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焦化廢水深度處理技術及工藝現狀

發布時間:2019-06-28 16:16人氣:

我國的焦化廢水的處理一直是廢水處理行業的一大難題。雖然目前已經有一些焦化廢水處理的工程,但是實際運行過程中均存在一些問題,譬如水質不達標、系統運行不穩定等。產生焦化廢水的行業一般用水量都很大,如果焦化廢水處理可以提升廢水水質至回用目的,則既達到了環保要求,同時又產生一定的經濟效益。

焦化廢水是煤焦化過程產生的廢水,含有高濃度的酚類、苯系物、雜環化合物、多環化合物等有機污染物,并且高鹽、高氨氮,是一類難處理的工業廢水。焦化廢水的處理對于鋼鐵企業減少污水排放量和新水用量,提高廢水循環利用率具有重要的意義。隨著國家對焦化廢水的管理日趨嚴格,傳統的“預處理+生化處理”工藝很難滿足排放或回用要求,因此對焦化廢水的深度處理勢在必行。

一、焦化廢水深度處理技術

我國目前焦化廢水處理通常為包括氨水脫酚、氨氣蒸餾、終冷水脫氰等的一級處理以及以活性污泥法及其強化方法為主的二級處理。隨著環保要求的日益嚴格及水資源短缺矛盾的突出,對于焦化廢水深度處理技術方法的研究及水回用方式的研究顯得極為重要。目前,焦化廢水深度處理的技術主要包括:膜分離技術、混凝沉淀法、吸附法、高級氧化(Fenton氧化、O3氧化、催化濕式氧化、電催化等)以及生物化學法。

1、膜分離技術。膜分離技術的核心是膜,其分離方法主要利用膜的選擇透過性,驅動力主要包括壓力差、濃度差及電位差。膜分離是微濾、超濾、納濾、反滲透、氣體分離、滲透汽化、滲析和電滲析等一系列膜分離技術的總稱。膜分離技術作為一種新型的流體分離單元操作技術,與傳統的分離技術相比具有能耗低,節能明顯,無二次污染,經濟效益高,分離效率高,設備體積小,占地面積小,維護工作量少,可靠度高,操作簡單等方面的優點。近年來,膜分離技術取得了巨大的發展,并且有著廣泛的應用領域。針對焦化廢水,目前主要采用(超濾+反滲透)的雙膜法進行處理,其反滲透產水達到工業循環冷卻水回用的水質標準。但是,由于反滲透過程中只是將污染物質濃縮而不是從根本上去除,因此還需要解決反滲透濃縮液的去向問題,目前具有一定應用局限性。

2、絮凝沉淀法?;炷恋矸ㄗ鳛橐环N水處理或凈化過程中常用物化方法,其原理是在廢水中加入一定量的混凝劑,使廢水中難以沉淀或過濾的污染物通過物理或化學作用使其集結成較大的顆粒,從而達到分離的目的。目前,常用的無機絮凝劑包括聚合硫酸鋁(PFS)、聚合氯化鋁(PAC),常用的有機絮凝劑為聚丙酰胺(PAM)。目前有一些新的絮凝劑的開發利用,例如研究了不同絮凝劑處理焦化廢水的效果,發現高鐵酸鈉具有優異的脫色、脫除CODCr性能。對于絮凝法深度處理焦化廢水,絮凝劑不同,脫除效果差別很大。因此,開發低廉高效無二次污染的絮凝劑是關鍵。

3、吸附法。吸附法是一種利用多孔性吸附劑吸附廢水中污染物質,使廢水得到凈化處理的方法。目前常用的吸附劑包括活性炭、沸石、粉煤灰、果殼等。例如比較了沸石和活性炭對焦化廢水深度處理的效果。研究表明,沸石對殘余氨氮去除效果好,而活性炭對于難降解的有機物具有很好的吸附去除效果。還有針對生化處理后的焦化廢水采用煤質炭、果殼炭和椰殼炭處理,可使出水COD達到100mg/L以下,煤質炭最適合用于回用工藝,并進行了(混凝+活性炭)處理二級生化后的焦化廢水,可以達到出水COD<50mg/L的效果。該作者指出,混凝預處理可以降低活性炭有機負荷,利于形成生物活性炭,延長活性炭使用時間。

