焦化酚氰廢水深度處理工藝的改進(jìn)

張竹英

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西　太原　030053)

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焦化酚氰廢水深度處理工藝的改進(jìn)

張竹英

(西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西太原030053)

摘要焦化廢水中含有大量的氨氮、酚類及油分物質(zhì),其中以酚氰類化合物為主。由于濃度高, 有毒及生物抑制性物質(zhì)較多，成分復(fù)雜，生化處理難以實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的完全降解，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，隨著環(huán)保工作要求的逐年提高,酚氰廢水的處理效果問題愈發(fā)凸顯。本文針對(duì)目前焦化行業(yè)水處理現(xiàn)狀，對(duì)國內(nèi)焦化廢水處理與利用情況進(jìn)行了調(diào)研，采用新技術(shù)“初級(jí)電催化氧化+中和曝氣池+強(qiáng)化沉淀池+二級(jí)電催化氧化+電絮凝+電氣浮+超濾系統(tǒng)+反滲透系統(tǒng)”的工藝進(jìn)行深度處理回用，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞焦化廢水； 超濾； 滲透； 深度處理； 穩(wěn)定

1研究背景

焦化廢水是在生產(chǎn)焦炭、煤氣、焦油及焦化產(chǎn)品的過程中產(chǎn)生的廢水，含有多種污染物質(zhì)。其中有機(jī)物以酚類化合物為主，占總有機(jī)物的一半以上。有機(jī)物中包括大量的多環(huán)芳香族化合物和含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等，處理難度很大，屬于難降解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水?？v觀我國焦化行業(yè)水處理現(xiàn)狀，傳統(tǒng)工藝很難完全實(shí)現(xiàn)長期運(yùn)行和處理效果穩(wěn)定，在焦化廢水深度處理回用領(lǐng)域，更鮮有真正成功的案例。目前，國內(nèi)多數(shù)焦化企業(yè)的生產(chǎn)廢水采用A/O等工藝生化處理后，再用物化法處理后排放。處理后水質(zhì)指標(biāo)波動(dòng)劇烈，難以達(dá)標(biāo)，回用難度大，給焦化企業(yè)的運(yùn)行管理帶來很大的困難、風(fēng)險(xiǎn)和壓力。如果在傳統(tǒng)工藝后采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)行深度處理回用，不僅可解決傳統(tǒng)處理工藝帶來的上述問題，更重要的是可以實(shí)現(xiàn)焦化廢水的資源化。隨著國家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的步伐加快，污染物排放總量也將成為企業(yè)持續(xù)發(fā)展的制約因素，對(duì)于大型焦化企業(yè)而言，焦化廢水深度處理及合理回用勢(shì)在必行。

2焦化酚氰廢水深度處理工藝

為滿足焦化廢水排放及深度處理回用的要求，采用在原酚氰污水處理系統(tǒng)后建設(shè)深度處理系統(tǒng)進(jìn)行處理及回收利用新技術(shù)。工藝為“初級(jí)電催化氧化+中和曝氣池+強(qiáng)化沉淀池+二級(jí)電催化氧化+電絮凝+電氣浮+超濾系統(tǒng)+反滲透系統(tǒng)”，其中“初級(jí)電催化氧化+中和曝氣池+強(qiáng)化沉淀池+二級(jí)電催化氧化+電絮凝+電氣浮”是預(yù)處理系統(tǒng)，“除鐵錳系統(tǒng)+陶瓷膜超濾+反滲透”是深度處理系統(tǒng)。該工藝能改變污水物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，把有機(jī)物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，使廢水無害化，同時(shí)當(dāng)進(jìn)水中污染物質(zhì)濃度發(fā)生變化時(shí)，可通過調(diào)整電流、電壓的方法進(jìn)行控制，保證出水穩(wěn)定。具體特點(diǎn)如下：

