焦化废水深度处理中预处理工艺的选择与应用研究_王海军

2019年05月环保与节能焦化废水深度处理中预处理工艺的选择与应用研究王海军（上海力脉环保设备有限公司，上海201802）摘要：随着国家倡导干法熄焦及节约水资源，焦化废水深度处理迫在眉睫，而焦化废水中成分复杂，有机物、无机结垢离子（Ca2+、F-）离子都比较高，在进行深度处理之前，必须要采用恰当的预处理工艺，才能保证深度处理装置稳定运行，降低膜的污染，文章阐述了自主开发的LEM电化学装置、ALS加速反应器装置在焦化废水深度处理预处理工艺中的应用。研究成果可为相关应用与研究提供参考。关键词：焦化废水；深度处理；预处理；膜污染焦化废水是煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水和焦化生产过程中产生的废水（如煤气终冷水、粗笨分离水、焦油、粗笨等精制过程中及其它场合产生的废水[1]，其成分复杂，含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物、色度高，对环境危害大。国内的焦化厂普遍采用生化法对经蒸氨、脱酚预处理的焦化废水进行处理，且80%以上采用普通生化法[2]，常见的工艺有A/O、A2/O、OAO等。经过处理后，焦化废水可以用于湿法熄焦，不存在外排问题，一些焦化企业的污水处理不达标问题被掩盖。但随着国家环保形势的日益严峻，焦化废水的排放标准不断提高，全社会对焦化废水的处理越来越重视，另外随着国家倡导干法熄焦及节约水资源，原本焦化废水用于湿法熄焦，也变得不可实现。焦化废水没有出路，进行深度处理甚至“零排放”迫在眉睫。而焦化废水深度处理过程中采用何种预处理工艺，成为系统设计的关键技术，开发一种有效、稳定的预处理工艺直接关系到整个项目的稳定运行，从而节约能耗、降低成本。1焦化废水水质分析通过调查国内几个焦化厂生化出水情况，总结分析如下表1。而笔者也多次采集河北某焦化厂焦化废水生化出水进行分析，综合水质指标见表2。从以上表格1、2数据可以看出，焦化废水成分复杂，含有大量难降解物质和有毒有害物质、通过传统生化工艺，有机物难以彻底去除、其中，通过曹臣等人[7]在对焦化废水生化出水中COD的组成及类型做的详细分析，反映了生化出水中悬浮组分、胶体组分、溶解性COD的组成及比例，同时也说明了焦化废水深度处理的难度。另外，焦化废水出水色度往往很高，水质波动也比较大。而为了增强生化效果，生化系统中往往还需要添加1:1的稀释水，而稀释水质通常为循环外排水或者生活污水，这就造成生化出水中钙离子也比较高，另外根据原煤的性质，焦化废水中可能含有大量F-离子。这些无机离子对生化系统影响较小，但对深度处理的影响较大。综合分析：焦化废水生化出水COD含有难以生化的大分子、疏水性有机物、胶体等，这些对深度处理过程中反渗透膜产生严重污染，是深度处理中最难解决的问题。另外，焦化废水生化阶段为增加生化效果，一般采用循环水外排水作稀释，从而造成生化出水钙、F-浓度高,这些无机离子在深度处理过程中容易形成CaSO4、CaF2结垢，严重影响深度处理浓缩倍数，而且钙与有机物的复合也会加速对膜的污染。常规深度处理方案中如果没有根据该废水特点，采取有效的预处理工艺，要么无法克服膜污染的问题，反渗透系统清洗频率过高，膜使用寿命短，或者水的回收率没有办法做高，要么运行费用太高，设备投资大。（见图1）2预处理工艺2.1针对有机物堵膜采取的预处理工艺2.1.1针对有机物堵膜预处理思路为了防止有机物堵膜，一般需要采用高级氧化法作为预处理，而采用高级氧化，往往有两种思路，第一种思路时，就是彻底去除废水中的有机物，而另外一种方法，只是对废水中的有机物进行“改性”，将一些容易堵反渗透膜的有机物通过某种方式改性，变成一些不易堵膜的小分子有机物，其中COD值并没有改变或者改变很小，而只是出于降低膜的污染风险。第一种方式，往往运行费用及投资都比较高，而且要彻底去除废水中有机物几乎不可能。而采用第二种方式，不仅投资低，而且运表1焦化生化外排水出水水质调查处理工艺普通活性污泥法A/O/O法A1/A2/OMBR工艺平均出水效果CODmg/L417.3360～10020056.2～146.8NH3-Nmg/L370.243501～15257～800.24～10.81最好出水效果CODmg/L351300609679.656.2NH3-Nmg/L290.14191.5113.57.20.24应用现状某煤化工公司安阳钢铁公司焦化厂上海宝钢焦化厂本溪北营钢铁公司马鞍山钢铁公司焦化厂高效新工艺研发推广备注数据来源[3]数据来源[4]数据来源[5]数据来源[6]现场调研连续8个月中试试验所得表2焦化生化外排水出水水质项目数值pH6~9CODmg/L80~150TDSmg/L5000~7000NH3-Nmg/L5~10T-Nmg/L20~25浊度NTU50色度倍120Cl-mg/L150