基于新型復合混凝劑的焦化廢水深度處理技術

李 杰

(上海萬獅環(huán)?？萍加邢薰?，上海 200092)

焦化廢水是煉焦、煤氣凈化和焦化產(chǎn)品回收等過程中產(chǎn)生的有機工業(yè)廢水，主要特征污染物有COD、氨氮、酚類、氰化物等，是一種典型的高濃度難降解有機工業(yè)廢水，具有顯著的毒性和致癌性[1-3]。據(jù)統(tǒng)計，我國每年焦化廢水的排放量近3億t，若任意排放，將對水環(huán)境和人體健康造成嚴重危害。

2012年10月，環(huán)保部新起草的《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準(GB16171-2012)》正式頒布并實施[4]。焦化廢水的排放標準較原先的污水綜合排放標準更加嚴格，CODcr、氰化物等污染物的限值分別改為80 mg/L和0.2 mg/L。因此，無論是基于社會責任，還是出于國家的法律約束，企業(yè)都必須對現(xiàn)有處理工藝進行必要的完善補充，添加深度處理工藝，確保外排水水質(zhì)達標。

據(jù)調(diào)研，目前國內(nèi)焦化廢水處理企業(yè)的運行管理普遍出現(xiàn)兩種情況。其一采用生化處理工藝和混凝-沉淀-過濾的深度處理工藝，但效果普遍不理想，尤其對于氰化物的去除效果十分有限；其二采用生物法疊加高級氧化(芬頓)、多級過濾、膜分離等深度處理技術，其出水水質(zhì)基本能得到保證，但運行管理復雜，設備投資及構筑物改造等工程投資巨大，甚至超出部分企業(yè)在環(huán)保治理方面的經(jīng)濟承受能力，因此該技術工藝也很難推廣。因此，焦化廢水處理行業(yè)迫切需要一種技術上可靠、經(jīng)濟上可行、運行管理便捷的技術方案，以期緩解新形勢下的焦化廢水處理壓力。

針對焦化廢水的水質(zhì)特點以及焦化行業(yè)的運行管理現(xiàn)狀，本研究擬通過耦合混凝、吸附、絡合等多種技術，制備新型復合混凝劑，提出一種基于常規(guī)水處理工藝及設施設備的“復合藥劑強化混凝深度處理技術”，并通過多個應用案例研究其適用性，以期為焦化廢水的深度處理提供一種新方法。

1 試驗設計

1.1 儀器與試劑

儀器：ZR4-6混凝試驗攪拌機，深圳市中潤水工業(yè)技術發(fā)展有限公司。試劑：硫酸亞鐵、硫酸鋁均為工業(yè)級原料；聚丙烯酰胺PAM，相對分子質(zhì)量>1000萬；活性炭，300目，碘值950；凹凸棒石粉，300目；鹽酸、氫氧化鈉均為分析純。

1.2 復合混凝劑的制備

取一定量的硫酸亞鐵、硫酸鋁、活性炭、凹凸棒粉、以及聚丙烯酰胺等原料混合研磨，烘干后過100目篩(150 μm)，即得到強化藥劑。

1.3 原水水質(zhì)

試驗用焦化廢水取自不同地區(qū)焦化廠生化處理系統(tǒng)出水，其水質(zhì)：pH值8.0～8.5，色度1500倍，COD 150～450 mg/L，呈棕褐色。

1.4 試驗方法

采用六聯(lián)混凝攪拌機進行混凝試驗。將1 L水樣放入試驗杯中，投加一定量藥劑后先快速(300 r/min)攪拌5 min，再慢速(100 r/min)攪拌5 min。靜置沉淀10 min后，取上清液進行分析。COD采用美國HACH公司的COD快速測定儀測定，色度采用標準目測比色法(GB 11903-1989)測定。

2 結(jié)果討論

考慮到不同地區(qū)及企業(yè)間焦化廢水水質(zhì)組成差別較大，污染成分復雜多變的特殊情況，分別選擇焦化廠的二沉池出水進行實驗，以期取得較為一般性的結(jié)論。

