超濾-樹(shù)脂吸附深度處理焦化廢水的工程實(shí)例

林輝斌 唐能斌 徐翔

（1杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)有限公司浙江杭州3100142杭州博舜環(huán)保科技有限公司浙江杭州310000）

超濾-樹(shù)脂吸附深度處理焦化廢水的工程實(shí)例

林輝斌1唐能斌2徐翔2

（1杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)有限公司浙江杭州3100142杭州博舜環(huán)?？萍加邢薰菊憬贾?10000）

采用超濾-樹(shù)脂吸附法工藝處理生化后的焦化廢水尾水并回用作循環(huán)冷卻水，介紹了工藝流程、設(shè)備參數(shù)、工程特點(diǎn)及運(yùn)行成本，結(jié)果表明：出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到GB/T19923-2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》的要求，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定、技術(shù)先進(jìn)、無(wú)二次污染物。

焦化廢水；深度處理；超濾；樹(shù)脂吸附

我國(guó)的焦化行業(yè)發(fā)展迅速，2013年我國(guó)新建43座焦?fàn)t，新增產(chǎn)能2660×104t，全國(guó)煤炭產(chǎn)量37×108t左右，同比增長(zhǎng)8.1%，是世界焦炭主要出口國(guó)。焦化行業(yè)同時(shí)也是消耗資源、能源和污染物排放大的行業(yè)[1]。焦化廢水主要來(lái)自原煤的高溫干餾、煤氣凈化和化工產(chǎn)品精制等過(guò)程，焦化廢水成分復(fù)雜多變，除了氨、氰、硫氰根等無(wú)機(jī)污染外還許多有機(jī)污染物，有機(jī)污染物主要包括80%以上的酚類化合物、脂肪類化合物、雜環(huán)類化合物及多環(huán)芳烴[2]。目前大部分焦化廢水仍采取傳統(tǒng)的生化工藝，A/O工藝是焦化廢水治理行之有效的工藝方法，厭氧-好氧交替運(yùn)行可以有效實(shí)現(xiàn)COD、NH3-N等污染物濃度的降低，雖然生化工藝處理焦化廢水較為成熟，但傳統(tǒng)生化處理工藝對(duì)焦化廢水中的難降解有機(jī)物的去除效果不夠理想，出水COD和色度普遍超標(biāo)[3]。

焦化廢水在經(jīng)過(guò)A/O生化系統(tǒng)處理之后，尾水中有機(jī)物種類更加繁多，水質(zhì)情況更為復(fù)雜，由大分子量、疏水性芳香類有機(jī)物組成，即具有較高含量的溶解性微生物代謝產(chǎn)物和芳香類蛋白質(zhì)有機(jī)物等微生物代謝產(chǎn)物及廢水中難降解有機(jī)物，此類物質(zhì)為高生物毒性或難生物降解的惰性有機(jī)物，采用常規(guī)的生物處理方法或者物化處理結(jié)和生化處理的方法難以實(shí)現(xiàn)有效降解，有效去除這類有機(jī)污染物將是焦化廢水生化尾水深度處理的主要目標(biāo)[4]。

某煤業(yè)有限公司具備年產(chǎn)150×104t焦炭的能力，因受國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策影響，該公司立項(xiàng)上馬3000m3/d焦化廢水深度處理項(xiàng)目。該項(xiàng)目是在原有生化系統(tǒng)后，增加超濾-樹(shù)脂吸附等工藝裝置，產(chǎn)水用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)或精制脫鹽水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。

1 設(shè)計(jì)水質(zhì)、水量

1.1 水量

1.2 進(jìn)水水質(zhì)

該公司設(shè)計(jì)對(duì)經(jīng)常規(guī)二級(jí)生化系統(tǒng)處理后的焦化生化出水進(jìn)行深度處理，深度處理出水水質(zhì)達(dá)到GB/T19923-2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》的要求，深度處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)下表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)單位：mg/L，pH值無(wú)量綱

2 工藝流程說(shuō)明

對(duì)于已經(jīng)經(jīng)過(guò)生化處理系統(tǒng)充分作用后的尾水，可生化性能很差，根據(jù)目前焦化廢水?dāng)?shù)據(jù)分析，B/C非常低，現(xiàn)有系統(tǒng)大約在0.1，因此必須使用必要的物化手段，截留尾水中可溶性發(fā)色基團(tuán)、難以生物降解的有機(jī)物以及水中殘存的SS、膠體狀物質(zhì)等方可達(dá)到預(yù)期處理目標(biāo)。

