焦化廢水處理工藝

1、焦化廢水處理工藝綜述張玉婷摘要：焦化廢水成分復(fù)雜，有酚類、多環(huán)芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等污染物，是一種較難處理的工業(yè)廢水。本文主要介紹了近年來焦化廢水的一些新工藝的開發(fā)和應(yīng)用，包括預(yù)處理，常見組合工藝和深度處理技術(shù)。關(guān)鍵詞：焦化廢水；組合工藝；深度處理SummaryofCokingWastewaterProcessYutingChanAbstract:Therearemanypollutantsincokingwastewater,suchasphenols,polycyclicaromatichydrocarbons,andheterocycliccompoundcontain

2、ingnitrogen,oxygenandsulfur,whichmakesthecokingwastewaterhardtodegrade.Thisarticlemainlyintroducedsomenewprocessindevelopmentandapplicationofcokingwastewaterinrecentyears,includingpretreatment,thecommoncombinedprocessanddepthprocessing.Keyword:Cokingwastewater;combinedprocessdepthprocessing1、引言焦化廢水是

3、煉焦、煤氣凈化及副產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的廢水。其污染物組成復(fù)雜、濃度高、毒性大，是一種典型的含難降解有機(jī)污染物的工業(yè)廢水。這種廢水主要來源于剩余氨水、粗苯分離水、終冷富余水、焦油分離水四部分10o廢水量大、水質(zhì)成分復(fù)雜，除含有高濃度的酚、氟、油、氨氮等物質(zhì)外，還含有唾咻類、苯類及其衍生物等多環(huán)或雜環(huán)類化合物。污染物形成的色度高，在水中以真溶液或準(zhǔn)膠體的形式存在，性質(zhì)非常穩(wěn)定，COD及色度去除困難。隨著環(huán)保意識的不斷強(qiáng)化，國家已把節(jié)能減排”工作提上了重要的議事日程，并提出嚴(yán)格要求。在污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（G897996）中規(guī)定，外排污水中的氨氮質(zhì)量濃度小于15mg/L,對排入重點(diǎn)保持水域的具有致癌性的

4、BAP一類污染物要求小于30mg/L由于焦化污水中大量存在氨氮及一些致癌性芳姓;及稠環(huán)芳姓:，其超標(biāo)排放將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的焦化污水凈化技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。2、焦化污水治理的組合工藝2.1 焦化廢水的預(yù)處理技術(shù)去除焦化廢水中的有機(jī)物主要采用生物處理法，但其中部分有機(jī)物不易生物降解，需要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)，主要是調(diào)節(jié)水質(zhì)水量、除油和控制酚、鼠、氨等有害物質(zhì)在限定范圍內(nèi)。一般揮發(fā)性酚不高于300mg/L,氟化物不高于40mg/L,硫化物不高于400mg/L,揮發(fā)氨不高于400mg/L,苯不高于50mg/L。2.1.1調(diào)節(jié)池焦化廠在焦油分離、苯的精制和古馬隆的生產(chǎn)中，產(chǎn)生的污水水

5、質(zhì)水量很不穩(wěn)定，此外事故性排水也會對生物處理工藝造成沖擊負(fù)荷，因此必須設(shè)計(jì)足夠容積的調(diào)節(jié)池，其容量一般按824h計(jì)算，有的更高，如美國的阿麥科公司漢密爾頓焦化廠采用60ho參考文獻(xiàn)2.1.2 隔油池焦化污水中含有大量的焦油，尤其是焦油分離精制污水含量更大，對后續(xù)的物化、生物處理有害。如影響活性污泥菌膠團(tuán)對氧的吸收，以及造成活性污泥上浮或流失。一般生物處理要求進(jìn)水含油量不超過50mg/L,除油設(shè)備可以采用平流隔油池，乳化油和分散性油可采用氣浮法去除，效率一般為50%70%,如需提高效率可以采用重力隔油池與濾池、化學(xué)混凝和氣浮池組合的方法。2.1.3 預(yù)曝氣池為吹脫污水中的氟化物及其他易揮發(fā)物，需

6、設(shè)置預(yù)曝氣池，一般采用水力停留時(shí)間4h,曝氣強(qiáng)度5m3/m3水，預(yù)曝氣后氟化物去除率約為50%,但要防止吹出的氣體污染換環(huán)境，如首鋼的預(yù)處理工藝流程2o酚鼠污水?該污水成分復(fù)雜，由于污染物濃度的差異，目前主要進(jìn)行的處理方法是先回收利用其中的酚、鼠、氨等有用物質(zhì)，適當(dāng)降低其濃度。一般采用蒸汽脫酚、吸附脫酚，萃取脫酚等，而高濃度含酚污水處理技術(shù)的趨勢是液膜技術(shù)、離子交換及焚燒。生物脫氮工藝處理焦化廢水生物脫氮是硝化（N）與反硝化（DN）的應(yīng)用。硝化和反硝化工藝典型即A/O法（包括A2/O,A/O2,A2/O2法），該法在國內(nèi)焦化廠實(shí)際應(yīng)用的時(shí)間雖然還不算很長，但從已運(yùn)行的廠家來看，其處理效果還是比

