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焦化廢水深度處理技術分析

2020-10-30信息來源 : 《科學與技術》

摘要:隨著人類社會的發展,水資源也呈現愈發的緊張,是人類面臨的重要問題。其中,焦化企業就需要處理好關于水的問題,一方面在焦化企業運營過程中,需要不斷地補充新水進行冷卻循環、鍋爐補水。另一方面還需要進行處理高濃度焦化廢水,能夠針對污染的水做出處理,從而保護環境,實現可持續發展。因此,采用污水深度處理技術就能夠處理以上問題,從而能夠實現節約水資源,提升水的使用效率。其中,在污水深度處理系統中,主要采用高效澄清+過濾+超濾+反滲透處理工藝;廢水處理系統采用高效澄清+生化處理+反滲透處理工藝。在該系統的作用下,就能夠實現廢水的循環使用,從而在焦化企業中提升水的利用效率,達到節能增效的作用。

關鍵詞:焦化廢水;深度處理技術;節約水資源

一、生化法

1.1曝氣生物濾池

曝氣生物濾池(BAr)在焦化廢水深度處理中主要應用在常規生化處理(如A/O、A70)之后。采用缺氧、好氧兩級升流式曝氣生物濾池(UBAF)對某焦化廠二級生化出水進行深度處理,結果表明,在最佳實驗條件下,出水COD和氨氮分別達到《污水綜合排放標準》(GB8987--1996)的二級和一級排放標準(下文中如提到排放標準不做說明時均指此國標)。BAF技術在焦化廢水深度處理中已有工程應用。某焦化公司對酚氰廢水采用了MO—BAF的處理工藝,其中BAF對COD和氨氮的去除率分別為20%和50%,處理出水達到國家一級排放標準的要求。BAF前增加混凝氣浮可有效去除污水中的懸浮物,進而可提高曝氣生物濾池的運行周期,減少反沖洗次數。

1.2膜生物反應器

膜生物反應器(MBR)在焦化廢水深度處理中也用在常規生化處理之后,起到生化后處理和反滲透預處理的雙重作用。70m3/h的焦化廢水處理項目采用的是“MO+MBR”工藝,當生化進水COD<200mg/L時,經MBR處理后出水COD≤85mL,BOD5≤20mL。MO工藝后接MBR進行了焦化廢水的深度處理研究,結果表明,MBR處理高效穩定,廢水的急性毒性大大降低;膜污染主要由污泥上清液的膠體成分造成,物理清洗可去除膜表面的顆粒物,但長期運行造成的嚴重膜污染只能由化學清洗來消除。

在傳統生化處理后直接加MBR或BAF對焦化廢水進行深度處理,處理效果有時并不理想,這是因為焦化廢水經過HRT長達數十至上百小時的生化處理后,出水中可生物降解的有機物濃度很低,可生化性很差。因此可在BAF或MBR前增加高級氧化等工藝來提高廢水的可生化性。

二、物理化學法

2.1混凝沉淀法

混凝沉淀法是通過在廢水中加入混凝劑、絮凝劑使廢水中難以沉淀或過濾的污染物通過吸附、架橋和網捕等作用使其集結成較大的顆粒,再通過沉淀去除的方法,本方法在焦化廢水的深度處理中主要用于去除二級處理中微生物未能降解的有機物,氮磷等溶解性無機物。常用的混凝劑有聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)等。

2.2吸附法

吸附法是利用吸附劑的吸附作用去除廢水中污染物的方法。吸附法對焦化廢水中的氨氮、氰化物、環境危害大的持久性有機物均有很好的去除效果。在焦化廢水深度處理中常用的吸附劑有活性炭、粉煤灰(包括爐灰、熄焦粉)、煤粉、鋼渣、膨潤土、硅藻土、沸石以及大孔樹脂。其中活性炭吸附在工業廢水中的應用研究較為深入,但是因價格昂貴,回收困難;近些年大孔樹脂以其吸附容量高、再生容易等特點吸引了廣泛研究。

2.3膜分離法

膜分離法作為重要的廢水深度處理技術,主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透。處理過程中基本無相變化,可以在常溫下操作,且具有效率高、能耗低、投資小、操作簡單等特點,成為當前焦化廢水深度處理的研究熱點之一,目前膜分離法在焦化廢水深度處理中的應用通常是超濾(UF)+反滲透(RO)或超濾(UF)+納濾(NF)組合工藝。

