焦化废水深度处理

焦化废水深度处理回用发电锅炉补充水1深度处理单元目前焦化废水处理工艺应用于工程中的主要有厌氧—好氧（A/O）、（O/A/O）、厌氧—好氧—好氧（A/O2）、厌氧—缺氧—好氧法（A2/O）、厌氧—一级好氧—缺氧—二级好氧（A2/O2）等，处理后焦化废水指标基本稳定在GB8978-1996的二级排放标准，主要是用于焦化厂的湿法熄焦补充水、除尘补充水和煤厂除尘洒水，多余的废水达标外排。也有少数焦化厂将处理后达到GB8978-1996的一级标准的焦化废水用于循环水系统补充水，但回用废水水质不能达到《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》GB/T12145-2008锅炉用水质量标准。因此，焦化废水回用应进行深度处理。1.1进水水质及污染负荷深度处理单的进水为生化处理（含混凝沉淀）的出水，进水水质要求见表：表1-1深度处理单元进水水质指标序号水质项目单位进水（平均值）备注123456COD石油类氨氮总氮挥发酚pHmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L≤150.0≤5.0≤5.0≤15.0≤1.06.0~9.01.2处理要求深度处理后做为锅炉补充水，系统产水水质应符合《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》GB/T12145-2008锅炉用水质量标准。表1-2深度处理出水水质指标序号水质项目单位出水（平均值）备注123硬度电导率SiO2umol/Lus/cmug/L≈20≤0.2≤202工艺选择与比较2.1选择原则工艺适合污水处理实际需求，设施出水要求能够连续稳定达标；设施操作简便，治理环节耗能低，效率高，机械设备性能稳定；运转方式灵活，处理过程能满足不同废水水质要求；处理设施运转过程实现一定的自动控制，工艺运转成本较为经济；根据企业的实际情况，在确保处理效果的前提下，尽量选择占地少、污泥量和气味小，避免二次污染，与企业环境协调的处理工艺。2.2工艺的选择当前焦化废水深度处理分为基于物理方法的混凝沉淀和吸附法，如活性炭等吸附剂进行物理吸附；基于化学氧化的方法，通过产生具有强氧化性的羟基自由基（·OH）来对焦化废水残留有机物进行氧化处理，如Fenton氧化、光催化氧化等，也可采用膜法进行深度处理。目前较为成熟的深度处理工艺主要包括膜法工艺、臭氧氧化工艺、活性炭吸附工艺等。膜法工艺的主要原理为物理过滤，即通过膜微孔的拦截过滤作用将分子直径小于微孔直径的物质过滤在膜外，达到去除有机物和悬浮物的效果。该工艺具有有机物去除率高的突出优点，但仍存在以下缺陷：（1）透水量不能达到100%，在淡水条件下的最佳透水率为75%左右，易造成浓水累积；（2）投资费用高，运行费用也比较高。臭氧氧化工艺的主要原理是利用臭氧与污水中的有机物发生强氧化反应，使之生成二氧化碳和水。其突出优点是处理速度快、各类污染物均能在合适的外部反应条件下与之完全反应；同时该工艺均有良好的脱色及杀菌效果，无任何残留。目前的主要缺点是处理成本较高，不适用于大规模的前期污水处理。活性炭吸附工艺是一种较为成熟的有机物物化处理工艺，其基本原理是活性炭表面与废水中的有机物发生吸附作用，从而达到减少污染物的目的。该工艺具有处理彻底快速的优点，其缺陷是需要反复对吸附载体（活性炭）在其饱和后进行再生处理。活性炭再生主要工艺：（1）物化法。原理是在蒸汽或隔绝空气加热条件下将活性炭吸附的有机物进行解析或氧化。该法工艺成熟，但再生效率低，且费时费成本，目前已基本被淘汰。（2）生物法。这是目前活性炭再生的首选方法，又称生物活性炭法。原理是利用微生物对活性炭吸附的有机物进行降解处理。该法具有有机物去除彻底，且吸附和再生同时进行的突出优点；同时其再生工艺简单，更换周期超过5年，不需其他投入，运行费用低。经综合比较，深度处理采用“MBR+活性炭过滤器+反渗透+混床”工艺更为合理，混床出水可作为锅炉补充水。该工艺设备耐腐蚀性能强，同时有效避免使用生物填料、布水器等复杂设备。处理流程较为简单，采用的微孔曝气器装置能够有效的节能降耗，处理设施运行可靠，出水水质稳定。3工艺流程深度处理工艺流程为：4流程说明4.1膜生物反应器膜生物反应器（MembraneBioreactor，简称MBR）是膜分离和生物处理结合而成的一种新型、高效的污水处理技术。MBR特点是：污泥浓度高，剩余污泥少，耐冲击负荷强，模块化设计，有机物降解效率高，自动化控制，出水水质好，占地面小。