1) 該項(xiàng)目采用“一級(jí)電催化氧化+中和曝氣池+強(qiáng)化沉淀池+二級(jí)電催化氧化+電絮凝+電氣浮+除鐵錳系統(tǒng)+陶瓷膜超濾+反滲透”工藝。超濾系統(tǒng)采用先進(jìn)的陶瓷超濾技術(shù)，使用壽命長，處理精度高，耐高溫、耐腐蝕、耐氧化、耐化學(xué)老化；老化及廢棄膜元件不存在二次處理費(fèi)用及環(huán)境污染問題。經(jīng)過性能試驗(yàn)考核，能夠達(dá)到項(xiàng)目設(shè)計(jì)預(yù)期效果。

2) 電化學(xué)催化氧化工藝對(duì)原水中有機(jī)污染物進(jìn)行降解和分解，而非簡單的分離與富集。采用電化學(xué)催化氧化的酚氨廢水深度處理工藝，不僅處理后的產(chǎn)水可以作為循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水回用，濃水也可以用于燜渣、燒結(jié)，并且膜元件用自產(chǎn)水清洗。整個(gè)系統(tǒng)中既沒有濃水的排放，也不需要補(bǔ)充新水。電催化氧化通過電極和催化材料的作用產(chǎn)生超氧自由基(.O2)、(H2O2)、羥基自由基(.OH)等活性物團(tuán)來氧化焦化廢水水體中的有機(jī)物。這些活性物種的存在能夠提高降解有機(jī)污染物的能力。在它們的共同作用下COD大幅下降，其它酚、氰、NH4-N等都有較大的下降。電氣浮電極采用具有催化功能的DSA電極，對(duì)廢水的pH值適應(yīng)范圍廣，電極不消耗，操作條件簡單。

3) 該工藝能改變污水物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，對(duì)芳香族物質(zhì)(芳香族化合物為難生降物質(zhì))的開環(huán)表現(xiàn)出高反應(yīng)活性，無二次污染，是環(huán)境友好型技術(shù)；同時(shí)具有一定的抗負(fù)荷沖擊能力，當(dāng)進(jìn)水中污染物質(zhì)濃度發(fā)生變化時(shí)，可通過調(diào)整電流、電壓的方法進(jìn)行控制，保證出水穩(wěn)定。它與其它處理方法相比具有處理時(shí)間短、設(shè)備容積小、占地面積少等優(yōu)點(diǎn)。

4) 電催化氧化技術(shù)在焦化廢水深度處理系統(tǒng)中的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)焦化廢水的零排放起到了至關(guān)重要的作用。電催化氧化的產(chǎn)水為后續(xù)工藝如超濾、納濾或者反滲透系統(tǒng)提供了良好的、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，降低了后續(xù)系統(tǒng)的運(yùn)行成本及風(fēng)險(xiǎn)。

5) 符合國家日趨嚴(yán)格的環(huán)保政策和節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

6) 反滲透濃水指標(biāo)滿足GB13456-92焦化廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，不需要再處理，不需新增投資及設(shè)備。

7) 通過調(diào)試及運(yùn)行，污水深度處理回用工程能夠達(dá)到設(shè)計(jì)處理能力100 m3/h，回用率及產(chǎn)水水質(zhì)能夠滿足設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)水可回用到循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)。

3工藝系統(tǒng)的優(yōu)化改造

1) 原水中有機(jī)物、懸浮物含量較高，導(dǎo)致中和曝氣池泡沫很多，經(jīng)常溢出中和曝氣池造成二次污染，采取措施對(duì)中和曝氣池進(jìn)行加高，解決了泡沫外溢的問題。

2) 原水水質(zhì)波動(dòng)較大，對(duì)初級(jí)及二級(jí)電氧化整流柜提出更高的要求。原有整流柜可以保證出水水質(zhì)，但卻缺乏可調(diào)整性，對(duì)初級(jí)及二級(jí)電氧化整流柜進(jìn)行更換，確保初級(jí)及二級(jí)電氧化對(duì)原水有更強(qiáng)的適應(yīng)性，保證了預(yù)處理系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到后續(xù)工藝的要求。

3) 為保證二級(jí)電氧化系統(tǒng)有一定伸縮性，對(duì)所有16座二級(jí)電氧化罐進(jìn)行加高，不僅解決了進(jìn)水流量問題，也保證了即使偶有泡沫也不會(huì)溢出罐體。

