【摘要】：焦化廢水是一種有機(jī)質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜、污染物分子結(jié)構(gòu)特異的典型工業(yè)廢水，已成為水污染控制中的一個難題。雖然經(jīng)過多級水處理過程，可使焦化廢水達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是外排達(dá)標(biāo)水中依然存在TOC約30mg·L-1的有機(jī)組分，也構(gòu)成了對生態(tài)環(huán)境及人類健康的嚴(yán)重威脅。針對焦化廢水達(dá)標(biāo)外排水中殘留的毒性、活性組分，由于環(huán)保法律法規(guī)和分析測試技術(shù)的限制，對焦化廢水外排達(dá)標(biāo)水水質(zhì)構(gòu)成特別是其中有機(jī)組分的存在缺乏全面的認(rèn)識，目前采用的焦化廢水控制指標(biāo)不足以反映該類廢水的污染特性。對達(dá)標(biāo)外排水中典型有機(jī)污染物認(rèn)識的匱乏使對殘留環(huán)境行為的評價(jià)缺乏深入理解，導(dǎo)致深度處理焦化廢水的選擇具有盲目性，焦化廢水污染依舊是煤化工行業(yè)發(fā)展的制約因素。 本文在焦化廢水常規(guī)控制指標(biāo)分析的基礎(chǔ)上應(yīng)用XAD-8、Dowex50和AmbR900樹脂多級分離技術(shù)和超濾過濾方法，將焦化廢水達(dá)標(biāo)排水中的有機(jī)物進(jìn)行分離，利用消毒副產(chǎn)物勢能指標(biāo)評估各組分中殘留有機(jī)組分的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，通過建立固相萃取富集方法輔以硅膠-氧化鋁分離技術(shù)，利用GC-MS分析手段對具有高風(fēng)險(xiǎn)的組分中有機(jī)物進(jìn)行全面分析，篩選出具有高風(fēng)險(xiǎn)的消毒副產(chǎn)物前體物特性的有機(jī)物。結(jié)果表明，大于100kDa組分的有機(jī)物和小于1kDa組分的有機(jī)物同時具有很高的三鹵甲烷（THMs）和鹵乙腈(HANs)類消毒副產(chǎn)物生成勢能，焦化廢水外排水中親水酸性有機(jī)物所占比例最高，約占45%。通過三維熒光光譜分析和GC-MS定性分析，發(fā)現(xiàn)焦化廢水外排水中含有微生物代謝產(chǎn)物，濃度不高但具有較高的熒光響應(yīng)。在1kDa分子量分布的有機(jī)物中篩選出約120種消毒副產(chǎn)物前體物，包括腈類、胺類、含氮雜環(huán)類含氮消毒副產(chǎn)物前體物以及酚類、烴類、酯類、酸類、醇類、多環(huán)芳烴類和含氧雜環(huán)類有機(jī)化合物等含碳消毒副產(chǎn)物前體物。 臭氧（O3）氧化作用可以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)外排水中消毒副產(chǎn)物前體物的削減，其削減量與O3的投加量成正比。O3氧化作用將外排水中大分子有機(jī)物氧化為小分子，繼續(xù)對小分子有機(jī)物產(chǎn)生礦化作用，將不飽和價(jià)鍵的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槁确磻?yīng)惰性的有機(jī)物，改變尾水中有機(jī)物的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，使THMs和HANs的總生成潛能大幅度降低，表現(xiàn)為被氧化后外排水中DOC、UV254、SUVA、熒光強(qiáng)度和其他含氮無機(jī)組分包括氨氮、氰化物和硫氰化物等的同步降低或去除、O3氧化過程中有機(jī)物的種類發(fā)生了變化，外排水中主要的含氮有機(jī)物包括含氮雜環(huán)、腈類等快速被O3氧化，胺類物質(zhì)出現(xiàn)先增多后減少的過程，隨著反應(yīng)時間的延長也能夠被氧化；烯烴、酚類等含不飽和官能團(tuán)的有機(jī)物也能被選擇性氧化。O3氧化過程中會形成有機(jī)酸類、烷烴類等中間產(chǎn)物，該類物質(zhì)具有較低的HANs和THMs生成潛能，O3氧化過程可有效減少外排水的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。 以焦化廢水中具有特殊分子構(gòu)型的多環(huán)芳烴（PAHs）作為研究對象，成功設(shè)計(jì)和開發(fā)了紫外光臭氧流化床反應(yīng)器應(yīng)用于處理焦化廢水外排水中低濃度多環(huán)芳烴（PAHs）。通過條件實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估和成本分析表明：紫外光耦合臭氧催化過程可以增強(qiáng)PAHs的降解效率，約為45.4%；方差分析顯示pH條件對臭氧氧化的影響具有顯著性，堿性條件也有利于提高PAHs的去除率。對目標(biāo)PAHs的降解過程進(jìn)行擬一級動力學(xué)方程擬合，線性回歸系數(shù)大于0.920，符合擬一級動力學(xué)方程模型。降解速率與初始濃度成正相關(guān)關(guān)系。在連續(xù)運(yùn)行條件下，水力停留時間為2h時，紫外光臭氧流化床可以削減毒性當(dāng)量為0.432g·L-1的致癌物質(zhì)進(jìn)入地表水環(huán)境，此時需要$0.16每噸水的處理費(fèi)用，占整個污水處理站運(yùn)行費(fèi)用的13.5%左右。 利用焦化污泥作為研究對象，對比臭氧流化床反應(yīng)器在兩相和三相中的處理效率，分析污泥中殘留的PAHs同步降解過程。該過程受到臭氧投加量、過氧化氫（H2O2）投加量和pH的影響。隨著臭氧投加量的增加，多環(huán)芳烴的分解速率提高，當(dāng)臭氧投加量500mg O3·g-1SS時，去除率達(dá)到95%以上。耦合H2O2氧化過程，會產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)從而提高去除效率，，各PAH的協(xié)同增強(qiáng)值S分布在4.57到26.68之間。pH的提高會加速溶液中羥基自由基的生成從而提高多環(huán)芳烴的分解速率。多環(huán)芳烴在焦化污泥上的吸附性直接影響其臭氧氧化過程。整個氧化分解動力學(xué)過程符合擬一級動力學(xué)模型。強(qiáng)化傳質(zhì)過程有效提高臭氧流化床中O3氧化PAHs的O3利用效率。 對焦化廢水外排水中殘余活性、毒性組分的系統(tǒng)分析，以消毒副產(chǎn)物前體物勢能作為評價(jià)指標(biāo)分析殘余組分的環(huán)境行為，為研究焦化廢水深度處理工藝提供了理論依據(jù)。以PAHs作為典型污染物，臭氧流化床反應(yīng)器對焦化廢水外排水和剩余污泥中的多環(huán)芳烴的氧化過程，為構(gòu)建焦化廢水深度處理的臭氧流化床成套裝置提供發(fā)展方向。
【圖文】：

化廢水水質(zhì)波動的影響，如圖 1-2 所示。而且，A/A/O 工藝的反硝化效是 A/O 工藝的 2 倍左右，但是該工藝中反硝化細(xì)菌的繁殖世代較慢，反硝化過程，必須延長水力停留時間，使該方法具有一定得局限性[19]。焦化廢水 蒸氨 除油 調(diào)節(jié)池

圖 1-3A/O/O 活性污泥法處理焦化廢水流程圖Fig. 1-3 The A/O/O activated sludge process for coking wastewater treatmen） 好氧/厭氧/好氧（O/A/O）活性污泥技術(shù)沉淀池
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X784

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2696581