以及用顆?;钚蕴恳约皹渲瑢Χ壣蟮慕够瘡U水進行處理研究,主要以揮發酚和COD作為評價指標,COD及揮發酚脫除效率較高,并且經過對比活性炭與樹脂后發現,活性炭具有更大的吸附容量,更加適合用于焦化廢水生化出水的深度處理。雖然吸附法對焦化廢水處理效果較好,但是吸附劑再生具有一定困難。

4、高級氧化法。高級氧化方法主要是通過不同的方法,產生具有強氧化性的羥基自由基(˙OH),再利用其強氧化性將廢水中的難生物降解有機物降解為可生化的有機物質或小分子物質,甚至直接轉化為CO2和H2O的過程,主要包括芬頓氧化、臭氧催化氧化、電催化氧化、催化濕式氧化法等。芬頓氧化法是采用過氧化氫為氧化劑,利用亞鐵離子的催化作用產生羥基自由基。許多學者研究了芬頓氧化技術對焦化廢水的深度處理,可以有效降低COD,并且結合絮凝沉淀法,更好地去除COD及色度。臭氧催化氧化是以臭氧為氧化劑,利用各種催化劑(例如氧化鋁為載體負載金屬離子)的催化作用產生羥基自由基。電催化氧化過程是通過陽極反應直接降解有機物,或通過陽極反應產生羥基自由基(˙OH)、臭氧一類的氧化劑降解有機物,這種降解途徑使有機物分解更加徹底,不易產生毒害中間產物。雖然高級氧化技術以其高效、對COD無選擇性等優點受到重視,已經在焦化廢水深度處理過程中做了許多研究,但是其運行成本相對較高。

二、焦化廢水深度處理工藝現狀

1、國內焦化廢水處理工藝現狀。目前,國內焦化廢水處理工藝較多,生化處理階段采用的工藝主要有A/O、A2/O、A/O2和A2/O2,而且大部分企業采用了混凝沉淀、活性炭吸附、生物氧化、高級氧化、膜分離等焦化廢水深度處理技術,處理后的廢水多數回用于濕熄焦、高爐沖渣、煤廠抑塵、轉爐煤氣洗滌水和除塵水、燒結混料等,少數回用于鋼廠循環冷卻水和鍋爐補充水。

A/O是研究最早的焦化廢水生化處理工藝,安鋼、宣鋼、三鋼的焦化廢水處理采用“A/O+混凝沉淀”工藝。安鋼采用該工藝后,出水指標可以達到原國家二級排放標準,出水回用于高爐沖渣、泡渣補充水和濕法熄焦補充水;宣鋼在混凝沉淀后又增加了催化氧化過濾裝置和氣浮凈化系統,出水可以達到中水系統進水要求,取代工業水作為循環水的補充水;三鋼采用該工藝后,出水指標可以達到國家一級排放標準。

為了提高焦化廢水的處理效果,人們在A/O工藝的基礎上開發了A2/O生化處理工藝,該工藝運行穩定,對氮和磷具有較好的去除效果,是目前國內焦化廢水處理應用最為廣泛的生化工藝。

A/O2即短程硝化-反硝化工藝,也稱節能型生物脫氮工藝,根據焦化廢水處理過程分為前置反硝化(A/O/O)和后置反硝化(O/A/O)。武鋼、杭鋼、南昌鋼鐵、湘鋼、重鋼、攀鋼的焦化廢水處理主體工藝為O/A/O+HSB高效微生物+混凝沉淀,出水指標可以達到原國家一級排放標準;邢鋼、邯鋼、唐鋼采用的是桑德環保公司的SDN(A/O/O)焦化廢水處理工藝,工藝流程包括預處理、生物處理、深度處理和污泥處理四個工段,出水可以達到原國家一級排放標準。2011年,寶鋼對其一、二、三期焦化廢水脫氮工藝進行了后置反硝化改造,并在生物脫氮后增加了混凝沉淀+砂濾工藝,出水可以滿足原國家一級排放標準。

包鋼的焦化廢水處理采用的是研發的Q-WSTN工藝(A2/O2),脫氮反應器采用了生物膜和活性污泥共存的復合反應器,處理后出水達到二級排放標準。鞍鋼與中科院過程所合作建成的三期焦化廢水處理,采用的A2/O2+高效混凝+多介質過濾+臭氧多相催化氧化+曝氣生物濾池的處理工藝,其出水COD低于100mg/L,氨氮低于10mg/L,出水總氰低于0.2mg/L。

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