4) 由于原水中含鐵量較高，在“電氣浮”后增加除鐵錳過濾器，保證了出水能達(dá)到反滲透進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)。采用電催化氧化技術(shù)和電絮凝氣浮技術(shù)等作為預(yù)處理手段，再結(jié)合超濾和反滲透技術(shù)深度處理，能夠催化、氧化、轉(zhuǎn)化、分解水體中的有機(jī)污染物，提高降解有機(jī)污染物的能力，COD、酚、氰、NH3-N等也都有較大幅度降解，色度有了比較明顯的改善。在整個(gè)處理工藝中，不需新水稀釋，不增大工程處理規(guī)模及濃水排放，抗沖擊負(fù)荷較強(qiáng)，較為適合焦化廢水復(fù)雜、難降解、波動(dòng)大的特點(diǎn)。

4社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益

酚氰廢水經(jīng)深度處理后，水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于循環(huán)水回用標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)水水質(zhì)見表1.

表1產(chǎn)水水質(zhì)表

焦化廢水深度處理工藝是現(xiàn)代化文明企業(yè)的重要標(biāo)志,同時(shí)對(duì)提升企業(yè)形象、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，進(jìn)一步提高企業(yè)在國內(nèi)外的知名度，也將起到促進(jìn)作用，其社會(huì)效益明顯。

焦化廢水的深度處理系統(tǒng)初步實(shí)現(xiàn)了焦化廢水的零排放。不僅處理后的產(chǎn)水可以作為循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水回用，濃水也可以用于燜渣、燒結(jié)，膜元件用自產(chǎn)水清洗。整個(gè)系統(tǒng)中既沒有濃水的排放，也不需要補(bǔ)充新水。

焦化廢水COD濃度較高，且所含環(huán)境污染物種類繁多。傳統(tǒng)的工藝只能將COD降低到一定范圍，處理后的廢水中氨氮、揮發(fā)酚、氰化物等污染物質(zhì)含量仍較高。焦化廢水深度處理工藝可使處理后的廢水COD降到200 mg/L以下，氨氮<0.5 mg/L，其它污染物質(zhì)可降為零，減小了對(duì)環(huán)境的危害。每年可產(chǎn)水61.32萬t.節(jié)約新水耗用成本416.976萬元；產(chǎn)水做為循環(huán)補(bǔ)充水，降低了企業(yè)的工業(yè)水耗用。

參考文獻(xiàn)

[1]許海燕, 李義久, 劉亞菲. Fenton混凝催化氧化法處理焦化廢水的影響因素[J]. 復(fù)旦大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,42(3)：440-444.

[2]劉金泉, 李天增. O3、H2O2/O3及UV/O3在焦化廢水深度處理中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2009, 3(3)：501-505.

·問題探討·

Improvement of Coking Phenol Cyanogen

Wastewater Advanced Treatment Process

ZHANG Zhuying

AbstractCoking wastewater contains large amounts of ammonia nitrogen, phenols and oil content material, which is given priority to with phenol cyanogen compounds. Because of high concentration, the toxic and biological inhibitory substances are more, composition is complex, biochemical treatment is difficult to realize the complete degradation of organic pollutants, it causes serious pollution to the environment, as the requirement of environmental protection increase year by year, phenol cyanogen waste water treatment effect problem is increasingly protruding. In view of the present situation of coking industry water treatment, domestic coking wastewater treatment and utilization for the research, adopt new technology primary electric catalytic oxidation + neutralization aeration tank + strengthen sedimentation basin + secondary electric catalytic oxidation + electric flocculation tank + electric floating + ultrafiltration system + reverse osmosis system for advanced treatment and recycling. Through production practice, it achieves good social and economic benefits.

Key wordsCoking wastewater; Ultrafiltration; Permeation; Advanced treatment; Stability

中圖分類號(hào)：[TD926.5]

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-0652(2015)05-0044-03

作者簡介：張竹英(1974—)，女，山西忻州人，2014年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，工程師，主要從事焦化管理工作，(E-mail)724553448@qq.com

收稿日期：2015-03-10