2.1 長三角地區(qū)某焦化企業(yè)廢水處理結(jié)果與分析

如表1所示，長三角地區(qū)某焦化廠采用復合藥劑強化混凝技術處理生化池出水，原水COD為150 mg/L左右。藥劑投加量達到600 ppm時，處理水COD值即可達到煉焦行業(yè)新標準的要求，并富有一定的安全容量，對水質(zhì)及水量的沖擊負荷有較好的應對能力；當藥劑量達到800 ppm時，處理水氰化物能穩(wěn)定保持在0.1 mg/L以下，遠遠低于標準的限值(0.2 mg/L)。顯示出良好的處理效果和抗沖擊負荷的能力。

表1 長三角地區(qū)某焦化廠處理結(jié)果

2.2 華北地區(qū)典型焦化企業(yè)廢水處理結(jié)果與分析

表2 華北地區(qū)某焦化廠處理結(jié)果

如表2所示，華北地區(qū)某3個焦化廢水處理企業(yè)采用復合藥劑強化混凝深度處理技術。當焦化廢水專用混凝劑投加量分別達到800、1000和1200 ppm時，三家企業(yè)的出水水質(zhì)COD均能達到煉焦行業(yè)新標準且留有安全余量，去除率達到80%～85%。雖然投加量普遍比長三角地區(qū)偏高，但主要原因在于原有工藝生化池的處理效率較低，導致生化池出水污染濃度明顯高于長三角地區(qū)的企業(yè)生化出水，因而需要較高的藥劑投加量。

2.3 西北地區(qū)典型焦化企業(yè)廢水處理結(jié)果與分析

西北地區(qū)某焦化廠生化工藝段二沉池出水，進水COD在4000 mg/L左右，二沉池出水COD在400 mg/L左右，一步法投加藥劑時，最大COD去除率在75%左右，且去除率不隨藥劑投加量加大而提高?？紤]該焦化廠的生化池實際運行效果不穩(wěn)定，懸浮雜質(zhì)較多，特采用兩步沉淀法，即分別使用常規(guī)鐵鹽混凝劑(投加量為500 mg/L)和新型復合混凝劑(投加量為1000 mg/L)進行反應，可先后將COD降至250 mg/L和62 mg/L，COD去除率達到84.50%，并實現(xiàn)達標排放。

2.4 技術特性分析

不同地區(qū)典型焦化廢水處理廠實驗結(jié)果表明，新型復合藥劑強化深度處理技術可以使處理水的COD穩(wěn)定在80 mg/L以下，氰化物也穩(wěn)定在0.1 mg/L以下，可以保證達到《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》的排放要求；此外，基于新型復合混凝劑的強化混凝技術殘留氯離子較少，有利于減緩廢水對系統(tǒng)的腐蝕。在毒理效應方面，處理水的致死率、致畸率均顯著低于芬頓工藝等高級氧化法的處理水，平均降低約20%，顯示出該技術的環(huán)境友好特性。

工藝方面，該技術方案的核心是新型復合混凝劑，集成了混凝、吸附、絡合等多種污染物降解作用(圖1)，對三級處理中常用的混凝沉淀設施設備具有良好的兼容性，不改變原有主體工藝，不增加新的設備，不增加現(xiàn)場的運行管理難度和工作量，技改后見效快且效果穩(wěn)定。

圖1 焦化廢水深度處理技術示意圖

3 結(jié)論

1)基于新型復合混凝劑的焦化廢水深度處理技術抗沖擊負荷能力強，出水水質(zhì)能穩(wěn)定達標，能適應不同地區(qū)焦化企業(yè)的生產(chǎn)工況；

2)該技術對原有工藝設備改動小，無基建改造成本，無需添加大型構筑物和復雜設備；

3)技術運行成本較低，操作管理簡易，顯示出較高的推廣應用價值。