7、較好的。A/O及A/O2工藝A/O法即缺氧一好氧法；該法流程最短，投資最少，但處理效果較差，目前在某些鋼廠2,3已經(jīng)淘汰經(jīng)過了升級改造。A/O2法，即缺氧一好氧一好氧法；該方法由兩部分組成：缺氧反應(yīng)槽和兩級好氧槽。廢水首先進(jìn)人缺氧反應(yīng)槽，在這里細(xì)菌利用原水中的酚等有機(jī)物作為電子供體而將回流混合液中的含氮離子還原成氣態(tài)氮化物。反硝化出水流經(jīng)兩級曝氣池，使殘留的有機(jī)物被氧化，氨和含氮化合物被硝化。污泥回流的目的在于維持反應(yīng)器中一定的污泥濃度，防止污泥流失。睹氯鹿水排梅博油水封水再泥外運(yùn)田標(biāo)機(jī)羅葭風(fēng)機(jī)1福合浦固施啟二線好«海優(yōu)盛污掘浪編臨SJU韶鋼焦化廠工藝流程韶鋼焦化廠4采用自行研制的新

8、型結(jié)構(gòu)生物三相流化床來實(shí)現(xiàn)A/O2組合作為核心工藝，研究生物處理系統(tǒng)各個(gè)單元結(jié)構(gòu)在焦化廢水處理中的降解特性及耦合關(guān)系，具工藝流程圖見圖1。結(jié)果表明，生物系統(tǒng)在總停留時(shí)間42h下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，厭氧流化床能有效提高焦化廢水的可生化性；將廢水的BOD,CODcr,（B/C）平均值從0.30提高到0.45,一級好氧流化床能高效降解有機(jī)污染物，對CODcr和酚的平均去除率分別達(dá)到87.8%和99.9%,平均處理負(fù)荷分別為3.97kg/m3d（以CODcr計(jì)）和1.0lkg/m3d（以酚計(jì)）。二級好氧流化床對NH4-N平均去除率達(dá)到89.9%,出水NH4+N濃度穩(wěn)定在15mg/L以下，生物系統(tǒng)出水經(jīng)過濾混凝

9、沉淀工藝后達(dá)到鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。A2/OA2/O法即厭氧一缺氧一好氧法，是目前國內(nèi)較先進(jìn)且處理效果穩(wěn)定的一種工藝網(wǎng)。如流程：蒸氨廢水和經(jīng)過水泵提升的酚氟廢水，首先進(jìn)入除油池，除去輕、重焦油后自流入浮選池。廢水在浮選池中除去乳化油后由泵送至厭氧池，廢水與組合填料上的生物膜（厭氧菌）進(jìn)行生化反應(yīng)，降解污水中的一部分有害生物。在厭氧池中，進(jìn)入的廢水中的有機(jī)物作為反硝化的碳源和能源，并以回流水中的硝態(tài)氮作為反硝化的氧源，在缺氧池中組合填料上的生物膜（兼性菌團(tuán)）作用下進(jìn)行反硝化脫N反應(yīng)，使廢水中的NHs-N,COD等污染物質(zhì)得以去除和降解。缺氧池出水進(jìn)入好氧池進(jìn)行脫碳和硝化反應(yīng)。

10、好氧池出水進(jìn)入二沉池，進(jìn)行固液分離，上清液大部分回流。剩余的廢水進(jìn)入混合反應(yīng)池，廢水與絮凝劑經(jīng)過混合和反應(yīng)后進(jìn)入混凝沉淀池，再次進(jìn)行固液分離?；炷恋沓爻鏊俳?jīng)提升泵送至過污泥濃縮池進(jìn)行過濾，分離后的上清液經(jīng)吸水井送至廠內(nèi)回用，通過合理控制反應(yīng)條件可以達(dá)到處理要求。A2/O法生物脫氮工藝在寶鋼近3年的運(yùn)行表明，此法處理焦化廢水不僅具有降解效果好、運(yùn)行可靠穩(wěn)定和操作方便等優(yōu)點(diǎn)而且充分顯示出了良好的處理效果,出水CODcr90-150m沙L、氨氮115mg/L2。在傳統(tǒng)A2/O工藝中采用組合生物酶技術(shù)6可以降解廢水中的難降解有機(jī)物，有效提高廢水中污染物的生化去除率。組合生物酶廢水處理工藝流程5見圖

