包钢焦化废水深度处理试验研究田颖

2011自然科学学术论文二等奖包钢焦化废水深度处理试验研究田颖(包头钢铁集团技术中心,内蒙古包头014010)摘要根据包钢焦化厂生化处理水水质及处理水回用要求,选取了Fenotn氧化+生物接触法+膜处理及臭氧十生物活性碳+膜处理两套废水深度处理方案进行了现场中试试验,通过试验比较分析了两个方案的技术经济性,并结合包钢及焦化厂实际情况提出了焦化废水分级处理的出水回用途径。关键词焦化废水;强氧化;膜处理包钢焦化废水经生化处理后,排放至包钢总排口,与其它工艺废水混合后进入包钢总排污水处理厂。焦化生化处理出水中COD、氨氮、TDS含量较高,水质较差,对包钢总排污水处理效果及出水质影响较大,水质条件限制了总排回用水回用途径。可考虑对焦化厂生化处理出水进行深度处理,提高水质,扩大回用途径。这样既减少废水的排放量,同时也减少了工艺用水量,对减轻环境污染、节约水资源和整个行业的可持续发展均具有重要的意义。本文对焦化废水深度处理工艺进行了研究,以期能为工程实施提供技术支持。1包钢焦化废水生化处理情况包钢集团公司焦化厂有两套酚氰污水处理系统,一生化处理系统和二生化处理系统。1.,一生化污水处理系统一生化污水处理系统于2004年建成投人运行,处理工艺为A一02工艺,主要处理来自煤气一回收车间、精苯车间生产废水以及煤气水封水和地下酚水;出水设计指标为满足《污水综合排放标准》GB8798一19%一级排放要求,目前处理酚氰废水120m3爪,出水水质基本满足设计标准,但出水COD不能稳定达标。1.2二生化污水处理系统二生化污水处理系统2007年建成投人运行,处理工艺为强化A一o(SDN)工艺,主要处理来自煤气二、三回收车间的蒸氨废水和地下酚水、焦油车问的废水、苯加氢车问排水及包钢热电厂燃气轮机发电(CCP)P废水。设计出水水质满足GB8978一1996《污水综合排放标准》的一级标准`”。目前处理废水400m呱,出水水质基本满足设计标准,但出水COD不能稳定达标。.13生化废水排放情况包钢焦化厂生化处理系统外排水量为520m涌。排放水排至包钢总排污水处理厂与包钢其它工艺外排废水混合后进行混凝沉淀、过滤处理,总排处理水大部分回用于包钢生产,余量外排。包钢焦化厂生化处理水水质见表lo表,焦化生化处理水水质外排废水PH浊度COD。酚’氰氨氮lC一50-42TDS一生化二生化GB1978一1996一级l6l90.10.239.8564.8987.46.3619.81399.926240.120.180.50.53302Rù尹OO了Qù.735.694-69一154一培养创新型人才促进科技创新推动转变经济发展方式二等奖注:浊度单位为NUT。2试验目标及试验条件.21试验目的根据生化处理出水水质特点及考虑的回用途径,试验工艺选择以降低生化处理出水的COD,氨氮、浊度、色度、TDS,使其能够用于焦化厂不同生产工序补水为主要目的。.22试验条件试验地点:焦化一生化污水处理站。试验规模:-05m3爪。试验期间的焦化厂一生化系统外排水(试验原水)水质见表2。表2深度处理试验原水水质水质指标单位出水水质质GBfl’19923一2005指标PH一6.5一7.56.5一8.5CODmg/L90一14060BOD5m留L510浊度NTU12一505氨氮m岁LS一2510石油类m岁L51余氯。sL/.005TDSmgL/2500一40001000酚m留L.01氰m梦L.023色度mglL112由表2可见,包钢焦化厂生化处理出水水质变化幅度较大,出水COD、氨氮、TDS含量较高,色度较高,与《城市污水再生利用工业用水水质》(GB厅19923一2005)敝开式循环冷却水系统补充水水质标准`21指标要求差距很大。根据生化处理出水所作的GC一M(S气象色谱一质谱)分析,出水COD主要构成为二甲酚、异唆琳、经基唆琳、2,4一二氯一6一甲酚等,均为难生物降解的有机物质。这些有机物质也是造成废水色度较高的主要因素。