焦化废水生物工艺中含氮化合物的转化及臭氧选择性氧化过程分析

富氮缺磷是焦化废水的特征之一。面临新国标中提出的总氮20mg/L的排放要求，在选择脱氮工艺时不仅需要考虑工艺本身的脱氮效率，更要考虑目标水质的总氮组成情况。建立适用于焦化废水的总氮组成评价体系，可以明确焦化废水的总氮组成情况，为焦化废水脱氮工艺的优化设计提供指导和依据。 焦化废水含氮化合物存在多组分与多种形态，在废水处理过程中的利用与顺序影响工艺条件与达标可行性，通过识别含氮化合物的种类并了解其转化可以获得优化的运行工况。为考察含氮化合物的去除过程，在实际生产330×104t·a-1焦炭的焦化废水处理工程O/H/O（aerobic/hydrolysis/aerobic）生物工艺中，检测原水与生物出水中含氮化合物的种类与形态，检测各单元工艺中无机氮及部分有机氮化合物的浓度，分析特征化合物的转化。结果表明，焦化废水原水中含有的无机氮化合物主要为NH4+-N（33.6%）、氰化物（7.5%）、硫氰化物（40.4%），NO2--N及NO3--N的含量约为1%，折算总氮浓度约为240mg·L-1，占82.5%左右；有机氮当中，可检测到胺类14种，有机腈类22种，含氮杂环化合物76种，以总氮形式表达其浓度低于50mg·L-1，约占17.5%。处理过程中，O1反应器能够把氰化物、硫氰化物氧化为氨氮，有机氮发生形态改变；H反应器中，环状含氮化合物通过水解作用实现分子开环转变为氨氮，回流液中的硝态氮实现反硝化转变为氮气；O2反应器能够将低价状态的含氮化合物转变为硝态氮；生物出水中，硝态氮占总氮的70%以上；含氮化合物的转化受反应器的性质与运行条件控制，表现出复杂性。研究指出，焦化废水总氮的控制需要依据含氮化合物种类与形态判断、工艺组合以及条件优化的综合考虑。 针对焦化废水中总氮的核心组分——硫氰化物，选择臭氧作为氧化剂，考察不同臭氧浓度、溶液初始pH以及金属离子的络合作用下，反应过程及反应终产物的变化。结果表明，SCN-可以被O3直接氧化降解；在中性到酸性条件下，O3氧化SCN-的主要终产物是CN-和NO3-；在强碱性体系中，O3氧化SCN-的主要终产物是OCN-和NO3-；体系中NO3-的生成是CN-或OCN-与O3直接反应的结果，并非NH4+被O3氧化而生成的；在O3氧化SCN-的体系中加入金属离子Fe3+、Zn2+、Cu2+，在反应初期金属离子与SCN-的络合作用会“捆绑”SCN-，减慢其与O3的反应速率，同时由于金属离子对某些产物的络合作用，或是对中间某一步反应的促进作用，使得反应终产物的组成发生变化。