圖1 焦化廢水深度處理工藝方案

3.1 中間池收集混沉池出水

3.2 超濾

初中階段是一個(gè)非常特殊的階段，既有對(duì)小學(xué)知識(shí)的鞏固，也有對(duì)高中知識(shí)的初探，起著承上啟下的銜接作用。這也使學(xué)生在學(xué)習(xí)初中階段知識(shí)時(shí)，時(shí)而覺(jué)得困難，時(shí)而覺(jué)得容易。因此，教師在初中階段的語(yǔ)文教學(xué)過(guò)程中要科學(xué)地運(yùn)用分層模式。

超濾提升泵將原水提升加壓，經(jīng)加壓后水送至超濾前自清洗過(guò)濾器，水中大于100?m的懸浮顆粒得到去除，同時(shí)也保護(hù)超濾膜元件端口不會(huì)受到大顆粒物質(zhì)的擦傷而損壞。過(guò)濾器在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的過(guò)濾后，需要進(jìn)行定時(shí)反洗。經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾后的帶壓水進(jìn)入超濾膜組件，由于超濾膜本身的特性，大部分的細(xì)菌、藻類、膠體物質(zhì)和微小（大于0.1μm）的顆粒物質(zhì)被截留在膜的表面，水及水溶性的物質(zhì)透過(guò)膜孔，水質(zhì)在膜系統(tǒng)得到凈化。

進(jìn)水、水反洗、化學(xué)藥劑加強(qiáng)反洗等關(guān)鍵操作采用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，分別根據(jù)進(jìn)水流量、液位、壓力等調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，降低管理操作難度，降低運(yùn)營(yíng)過(guò)程人工成本。

超濾正常反洗后的污水可直接排入廠區(qū)預(yù)處理系統(tǒng)，即排入深度處理前端的高效混凝反應(yīng)階段；超濾化學(xué)反洗（CEB）廢水進(jìn)入廢水中和系統(tǒng)，經(jīng)中和后進(jìn)入原有生化系統(tǒng)調(diào)節(jié)池。

3.3 樹(shù)脂吸附塔

采用單個(gè)吸附塔并聯(lián)運(yùn)行的方式，樹(shù)脂吸附與脫附循環(huán)交替進(jìn)行。配套設(shè)備有酸堿儲(chǔ)槽、脫附劑槽、脫附液收集池、空壓機(jī)等設(shè)備。脫附所產(chǎn)生的脫附液經(jīng)過(guò)收集池收集，然后通過(guò)脫附液處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，出水至原有污水處理系統(tǒng)繼續(xù)處理。

吸附、脫附系統(tǒng)等關(guān)鍵操作采用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，分別根據(jù)pH、進(jìn)水流量、液位等調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，降低管理操作難度，降低運(yùn)營(yíng)過(guò)程人工成本。

3.4 脫附液處理系統(tǒng)

包括隔油設(shè)備、微電解釜和Fenton氧化釜。微電解工藝通過(guò)釜中的鐵碳原電池效應(yīng)，將脫附液中的大部分難降解有機(jī)物開(kāi)環(huán)斷鏈，降低后續(xù)處理的難度，同時(shí)對(duì)脫附液中主要的發(fā)色基團(tuán)給予破壞，從而降低色度。Fenton氧化工藝通過(guò)強(qiáng)氧化劑雙氧水與亞鐵離子的Fenton反應(yīng)，進(jìn)一步降解有機(jī)物。

3 主要設(shè)備選型參數(shù)

3.1 超濾系統(tǒng)

超濾膜采用熱制相外壓式PVDF材質(zhì)，膜殼材料為PVC/ ABS。本系統(tǒng)設(shè)2套超濾裝置，單套裝置有30根超濾膜，膜絲結(jié)構(gòu)為外壓式中空纖維，膜孔徑為0.075μm，膜面積為75m2，透水量大于或等于800L/（m2·h）運(yùn)行壓力為0．2MPa。進(jìn)超濾系統(tǒng)前COD：＜150mg/L；吸附系統(tǒng)后COD：＜45mg/L；處理能力：每套超濾裝置處理能力為65m3/h。

3.2 樹(shù)脂吸附系統(tǒng)

采用單個(gè)樹(shù)脂吸附塔并聯(lián)運(yùn)行的方式，樹(shù)脂吸附出水可直接外排或其他單元回用。進(jìn)吸附系統(tǒng)前COD：＜45mg/L；吸附系統(tǒng)后COD：＜80mg/L；處理能力：3000m3/d；處理形式：?jiǎn)嗡患?jí)吸附；吸附塔數(shù)量：4臺(tái)；單臺(tái)處理能力：40m3/h；（5BV/h）單塔有效容積：10m3；單批運(yùn)行周期：90h～100h；設(shè)備使用條件：室外；使用溫度：5℃～35℃。