11、2。圖2組合生物酶廢水處理工藝流程太鋼焦化廠在原A2/O工藝的基礎(chǔ)上。按運(yùn)行參數(shù)分別在不同生化池里加入酶-590、酶-440、酶-SS-560、酶-550和酶-700共5種生物酶。這些酶可以催化微生物對廢水中酚、蔡、叱噬、唾咻、蔥、苯胺、苯并在等雜環(huán)芳香物的降解，促進(jìn)厭氧菌和兼氧菌繁殖生長，加速廢水中非溶解性COD。轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑訡ODcr,提高微生物的抗鹽性等。該體系4種輔酶（BioCOG、BioCOGC、BioCOF和BioCOP）能減少生物酶在生化系統(tǒng)中的損耗，達(dá)到構(gòu)建組合生物酶體系的目的。實(shí)驗(yàn)中，在缺氧池和好氧池中分別加入配制好的主酶700kg,輔酶6000kg。使廢水中一些原來難以生化

12、降解的芳環(huán)類物質(zhì)分解為小分子，發(fā)揮了組合生物酶多功能降解的作用。在生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)組合酶生化作用后，出水CODcr逐步下降至100mg/L以下。組合生物酶的應(yīng)用還可以增強(qiáng)生化體系中微生物的抗鹽度，減輕氨氮的沖擊作用，同時(shí)對產(chǎn)生的泡沫也進(jìn)行了有效的控制。A2/O2法A2/O2法即厭氧一缺氧一好氧一好氧法。該方法流程最長，是生化處理最完善的技術(shù).處理效果最好。該方法中的厭氧段通過水解酸化作用可以有效地將廢水中難以生物降解的大分子有機(jī)污染物分解為小分子，提高廢水的可生化性，這對保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的去除效果大有好處，最后一段接觸氧化將極大地提高出水水質(zhì)。A2/O2法的處理機(jī)理是利用厭氧段的水解酸化作用提

13、高廢水的可生化性，再利用硝化和反硝化作用去除廢水中的氨氮并同時(shí)降解有機(jī)物。為了充分利用廢水中的有機(jī)物作為碳源，將反硝化池設(shè)在硝化池之前，稱為前置反硝化池，反硝化反應(yīng)在缺氧池進(jìn)行。在硝化反應(yīng)進(jìn)行之前.廢水中的大部分有機(jī)物必須得到有效降解，降解有機(jī)物和進(jìn)行硝化反應(yīng)是在好氧池進(jìn)行。臨鋼焦化廠7采用該工藝選擇合適的工藝參數(shù)經(jīng)運(yùn)行出水達(dá)標(biāo)，而且本工藝在舊廠改造中也具有很強(qiáng)的參考價(jià)值。某焦化廠采用A2/。2強(qiáng)化絮凝聯(lián)合工藝，并引進(jìn)高效微生物菌群(HSB)處理焦化廢水。工程運(yùn)行結(jié)果表明：當(dāng)平均進(jìn)水CODcr2300mg/L,氨氮250mg/L,酚500mg/L,氟化物50mg/L。時(shí)，其去除率分別為93%、

14、90%、99%、99%,出水水質(zhì)可達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB89781996)一級標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)。膜生物反應(yīng)技術(shù)處理焦化廢水MBR生物膜法是膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的廢水分離器有機(jī)組合形成的一種新型、高效的污水處理系統(tǒng)，由過濾膜取代傳統(tǒng)生化技術(shù)中二次沉淀池和沙濾池，降低建設(shè)成本。MBR微濾、超濾或納濾膜組件與生物反應(yīng)器組成，膜能將幾乎全部的生物量截留在反應(yīng)器內(nèi)，從而延長污泥壽命，減少剩余污泥處理費(fèi)用。耐沖擊負(fù)荷，對高濃度廢水的適應(yīng)能力強(qiáng)，可提高難降解有機(jī)物的降解效率，可徹底使泥水分離，出水中SS及濁度接近于零，COD含量也可明顯降低。但膜的制造成本較高，壽命短，易受污染，整個(gè)工藝能耗較高90CMBR技術(shù)10是

15、一種專門針對高濃度氨氮廢水處理的新型外置式膜生物反應(yīng)器技術(shù)，此法將化學(xué)法脫氮和生化膜處理過程有效結(jié)合，從根本上改變了焦化廢水處理難的問題，大大提高了處理水平。CMBR技術(shù)是用膜替代傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池，通過泵將生化池內(nèi)的污泥-水混合液直接打入膜管內(nèi)，在壓力的驅(qū)動下進(jìn)行膜分離，出水透過膜進(jìn)入產(chǎn)水箱，而污泥和濃縮液回到生化池繼續(xù)參與生化反應(yīng)。山西焦化廠采用CMBR技術(shù)氨氮進(jìn)水水質(zhì)在4500時(shí)去除率達(dá)到99%,CODcr進(jìn)水在3000去除率達(dá)96%,酚進(jìn)水200時(shí)去除率99%,鼠進(jìn)水20時(shí)去除率達(dá)97%。焦化廢水深度處理Fenton法Fenton法屬于高級氧化的一種，F(xiàn)enton試劑就是H2O2與

