的酸性羟基官能团,因此,当萃取剂含有与酚类起络合反应的碱性有机溶剂、含氧或极性有机溶剂则可进行协同、络合萃取。利用该法进行煤焦油中酚类物质的提取时,需要注意几个关键的问题:络合剂、协同剂的选定,溶质回收和萃取剂再生方法的选择。根据酚类物质的特性,葛宜掌、金红于1996年利用协同、络合萃取法对含酚废水中的酚类物质进行了提取,脱酚率可达99%。
四、结束语
随着现代工业的不断发展,排放含酚和酚衍生物的废水在增加,而这种废水对环境的危害是严重的,我们必须加强对从煤焦油酚水中回收粗酚的研究,以减少废水中酚对环境的污染。
参考文献
苯酚污水的处理方法范文6
关键词:控制系统 污水处理 DCS系统 FF总线
中图分类号:TH89 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)05-0000-00
药企由于工艺要求,生产过程产生的污水量大,污水处理的各种池的容积较大,因此污水处理场所占地较广。国家环保部门对药企污水的排放有严格的标准管理,药企的污水处理彰显尤为重要。随着近几年计算机技术的发展,工业控制系统DCS、仪器仪表的价格下降幅度很大,计算机控制系统在大多药企的污水处理过程得到了应用。但常规DCS控制系统架构与现场仪表是通过I/O总线方式检测或传输电流信号,每块仪表都要连接信号线。这给施工中带来繁杂的铺线、架线、检测线工作,因此需要既能缩短施工时间,又能降低施工费及安装材料量的控制系统架构。合理组织控制系统架构,满足上述问题,是药企污水处理过程中必须解决的计算机控制技术问题。
随着FF总线技术在石油、化工、医药等领域的应用[1-5],相当部分的FF仪表已国产化,国产DCS控制系统也已具有FF功能,为药企污水处理过程的计算机控制系统的应用带来了性价比更高的系统架构[6-7]。浙江湖州一家生物制药和合成制药的药企2012年改造8000+4000吨/天污水处理中心,配套的计算机控制系统是中控ECS700系统,并应用了FF技术。其计算机控制系统的基层通讯架构是I/O和FF总线,很好的解决了控制设备远且稀疏的问题。
1项目简介
1.1项目介绍
某药企现建有集中污水处理1座,包括4000 m3/d废水生物预处理系统和8000 m3/d废水生物处理系统。采用物化、水解酸化和好氧生物工艺进行处理。由于企业现旗下的分公司废水COD和氨氮负荷高,加大了集中污水处理工程的负荷,影响工程的稳定运行,给废水外排达标带来较大难度。
针对分公司排放废水高COD、高氨氮的特征,拟先进行厌氧预处理去除其中的大量有机物,然后进行脱氮。鉴于原有集中污水处理工程厌氧酸化负荷低的现状,现确定采用UASB为核心的厌氧预处理系统,包括废水调节池、UASB塔、出水沉降罐、沼气脱硫系统,沼气利用系统等。同时将已有的污水处理控制系统进行改造,满足污水处理过程的控制要求。
1.2控制系统工程要求
(1)4000T/D、8000T/D是已运行的污水处理系统,这次内容是将各控制测量点接入DCS系统,并将转动设备启停控制并入到控制系统中,要求转动设备有就地和DCS系统两地控制启停功能。
(2)厌氧工程是这次改造新增工程,流程图上的远传仪表,接入DCS系统,并根据现场设备布置,采用FF技术,降低施工费用,减少安装材料,缩短工程时间。
(3)控制室设置三台操作站,一台兼工程师站,打印机一台。
1.3工艺简要介绍
生产废水中含有苯酚等难降解物质,为提高废水B/C比,节约原料消耗,目前企业采用萃取方法回收废水中的苯酚,萃取后的污水和其它高浓度的生产废水混合后进入高浓度废水预处理工程调节池,池内设穿孔管预曝气,起到快速均质作用。调节后的废水进入气浮槽去除SS和部分COD,再进入兼氧池,通过池中兼氧菌的分解,使污水中的大分子难降解有机物降解为小分子易生化物质,提高废水的B/C比。经兼氧沉淀后出水进入HCR池中进行好氧处理,去除污水中大部分有机物和氨氮,HCR池出水进入中间水池后,再泵入臭氧氧化塔氧化,进入过滤池进行曝气、加粉末活性炭去除剩余臭氧后,出水进入分厂污水处理站调节池,与企业其它污水(包括公用工程废水、地面冲洗水、稀污水等)、生产废水、生活污水充分混合集中处理。混合废水首先进入水解池,在兼氧菌的作用下,使污水中的大分子难降解有机物降解为小分子易生化物质,然后进入LD-PACT池,通过定期往曝气池内投加粉末活性炭,强化对污水中有毒有害物质的去除效果,同时该处理单元设置缺氧区,通过系统污泥内回流,提高该系统的脱氮效率,经好氧处理后的出水进入接触氧化池,进一步去除残留COD和氨氮。
8000T/D工艺流程如下:
调节池水解池LD-PACT池二沉池接触氧化池终沉池化学氧化池出水达标排放
4000T/D工艺流程如下:
调节池气浮池兼氧池沉淀池HCR池中间池化学氧化池过度池排水
2项目控制系统架构
由于8000吨、4000吨老系统的仪表设备不是FF仪表,采用I/O总线,新增厌氧项目采用FF仪表及FF技术。HCR池PLC控制系统通过光纤接入交换机,监控系统及现场设备的运行数据。系统构架如图1。
3总线技术