ISSPT 工藝在水煤氣站產(chǎn)生的含酚廢水凈化及資源化應用研究

管 剛，陳慶文，涂 駿

(1. 江西百舸環(huán)保科技有限公司，江西 宜春 336000;2. 長沙南方宇航環(huán)境工程有限公司，長沙 410000)

1 水煤氣站含酚廢水的治理技術與現(xiàn)狀

煤氣發(fā)生爐在生產(chǎn)過程中，由于冷卻、洗滌、凈化等工藝處理而產(chǎn)生大量含酚廢水。作為難生物降解的高濃度有機廢水，一直是國內(nèi)外污水處理領域的一大難題，幾十年來尚未出現(xiàn)突破性的研究成果。廢水中污染物成份復雜，含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴、氨氮和氧硫氮等雜環(huán)化合物，屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水。

目前國內(nèi)許多水煤氣站含酚廢水是靠大量生活污水和循環(huán)水稀釋后達標，不符合國家環(huán)?？偩株P于控制總量的原則。

2 含酚廢水的危害

酚類化合物是一種原型質(zhì)毒物，可通過與人皮膚、粘膜的接觸不經(jīng)肝臟解毒直接進入血液循環(huán)，致使細胞破壞并失去活力，也可通過口腔侵入人體，造成細胞損傷。高濃度的酚液能使蛋白質(zhì)凝固，并能繼續(xù)向體內(nèi)滲透，引起深部組織損傷，壞死乃至全身中毒，即使是低濃度的酚也可使蛋白質(zhì)變性。人如果長期飲用被酚污染的水，能引起慢性中毒，出現(xiàn)貧血、頭昏、記憶力衰退以及各種神經(jīng)系統(tǒng)的疾病，嚴重的會引起死亡。據(jù)有關報道，酚和其它物質(zhì)相互作用產(chǎn)生協(xié)同效應，變得更加有害，有強烈的致癌作用。［1］

含酚廢水不僅對人的健康帶來嚴重威脅，也對動植物產(chǎn)生危害，如水中含酚含量達到2mg/kg時，魚類就會出現(xiàn)中毒癥狀，超過4mg/kg ～15mg/kg 時會引起魚類大量死亡，甚至絕跡。如果使用含酚廢水灌溉農(nóng)田，則會使農(nóng)作物減產(chǎn)或枯死。含酚廢水的毒性還可抑制水中其它生物的自然生長速度，破壞生態(tài)平衡。［1］

據(jù)高安環(huán)境監(jiān)測站檢測江西高安陶瓷廠某水煤氣站產(chǎn)生的含酚廢水的數(shù)據(jù):懸浮物SS:1000 ～3200 毫克/L，濁度:200－400 度，PH:3.0 ～5.0，煤焦油1000 ～2000 毫克/L，水溫30 ～40 度，呈洋紅色。主要成份有煤粉、煤灰、煤焦油、揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴、氨氮和氧硫氮等雜環(huán)化合物等。［2］

3 目前煤氣站含酚廢水的幾種常規(guī)脫酚處理方法

脫酚處理方法是酚水處理的關鍵環(huán)節(jié)，常規(guī)處理方法有蒸汽化學脫酚法、蒸汽脫酚法、焚燒法、溶劑萃脫酚法、磺化煤吸附法、生化法、調(diào)制水煤漿治理法、燃煤鍋爐治理含酚污水等。ISSPT 工藝處理含酚廢水從如何治理含酚污水的源頭出發(fā)，吸取幾種常規(guī)處理方的特點，克服其存在的不足，將含酚廢水綜合利用，達到循環(huán)經(jīng)濟的目的，各污染物資源化循環(huán)利用，從環(huán)保投資中獲取經(jīng)濟效益，改變環(huán)保投資只是有投入沒有產(chǎn)出的認識。真正實現(xiàn)企業(yè)循環(huán)經(jīng)效益與環(huán)保社會效益雙豐收。

4 ISSPT 污水凈化工藝

4.1 ISSPT 工藝處理含酚廢水流程示意圖

圖1 ISSPT 工藝處理含酚廢水流程圖

4.2 預處理

將含酚廢水泵入油水分離池，通過微孔發(fā)生器鼓入空氣，含酚廢水中的煤焦油等小于水的密度的懸浮物在上流的空氣做作用浮到水面上，再通過表面的刮油裝置刮除，得到高濃度煤焦油混合物和無煤焦油含酚廢水。高濃度煤焦油泵入粉煤漿站與粉煤混合成煤漿再次進水煤爐燃燒，至此，廢水中煤焦油轉(zhuǎn)化成了能源燃料，達到解決廢水中煤焦油的處理，又節(jié)約了能源。

4.3 ISSPT 污水凈化

無煤焦油含酚廢水泵入ISSPT 工藝調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池中攪拌設備開啟的下，投入一定量的化學約劑，將水調(diào)節(jié)成PH 為6 ～7，同時投入一定的吸附劑，電解質(zhì)等約劑，當攪拌均勻后，水中離子密度相對增大，污水中膠體微粒之間電場作用范圍的擴散層容積縮小，而降低了溶膠體系的穩(wěn)定性。帶正負電荷膠體顆粒在攪拌作用下相互碰中和形成較大的顆粒。