16、562+的混合物。雖然Fenton法在廢水處理領(lǐng)域已被廣泛采用，但其降解有機(jī)物的機(jī)理還不十分明確，現(xiàn)在普遍接受的就是自由基理論，即Fenton試劑通過催化分解產(chǎn)生羥基自由基（OH）進(jìn)攻有機(jī)物分子（RH）,并使其礦化為CO2和H2Oo處理焦化廢水時(shí)Fenton法主要采用聯(lián)合技術(shù)，和混凝劑、吸附劑、超聲波（US）、微波、紫外光（UV）、二氧化鈦、臭氧及磁場等聯(lián)用11。Fenton法及其聯(lián)用技術(shù)能有效地降解焦化廢水中的污染物，特別是對一些難生物降解的污染物有很好的氧化分解作用，是一種很有應(yīng)用前景的處理技術(shù)。譚紹棟等12比較幾種焦化廢水深度處理技術(shù)，分別采用Fenton試劑氧化法、固定床離子交換樹脂吸

17、附法和流化床磁性樹脂吸附法對某焦化廠廢水，得出Fenton試劑氧化法出水COD去除率最高達(dá)75.4%,具有更高的工程應(yīng)用價(jià)值。于慶滿13等采用Fenton試劑氧化、混凝及聯(lián)用技術(shù)對生化后廢水進(jìn)行深度處理，確定了合適Fenton試劑氧化混凝工藝條件，結(jié)果表明，經(jīng)聯(lián)合工藝處理后的焦化廢水COD去除率達(dá)到88%,色度、濁度去除率達(dá)到90%以上。臭氧氧化法效果亦不錯(cuò)，但投資大，存在危險(xiǎn)性。磁絮凝技術(shù)磁絮凝技術(shù)是近幾年比較熱門的新興水處理技術(shù)，在水處理應(yīng)用中顯示出許多優(yōu)點(diǎn)，在投加混凝劑的同時(shí)投加磁粉，不僅可以使絮凝作用得到強(qiáng)化，提高處理效果，還可以縮短沉降時(shí)間，而且磁粉還可以回收利用，是一種較有前途的水

18、處理技術(shù)。張哲等14采用磁絮凝技術(shù)對焦化廢水生化出水進(jìn)行混凝處理，討論了聚合硫酸鐵（PFS）投加量、聚丙烯酰胺（PAM）投加量、磁粉投加量、沉降時(shí)間、投加方式等因素對處理效果的影響。先投加磁粉，再投加PFS,最后加絮凝劑PAM的投加方式最好，磁粉最佳投加量為400mg/L,PFS最佳投加量為800mg/L,PAM最佳投加量為8mg/L,最佳沉降時(shí)間為20min。CODCr、氨氮、濁度去除率分別達(dá)到62.5%、22.3%和92.2%。3、結(jié)論目前，對焦化廢水深度處理及回用技術(shù)研究較多，但工程實(shí)例較少，主要是深度處理技術(shù)工業(yè)化進(jìn)程較慢，一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用較高。今后，焦化廢水深度處理及回用的發(fā)展方

19、向就是要加大高級氧化技術(shù)等的工業(yè)化進(jìn)程，同時(shí)，還要進(jìn)一步研究、開發(fā)處理效果好、投資運(yùn)行費(fèi)用低、無二次污染、易于操作管理的新技術(shù)15。焦化廢水處理問題以及應(yīng)用新技術(shù)推進(jìn)，焦化廢水向零排放轉(zhuǎn)變，是擺在我們面前的一項(xiàng)重大任務(wù)，更需要我們進(jìn)行大力探索，積極實(shí)踐運(yùn)用，減輕焦化廢水對土質(zhì)的污染，真正實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。參考文獻(xiàn)：1金兆豐，余志榮.污水處理組合工藝及工程實(shí)例M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,20032范麗娜,冷廷雙，劉旭明等.國內(nèi)主要鋼廠焦化廢水處理現(xiàn)狀C/全國冶金節(jié)水與廢水利用技術(shù)研討會文集，2009,93尹承龍，單忠健,曾錦之.焦化廢水處理存在的問題及其解決對策J.給水排水，2000,26(6).35-374韋朝海，賀明和，吳超飛等.生物三相流化床A/O2組合工藝在焦化廢水處理中的工程應(yīng)用J.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007,27：1107-11125丁菲.A-A-