3焦化废水回用的深度处理试验研究经分析,决定深度处理试验采用强氧化+膜处理工艺,强氧化工序的主要目的是去除COD,降低色度;膜处理的目的进一步去除水的浊度、色度、有机物及适度脱盐。3.1深度处理技术目前国内外常见的及本试验采用的焦化废水深度处理技术如下:3.1.1强氧化处理技术废水深度处理强氧化技术有臭氧氧化、Fenton氧化等化学处理方法以及生物接触氧化法、生物活性碳滤池等生物处理方法lso]3.1.2膜处理技术膜处理技术有超滤、纳滤、反渗透等技术eor]3.1.3深度处理试验工艺经分析,决定深度处理试验工艺采用强氧化+膜处理。强氧化工序的主要目的是去除COD、降低色度,膜处理的目的进一步去除水的浊度、色度、有机物及适度脱盐。从处理效果及成本考一155一2011自然科学学术论文二等奖虑,本次试验由并行的两套试验工艺,F即otn氧化+生物接触法+膜处理工艺和臭氧氧化+生物活性碳过滤+膜处理工艺组成。.32方案一:Fenotn氧化+生物接触法+膜处理工艺.32.1工艺说明工艺流程简述:焦化生化处理出水经一级过滤(砂滤,去除SS,滤速sn刃1)后进人Fenotn氧化反应器(加硫酸调PH,投加硫酸亚铁及双氧水进行催化氧化反应分解有机物),出水先后进人絮凝池(投加PAC、PAM,絮凝沉降去除55)进人生物接触氧化池(生物膜法,好氧曝气降解有机物)经二级污泥沉淀池(去除55)进入二级过滤器(锰砂过滤器),再进人精密过滤器(1林m滤芯,去除细微颗粒物质),经超滤(截留大分子物质、胶体物质)纳滤膜(去除水的浊度、色度、有机物)处理后回用。3.2.2试验数据分析试验期间个处理单元平均出水水质见表3。表3方案一各处理单位出水水质(m酬)水质指标原水一级过滤絮凝池出水沉淀池出水二级过滤超滤出水纳滤出水c朋1卯23一2005药601l633nùn1111à1(兀)K基450鉴3502506.5~9.54535212.74))22622姆刃军叭不尹.3巧去扒:4撇240199450.7226485铭)3汤15巧公2(取侈又Dǎb牡OD洲们CT总硬碱度7.018852讲)8侣名n歇!27262047.6J-clPH色度氨氮52363228lr9.59.39.27.80.84妄30112洲278212476.735112.96120拟280210480.735126.98注:表中数据为试验设置平稳运行期间的平均值,浊度单位为NuT。从表3数据可以看出:eFnotn氧化+生物接触法强氧化工艺对COD去除率为55%。对色度的去除率为71.4%。经强氧化工艺处理后出水(沉淀池出水)除TDS、Cl一,其余指标符合GB厅19923一2005循环水补水水质指标要求,经膜处理后能完全满足要求。3..24运行情况及存在的问题eFinon氧化过程需要加酸调节PH,中和池需要加碱回调中性,才能保证生物接触氧化池稳定运行,PH控制对整个强氧化过程处理效果较重要,系统对操作控制较为严格。试验期间生物氧化池细菌培养时间较长,经长时间调试后才能稳定运行。.33方案二:臭氧+生物活性碳+膜处理工艺.33.1工艺说明该工艺的技术特点及相关指标如下:先利用臭氧的强氧化作用将难降解的有机物氧化成易降解的有机物,再利用后续的活性炭滤池去除有机物及色度,最后利用膜处理适度脱盐。臭氧采用CFS一IA型臭氧发生器现场制备,以空气为气源;臭氧的最佳投量为sm叭,接触时间为20min;水在臭氧反应器内流速38找刀i左右。生物活性碳滤池装填习一巧型柱状活性炭,堆积一156一培养创新型人才促进科技创新推动转变经济发展方式二等奖密度为450妙;采用下向流型式,滤速为6m山,碳层厚度为Zm,采用小阻力配水系统,进水溶解氧含量一般在8.om劝左右,滤池采用两段式气水反冲洗,即首先以空气擦洗、再以未加氯的砂滤出水反冲,反冲洗周期为7天。膜处理工序流程、设备及运行参数与方案一相同。工艺流程较短,构筑物较少,占地面积较小,抗冲击能力不如方案一。.33.2试验数据分析试验期间个处理单元平均出水水质见表4。