膜生物技术最早应用于微生物发酵工业，随着膜材料和制膜技术的发展，其应用领域不断扩大，已涉及到化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品、石油化工和污水处理等多个领域。到20世纪60年代末，膜分离技术开始应用于污水处理。1969年美国的Simth等人首次将活性污泥法与超滤膜组件相结合用于处理城市污水的工艺研究，利用膜具有高效截留的物理特性，使生物反应器内维持较高的污泥浓度，提高了反应器的去除效率；该工艺提出了利用膜分离技术取代常规活性污泥法中的二沉池。20世纪90年代以后，材料科学的发展与制膜水平的提高推动了膜生物反应器技术的向前发展，MBR工艺也随之得到迅速发展并进入应生化处理出水MBR活性炭过滤器高压泵RO反渗透系统混床出水锅炉厂房用实际阶段，得到快速的推广。由于MBR出水水质稳定而且满足反渗透系统的进水要求，因此将MBR出水进一步处理为锅炉补充水的技术是成熟的。MBR出水中残留的有机物主要为游离氯及少量的油，以及水中异味、色度。表4-3MBR进水水质序号水质项目单位进水（平均值）备注123456COD石油类氨氮总氮挥发份pHmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L≤150.0≤5.0≤5.0≤15.0≤1.06.0~9.0表4-4MBR出水水质序号水质项目单位进水（平均值）备注123COD石油类浑浊度mg/Lmg/L≤30≤2.0≤0.4NTU4.2活性炭过滤器活性炭对有机物的去除率大于80%，对油的去除率大于95%，活性炭产水：COD≤0.6mg/L，含油量≤0.1mg/L。因此活性炭过滤器可以作为反渗透系统的预处理，去除反渗透进水的20%-40%的中小分子有机物，降低有机物对反渗透的影响，同时保证进水中的COD满足RO进水对COD的要求。活性炭过滤器产水进入反渗透膜组，在压力作用下，大部分水分子和微量其他离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。4.3反渗透系统1960年美国加利福尼亚大学的洛布与素里拉简发明了一项高新膜分离技术，其孔径很小，大都≤10×10-10（10A），即反渗透。反渗透亦称逆渗透（RO），是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜分离出来。因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提纯、纯化浓缩的目的。它能去除滤液中的离子范围和分子量很小的有机物，如细菌、病毒、热源等，广泛用于海水或苦咸水淡化、电子、医药用纯水、饮用水、太空水的生产，还应用于生物、医学工程。反渗透由于其脱盐率高（通常是96-98%），酸、碱排放少，对环境基本没有污染，现在已成为用于脱盐的首选设备。RO膜采用抗污染膜，下面是在污水回用行业应用较成功的DOW抗污染膜的进水水质要求及出水水质：表4-5DOW抗污染膜的进水水质BW30-400FR膜元件进水条件含油量：≤0.1mg/kg含铁量：≤0.05pH：3~10余氯：≤0.1mg/kg使用温度范围：5-45℃进水SDI：≤5LSI：≤2.6过滤通量：14~20L/m2h细菌总数≤10000cfu/ml浊度：≤1NTUCOD＜10mg/kg反渗透装置产水水质要求系统脱盐率：≥98%（25℃，三年内）≥95%（25℃，三年内）膜元件的使用寿命及使用性能保证：≥3年4.4混床主要用途：对RO出水进行深度除盐，以用作锅炉补充水。混床即混合离子交换器，其主要原理是首先将交换器中的阴阳离子交换树脂转换为H型和OH型，然后将阴阳离子混合均匀进行离子交换除盐。在混床中，阴阳树脂交错排列，呈多级式分布。混床运行时，阴阳树脂均匀分布运行，阳离子阴离子多次交错并同时进行离子交换反应，因此离子交换反应之后的H+和OH-会立即反应生成水，离子不会进行叠加累积。该反应进行非常彻底，混床出水稳定，水质良好。为使离子交换反应后混床中作用失效树脂再生，可先分离阴离子、阳离子交换树脂，然后进行再生清洗。再生清洗后，均匀混合两种树脂并投入交换期内，混床即可再次投入运行。表4-6混床进水水质条件及出水水质混床进水条件进水水源：一级除盐水二氧化硅（mg/L）＜0.1电导率（us/cm25℃）≤10水温（℃）5~45运行流速：40-60m/h混床产水水质电导率（us/cm25℃）＜0.2二氧化硅（mg/L）＜0.02