調(diào)節(jié)后污水通過離心泵泵入ISSPT 一體化凈化罐，［3］同時在離心泵前端投入有機高分子聚合物作為絮凝劑，絮凝劑與污水在離心泵葉輪高速攪拌下充分混合后進入化學反應罐，在化學反應罐內(nèi)藥劑與水中化學物質(zhì)發(fā)生化學反應，形成難溶物質(zhì)或者結成膠粒，然后進入ISSPT 一體凈化罐的凈化室，以漸開線形式螺旋上升流動。根據(jù)流體的性質(zhì)，流道擴大，流體會產(chǎn)生旋渦流，一體化凈化室正是設計有一段成了流道不斷擴大的喇叭形結構，讓流體在湍流形式下，污水中的顆粒物質(zhì)在水中高速碰撞，正負電荷中和，在漩渦流的作用下產(chǎn)生的向心力，及絮凝劑產(chǎn)生架橋作用使顆粒進一步增大，形成密實狀礬花。隨著流道的增大，流速的減小，水流形態(tài)也由原來的湍流，變成層流，礬花在旋流的狀態(tài)下進一步碰撞成更大的礬花塊狀。隨上流的水一起往上流動，當上升到一定高度，礬花的沉降速度等于水的向上流速度，礬花不再往上流動，而是懸浮在水中，懸浮于水中的礬花帶有正負電荷，能吸附其周邊帶電膠粒，高分子絮凝劑形成網(wǎng)狀起架橋作也能捕做水中的膠粒，礬花層積聚到一定厚度就成了動態(tài)平衡的礬花泥層，礬花泥層因其自身的結構其材質(zhì)，具有優(yōu)良的過濾作用，因此經(jīng)過礬花泥層的污水中的膠粒顆粒必定會過慮而停留在泥層里面。過濾后僅含溶于水的酚及多環(huán)芳烴與雜環(huán)化學物的清液以小于礬花沉降速度繼續(xù)往上流出ISSPT 一體凈化罐化外。濃縮污泥輸送到陶瓷制壞車間與陶土混合制壞，實現(xiàn)資源化利用。

4.4 樹脂吸附

經(jīng)過ISSPT 一體化凈化罐凈化后出來的清液，SS 懸浮物＜3NT/L，煤焦油＜5mg/L，以上升流形式進入裝有選擇性吸附含苯環(huán)的化學物的樹脂吸附柱進行吸附。進水流量與吸附柱內(nèi)吸附樹脂體積1:1 泵入。清液中的酚及多環(huán)芳烴與雜環(huán)被樹脂吸附，清水從吸附柱上流出。清水中酚含量達到0.5mg/L 以下。結合其它檢測數(shù)據(jù)，滿足回用要求，達到水資源再生利用的目的。可以實現(xiàn)含酚廢水零排放，節(jié)約生產(chǎn)用水80%。

4.5 酚的提取

吸附樹脂吸附到一定數(shù)值100 ～120mg/g 時，吸附達到飽和，此時進行脫吸再生，本工藝樹脂脫吸選配套專用脫附劑再生，從清水出口泵入，吸附樹脂上的酚溶于脫附劑，隨脫附劑從吸附柱底部流出達到脫酚再生的目的。含酚脫附劑進入蒸發(fā)器，由于酚等含苯環(huán)化學合與脫附劑的沸點不同，在64.7℃時脫附劑汽化而與酚分離，經(jīng)冷凝器再冷凝成液體循環(huán)利用。酚及其它含苯環(huán)化學物仍停留于蒸發(fā)器釜底組成粗酚，達到一定量時抽取出來，包裝成化工原料當商品出售。

5 實驗結果

經(jīng)選高安市偉華陶瓷廠水煤氣站含酚廢水水樣，經(jīng)ISSPT 工藝中試裝置試驗。

表1 結果數(shù)據(jù)表

6 技術分析

工程造價和運行費用是企業(yè)在選用處理方法時所必須考慮和關心的問題。ISSPT 工藝技術采用一體結構設計，30min 分鐘內(nèi)完混凝、絮凝、過濾的工序，凈化效率高，出水水質(zhì)達到三級精濾效果。與傳統(tǒng)工藝相比較節(jié)約工程投資40%，節(jié)約工程建設用地60%，運行費用是傳統(tǒng)工藝技術60%;更重要的是保證了出水水質(zhì)的穩(wěn)定并可再生利用，節(jié)約資源，將傳統(tǒng)的廢水處理的純經(jīng)濟投入，轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟產(chǎn)出。獲得了經(jīng)濟效益，本項目的技術經(jīng)濟指標。

表2 ISSPT 工藝工程技術處理含酚廢水經(jīng)濟指標

7 結論

從以上實驗數(shù)據(jù)結果分析，ISSPT 工藝中試處理水煤氣站含酚廢水完全滿足排放標準或再生，酚商品化，煤焦油能源化等資源化應用的目標，經(jīng)過中試試驗可進入工業(yè)化應用。

［1］王潔微. 光催化氧化提高難降解有機物可生化性的研究［D］. 上海師范大學，2013.

［2］高安市環(huán)境監(jiān)測站. 高安市偉華陶瓷廠水煤氣站污水處理站《監(jiān)測結果表》［Z］.2014－5－10.

［3］管剛. 實用新型名稱:自來水凈化一體化罐［P］. 中國:ZL201320082787.1，2013－11－20.

［4］GB8978－1996. 污水綜合排放標準［S］.1998:6－8.