表4方案二各处理单位出水水质《m酬)水质指标原水一级过滤臭氧反应器活性炭滤池二级过滤超滤出水超滤出水GB厅19923一2005幼60l891l65820.510X()鉴450基3502506.5.9.5沦738!::382420451溯26020146425112!554278212476变DS级ODù州拟CT总硬碱度-lCPH色度氨氮签30115014532220.740犯洲220196439.72351044翻238198442珊9.0n9.39.27.80.8410“35.95.735112.9627120拟280210480.735126.98注:表中数据为试验设置平稳运行期间的平均值,浊度单位为NTU。从表4数据可以看出:臭氧+生物活性碳强氧化工艺对COD去除率为48.3%。,对色度的去除率为90.1%。经强氧化工艺处理后出水(沉淀池出水)除珊S、lC一外,其余指标符合GB厅19923一2005循环水补水水质指标要求,经膜处理后能完全满足要求。3..33运行情况及存在问题试验流程简单,控制容易,试验期间运行较为稳定。本工艺需要注意的是:进水浊度不能太高,否则容易造成碳床堵塞,缩短吸附周期;生物活性碳滤池是活性炭滤池成功运行重要环节,反洗要控制好,反洗时间不宜超过10分钟;活性炭的投人应经过滤池净化、炭粒浸泡、反冲洗等步序,确保其在使用中处于最佳运行状态。.34方案比较以上两个焦化生化处理水方案比较见表5。表5深度处理工艺方案比较项目方案一方案二工艺技术处理原理进水水质影响处理效果工艺流程及运行控制一次性投资处理成本eFinon氧化+生物接触+膜处理化学法+生物法+膜处理抗冲击能力较强出水符合循环水补水要求流程长,对操作控制要求高相对较高6.68元lm3臭氧氧化+生物活性碳+膜处理化学法+物理生物法+膜处理抗冲击能力一般出水符合循环水补水要求流程短,对操作控制相对简单相对低一些6.68元m/3一157一2011自然科学学术论文二等奖两个方案各有其优缺点,方案选择可从方案的工艺特点、对水质波动的适应性、处理效果及单位运行成本并结合焦化厂的实际情况综合考虑。从抗冲击能力及长时间稳定运行的角度考虑建议选择方案一。4焦化废水回用途径根据包钢焦化厂的实际情况及深度处理试验结果,包钢焦化废水可根据实际情况进行分级处理,一级为强氧化工艺,二级为膜处理工艺。经生化处理的焦化废水,一部分可直接用于湿熄焦,剩余部分进行分级深度处理;通过一级高级氧化处理工艺,进一步去除废水中COD、氨氮和浊度,处理后的水质基本达到中水回用水质指标,可用于本厂生化稀释水、洗煤、料场洒水抑尘、绿化及烧结厂除氟洗涤系统等;余量水进入二级膜处理工艺,膜处理工艺采用超滤和纳滤,超滤可去除水体里面的大分子物质、胶体物质、细菌、病毒,大幅度降低浊度,保证了纳滤膜的进水水质要求,纳滤可进一步降低水的浊度、色度、有机污染物、适度脱盐和软化水质、去除碱度、重金属等,使用膜工艺处理后,出水水质满足《城市污水再生利用工业用水水质》(CB厅19923一2005)敝开式循环冷却水系统补充水水质标准,出水可作为焦化厂循环冷却水系统补水。5结束语试验表明采用强氧化+膜处理深度工艺处理焦化生化处理废水技术上可行,出水水质满足《城市污水再生利用二工业用水水质》(GB厅19923一2005)敝开式循环冷却水系统补充水水质标准,出水可作为焦化冷却循环水系统补水。焦化废水深度处理完全回用成本较高,目前完全实施较为困难,可考虑分步实施,先实施强氧化处理工艺,回收利用部分废水,减少焦化生化废水及主要污染物排放量,待条件具备后可再实施膜处理工艺,处理水可用于焦化厂循环冷却水补充水,实现焦化生化废水零排放,减轻包钢总排污水处理厂的负荷,提高总排水质,进而实现包钢废水零排放。参考文献l[]BG8798一19%污水综合排放标准.中华人民共和国国家标准!s]2[]BGT/19923一理005城市污水再生利用工业用水水质.中华人民共和国国家标准s[