三、焦化廢水深度處理技術的發展策略

3.1各種傳統焦化廢水深度處理方法的對比研究

焦化廢水深度處理的方法有:二氧化氯氧化法、臭氧氧化法、濕式催化氧化法、超聲波空化法、多介質過濾法、化學絮凝法、活性炭吸附法、BAF法、MBR法、超濾技術、納濾技術、反滲透技術等等。各種處理方面的優劣勢對比如下表。不同的處理工藝各有優缺點,根據企業的實際情況選擇才合理。建議先采用混凝沉淀或多介質過濾、高級氧化工藝預處理,再用BAF法或MBR法處理,最后用膜法濾透法脫鹽處理。實踐證明這樣的工藝安排處理效果好、成本較低。

3.2焦化廢水深度處理廢物的回收利用策略

煤炭化工加工行業用水量大,由于生產工藝都是采用循環冷卻和鍋爐設備需要大量新水補給,因此會產生高濃度的焦化廢水。在焦化廢水深度處理方面,廢物回收將大大降低生產成本。例如:將深度處理后的水用于冷卻塔和鍋爐的循環用水,就可以大大降低生產用水的水量,還減少的污水排放對環境的影響,增加了煤炭加工企業的經濟收益。據了解就有某煤化工企業通過焦化廢水回用后技術實現每年節省水費1100萬元。另一方面,經過預處理后的工業廢水在環境允許的范圍內排放到周邊的土壤或水域也是可以對當地水質和土壤有所改善。

四、焦化廢水深度處理的現狀及問題

4.1對焦化廢水深度處理的重視不夠

一些煤炭焦化加工企業還沒有建立起完善的管理體系和科學的生產工藝。為追逐利益,一些企業在焦化廢水深度處理方面工藝還沒有達到條例規定的標準,在深度處理設備方面投入不夠,處理不夠徹底。由于監管不利,一些焦煤加工企業對焦化廢水只做粗放處理就排放了。極大浪費了資源,還對環境造成了極大污染。

4.2傳統的焦化廢水深度處理工藝還不夠完善

焦化廢水深度處理主要以化學處理為主,但單一的化學處理方法是不能到達有效的處理結果的。實踐中常用的深度處理方法有:物理處理法和化學處理法。為了達到條例規定的廢水處理水質,一般采用幾種處理方法聯合使用的辦法。由于國內焦化廢水深度處理才剛剛開始,常用的處理工藝如:濕法熄焦、高爐沖渣、煤場抑塵、轉爐煤氣洗滌水、除塵水及燒結混料和工業給水等等。這些工藝都還存在一定缺陷,極易發生二次污染轉移,水資源浪費嚴重。主要原因是:國內企業在焦化深度處理方面多選擇化學法處理和膜分離相結合的工藝。一方面,由于膜分離環節中的處理膜極易受到污染,并且膜清洗頻繁以及膜使用壽命有限等等問題,該工藝處理后的排水水質并不能完全達標。另一方面,處理膜重復使用造成了二次污染問題。受設備投入成本的影響,頻繁更換處理膜成本過高,很多企業大多不愿意投入這方面的設備維護資金。

4.3傳統的焦化廢水深度處理工藝成本過高

從目前的實踐來看,國內在焦化廢水深度處理的各種工藝都存在成本較高的問題。處理成本過高一方面是對深處理的各種工藝沒有做科學合理的組合造成的。另一方面,許多企業對廢水的處理還停留在處理環節,沒有廢物回收再利用的變廢為寶的處理思想。焦化廢水中富含的有機物能夠很好的回收,也可以為企業增加收入,降低廢水處理的成本。在焦化廢水處理工藝方面的實現處理成本的有效控制,更能調動企業的積極性。

結束語:

目前國內的煤炭深加工企業越來越多,對煤炭的深加工能有效提高煤炭的附加值,是當前國家政策鼓勵大力發展的新產業。但煤炭深加工產業的工業廢水焦化廢水由于其含有大量的化學有機化學成分,難以生物降解。因此焦化廢水深度處理成為焦化廠亟待解決的技術問題。

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