4 工程特點(diǎn)

采用超濾-樹(shù)脂吸附法處理焦化廢水生化尾水具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）針對(duì)性強(qiáng)：同時(shí)具有吸附廢水中疏水性高芳香度的有機(jī)污染物和水溶性發(fā)色有機(jī)物的功能基團(tuán)，對(duì)廢水中有機(jī)污染物去除效率高；（2）處理效率高：復(fù)合功能樹(shù)脂具有豐富孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面，擁有較大的吸附容量，處理廢水的工作吸附容量大，廢水處理濃縮比例高；（3）工藝簡(jiǎn)單：復(fù)合功能樹(shù)脂應(yīng)用采用多柱并串結(jié)合的工藝方式，工藝簡(jiǎn)單；（4）運(yùn)行成本低：樹(shù)脂可再生循環(huán)使用，采用以堿為主的無(wú)機(jī)脫附劑即能對(duì)吸附飽和后的樹(shù)脂實(shí)現(xiàn)再生，使用過(guò)程中不帶入新的污染；（5）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：擁有第三代超高交聯(lián)大孔吸附樹(shù)脂穩(wěn)定、牢固的骨架結(jié)構(gòu)，使用壽命長(zhǎng)；（6）靈活性強(qiáng)：樹(shù)脂吸附技術(shù)可耦合高級(jí)氧化技術(shù)、生化技術(shù)，強(qiáng)化難生化物質(zhì)的深度處理；樹(shù)脂吸附法還可以與膜處理工藝進(jìn)行聯(lián)合使用，延長(zhǎng)生化尾水膜深度處理系統(tǒng)的使用壽命、提高處理出水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢水的高回用標(biāo)準(zhǔn)。

5 各單元處理效果

表2 各單元處理效果數(shù)據(jù)單位：（mg/L）pH值無(wú)量綱

6 運(yùn)行成本及主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

6.1 藥劑種類、耗量及價(jià)格

表3 藥劑種類、耗量及價(jià)格

6.2 直接運(yùn)行成本

E1藥劑費(fèi)：E1=0.27+0.18+0.22+0.013=0.683元/m3污水

E2人工費(fèi)用：人員定額：4人/天

E2=4×2500/3000/30=0.1111元/m3污水

E3能源動(dòng)力費(fèi)：取電費(fèi)為0.6元/度，蒸氣按200元/噸，則電耗：987.2×0.6=592.32元/天；蒸氣消耗：0.8噸×200=160元/天

E3=（592.32+160）/3000=0.2511元/m3污水

E4合計(jì)：E4=E1+E2+E3=0.683+0.1111+0.2511=1.0452元/m3污水

6.3 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

系統(tǒng)處理能力：3000m3/d

樹(shù)脂費(fèi)用：40m3

直接運(yùn)行費(fèi)用：1.0452元/m3污水（包含人工、藥劑及動(dòng)力消耗）人員編制：4人/天

COD排放量：深度處理后COD排放量（3000×80/1000）= 240kg/d，比原有的（3000×150/1000）=450kg/d，減少210kg/d。

7 結(jié)語(yǔ)

超濾-樹(shù)脂吸附工藝可以有效去除焦化廢水生化處理后的剩余污染物，工藝運(yùn)行穩(wěn)定可靠，且運(yùn)行費(fèi)用不高，產(chǎn)水指標(biāo)遠(yuǎn)好于再生水回用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于緩解水資源緊張和節(jié)能減排具有重要意義。

[1]高鵬,徐璐,辛寧,等.焦化廢水污染控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào),2016,6（4）：357-362.

[2]胡吉國(guó),陳亮,張立濤,等.臭氧氧化技術(shù)深度處理焦化廢水研究進(jìn)展[J].煤炭加工與綜合利用,2016（2）：29-33.

[3]蒙小俊,于廣民,張家利,等.A1-A2-O生物法處理焦化廢水[J]環(huán)境工程,2014,32（7）:16-19.

[4]湯清泉,魏宏斌,陳良才.AAO與OAO工藝處理焦化廢水的對(duì)比研究[J].工業(yè)用水與廢水,2016,47（3）：31-35.

林輝斌（1985—），男，漢族，浙江杭州人，本科，助理工程師，主要從事環(huán)境保護(hù)研究方面工作。