酚类化合物及重金属在焦化废水处理污泥中的赋存状况研究

论文摘要

随着我国焦化工业的快速发展，每年将产生数量巨大的焦化废水，以及作为废水处理副产物的污泥。酚类化合物是焦化废水中最重要的污染物，同时也是含量最高的有机污染物质，具有较大的生物毒害作用。通常将酚类物质的作为衡量焦化废水系统处理效果的重要指标。以住的研究中，人们只关注于水相中酚类浓度的变化，结合污泥中残留的酚类，整体考察焦化废水实际处理工程对酚类化合物的去除作用尚缺乏报道。此外，重金属含量及赋存形态是影响外排泥回用和处置安全性的重要因素。对此，本文以实际焦化处理工程为平台，开展了如下研究。首先，以生物三相流化床为核心工艺的广东韶钢集团焦化废水二期处理工程为平台，通过结合工艺原理及工程运行的统计数据，研究焦化废水实际处理系统对主要污染物的去除效果，和污泥的产生途径。运行数据表明，A／01／H／02生物流化床组合工艺能够在设计的件下，实现对焦化废水中主要污染物的高效去除，其中cOD和挥发酚的平均去除率分别达到了88．5％和99．9％。其次，构建了11种酚类化合物的污泥相样品和水相样品的前处理及检测方法。利用高效液相色谱仪，在设定的流动相和洗脱程序下，能够使色谱峰完全分离并具有良好的线性相关性，水样和污泥样的加标回收率分别在88．1％～101．3％和82．9％～101．6％之间，具有良好的精度。按照以上所述的分忻方法，选择韶钢焦化废水二期处理工艺中的产泥单元，同步分忻酚类化合物在污泥样品和废水水样品中的赋存状况，以及在系统最终外排泥和外排水的赋存状况。检测结果表明，焦化废水原水中酚类的组成，以苯酚和2，4一二甲基酚为主，这二者的总和基本代表了水相中酚类化合物的含量。污泥相中则呈现出含氯酚类为主，苯酚、甲基酚和硝基酚比重较小的情况。结合分忻数据，综合评价处理过程中污泥吸附作用和生物降解作用对酚类化合物去除的贡献，发现后者是在焦化废水处理系统酚类去除的绝对主导因素，约占到总量的99．94％。依照BcR顺序提取法分忻了焦化废水处理站外排污泥中重金属(Cd、Hg、Ph、Cr、As、Ni、Zn、Cu和Mn)的形态特征，并采用地累积指数(I…)和潜在生态危害指数(RI)评价了重金属对土壤的潜在环境风险。研究结果表明：除Ni主要以可氧化态存在外，焦化废水外排污泥中其他几种重金属元素主要存在于残渣态，重金属元素的含量低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918—20¨02)中的控制限值；与城市污泥相比，焦化废水外排污泥具有低Ph、cr、zn、cu含量，而高cd、H卧Mn含量的特点；基于Igeo值和RI值的评价结果，Cd和Hg是外排污泥中具有一定环境风险的元素，需要考虑其下游去向。焦化废水处理外排污泥中主要存在残渣态重金属成分，不表现为很高的环境风险。其处置直重点考虑其中有机污染物特别是POPs

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 焦化废水的来源与污染状况
• 1.1.1 焦化废水的来源
• 1.1.2 焦化废水的污染特征
• 1.1.3 焦化废水污染的控制过程
• 1.2 焦化废水污泥概述
• 1.2.1 焦化废水污泥的来源
• 1.2.2 焦化废水污泥组成和性质
• 1.2.3 焦化废水污泥的价值与潜在环境危害性
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 污泥中重金属研究现状
• 1.3.2 污泥中有机物污染物研究现状
• 1.4 研究目的、意义和内容
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 焦化废水的控制工艺及污泥的产生
• 2.1 引言
• 2.2 ZK质状况及工艺流程
• 2.2.1 废水的来源及水质
• 2.2.2 工艺流程
• 2.3 污泥产生与去向
• 2.3.1 气浮分离——Ferlton氧化单元
• 2.3.2 生物处理单元
• 2.3.3 混凝沉淀单元
• 2.4 系统实际运行效果
• 2.4.1 实验材料与分析方法
• 2.4.2 系统运行状况分析
• 2.4.3 生物处理单元对挥发酚的去除效果
• 2.5 小结
• 第三章 酚类化合物仪器检测方法及样品前处理方法
• 3.1 酚类污染物的性质
• 3.2 实验药品与仪器
• 3.2.1 标准样品
• 3.2.2 药剂
• 3.2.3 实验仪器
• 3.3 样品前处理方法
• 3.3.1 样品中酚类物质提取方法的确定
• 3.3.2 废水样品的制备
• 3.3.3 污泥样品的制备
• 3.4 仪器检测及定量方法
• 3.4.1 色谱条件
• 3.4.2 标准曲线及回收率
• 3.4.3 浓度计算公式
• 3.5 小结
• 第四章 焦化废水处理系统污泥中酚类物质的组成特性
• 4.1 前言
• 4.2 样品采集
• 4.2.1 水样的采集
• 4.2.2 污泥样的采集
• 4.3 酚类化合物的沿程分布变化
• 4.3.1 水相中酚类化合物
• 4.3.2 污泥相中酚类化合物
• 4.4 酚类化合物在系统中的去除效率
• 4.5 小结
• 第五章 外排泥中重金属的赋存形态及环境风险
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料与实验仪器
• 5.2.1 污泥样品
• 5.2.2 药剂
• 5.2.3 实验仪器
• 5.3 实验方法及实验过程
• 5.3.1 污泥样品的预处理方法
• 5.3.2 重金属的总量分析方法
• 5.3.3 重金属的形态分析方法
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 方法的可靠性
• 5.4.2 外排泥中重金属的形态特征
• 5.4.3 外排泥中重金属的含量特征
• 5.5 外排泥中重金属的风险评价
• 5.5.1 地累积指数法
• 5.4.2 潜在生态危害指数法
• 5.6 小结
• 结论与展望
• 1、结论
• 2、展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件