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焦化廢水處理工藝

   焦化廢水是在煤高溫干餾、煤制焦炭、煤氣凈化、化工產品精制與收回過程中發作的高濃度、難降解、有毒的工業廢水〔1〕。其成分首要取決于原煤性質、碳化溫度、生產工藝、煤氣凈化工藝、焦化產品收回工序和辦法等要素〔2〕。

焦化廢水損害巨大，含有酚類化合物、含氮、硫、氧的雜環化合物、多環芳香族化合物、脂肪族化合物等有機污染物〔3〕。多環芳烴和雜環化合物難以降解，而且仍是強致癌有機物。酚類化合物屬原型質毒物，不僅損害農作物生長，影響動物繁衍，還嚴峻威脅人類健康。氨氮是水體中的營養素，是水體中的首要耗氧污染物，可導致水富營養化現象發作〔4〕。

目前國內對焦化廢水首要選用活性污泥法和混凝沉積法聯合處理，在處理設備運轉杰出的狀況下出水COD一般到達100~150 mg/L，氨氮到達5~15mg/L，均能到達《污水歸納排放規范》（GB 8978—1996）二級排放規范。但隨著新的《煉焦化學工業污染物排放規范》（GB 16171—2012）施行，煉焦化學污水直接排放規范將于2015年進一步進步至COD 80 mg/L、氨氮10 mg/L，原有生化處理方法現已不能滿意新規范的要求。另一方面，行業內普遍推行干熄焦工藝使得本來用于熄焦的焦化廢水無處消納。歸納多方要素，很多焦化企業迫切需求一種能夠完成焦化廢水深度處理并回用的老練技能。

筆者以某焦化企業全膜法處理焦化廢水及回用的實踐工程為渠道，探討了全膜法對焦化廢水的深度處理及回用，旨在為該技能的推行供給技能支持。

1 廢水水質、水量及處理要求
 
該焦化企業坐落河北唐山工業園區，年產焦炭180萬t，該廠原有A2/O活性污泥法處理體系處理該廠焦化廢水及日子污水，外排水量約70 m3/h，歸納考慮后斷定深度處理及回用工程規劃水量為100 m3/h。規劃出水水質履行《工業循環冷卻水處理規劃規范》（GB 50050—2007）規則的工業循環冷卻水水質規范，規劃進、出水水質如表 1所示。

2 廢水深度處理及回用工藝計劃
 
2.1 工藝流程的斷定
 
目前關于焦化廢水的深度處理工藝首要有生化法、物理吸附法、化學絮凝法、高檔氧化法、膜分離法等組合工藝〔5〕，從實驗成果及工程實踐來看各有利弊。筆者依據進水水質及出水水質要求，斷定該廢水首要特征為COD、硬度、含鹽量比較高，所以處理該廢水合適選用膜分離法處理工藝。因為納濾技能在去除水中二價鹽和硬度方面有較大優勢，因而選用超濾+納濾+反滲透為核心的全膜法處理工藝。

2.2 工藝流程介紹
 
工藝流程如圖 1所示。

圖 1 工藝流程

生化體系出水進入深度處理體系調理池，調理水質和水量后經泵進步進入砂濾設備去除懸浮物，產水進入砂濾產水池。砂濾產水進步后經過自清洗過濾器進入超濾設備去除膠體等污染物，超濾產水進入超濾產水池。在超濾產水進步的一起投加復原劑、阻垢劑、非氧化性殺菌劑，經過高壓泵增壓進入納濾體系去除硬度、二價鹽離子等污染物，納濾產水進入納濾產水池。在納濾產水進步的一起投加阻垢劑、非氧化殺菌劑，經高壓泵增壓后進入反滲透體系進一步去除離子等污染物，反滲透產水進入回用水池待用。砂濾、超濾反洗水經反洗水池調理后進入生化體系混凝反響池，在體系內循環處理。為進步體系收回率，對反滲透濃水進行二次過濾，進一步削減體系外排水量。

3 首要體系及規劃參數
 
3.1 砂濾體系
 
選用接連清洗砂濾設備首要是為了去除懸浮物，該設備運用砂濾產水及壓縮空氣混合作用，完成不停機接連洗砂的意圖。經過操控調理洗砂水量和壓縮空氣進氣量完成較好的洗砂作用。該砂濾器2用1備，單臺產水量70 m3/h，直徑3 000 mm，石英砂粒徑選用1.0~2.0 mm。產水自流進入砂濾產水池，洗砂水進入超濾反洗水池。

3.2 超濾體系
 
為避免砂濾設備跑砂影響后續體系，設置自清洗過濾器保護膜設備。該過濾器選用定時或者定壓差的方法對濾網進行清洗。濾網選用全不銹鋼材質，過濾精度為50 μm。為完成接連產水，超濾設備共設置3臺，2用1備。單臺產水量50 m3/h。膜元件選用日本旭化成公司的UNA-620A共84支，膜通量為36 L/（m2·h），產水周期設定為30 min，產水周期內完成氣水聯合反洗、正沖等工序。產水進入超濾產水池，濃水進入砂濾產水池進行循環。膜外表污染物經過反洗水及化學清洗進入反洗水搜集池，該池污水經過生化二次沉積構成污泥外排體系。

3.3 納濾體系
 
為完成接連產水納濾設備共設置3臺，2用1備，單臺產水量43 m3/h。膜元件選用美國GE公司DK8040F算計234支，膜通量為16.9 L/（m2·h）。每臺納濾設備前設置保安過濾器1臺，用以保護膜元件，濾芯選用大通量折疊濾芯，過濾精度5 μm。為進步收回率，納濾設備選用一級四段擺放，段間設有增壓泵彌補壓力損耗，各段均設有壓力檢測和流量檢測儀表完成全過程監控。納濾產水進入納濾產水池，濃水進入納濾濃水池供廠內熄焦、備煤、抑塵等。

3.4 反滲透體系
 
為完成接連產水反滲透設備共設置3臺，2用1備，單臺產水量34 m3/h。膜元件選用美國DOW公司抗污染膜元件BW30FR-365算計162支，膜通量為18.5 L/（m2·h）。每臺反滲透設備前設置保安過濾器1臺，用以保護膜元件，濾芯選用大通量折疊濾芯，過濾精度5 μm。反滲透設備選用一級三段擺放，段間設有增壓泵彌補壓力損耗，各段均設有壓力檢測和流量檢測儀表完成全過程監控。反滲透產水進入回用水池，濃水進入反滲透濃水池進行二次處理。

3.5 濃水反滲透體系
 
因為體系膜設備濃水量較大，為進步體系收回率，規劃對反滲透濃水進行再收回。設置濃水反滲透設備2臺，1用1備，單臺產水量9.5 m3/h。膜元件選用美國DOW公司抗污染膜元件BW30FR-365算計36支，膜通量為15.6 L/（m2·h）。每臺濃水反滲透設備前設置保安過濾器1臺，濾芯選用大通量折疊濾芯，過濾精度5 μm。濃水反滲透設備選用一級兩段擺放，段間設有增壓泵彌補壓力損耗，各段均設有壓力檢測和流量檢測儀表完成全過程監控。濃水反滲透產水進入回用水池，濃水進入終究濃水池。

3.6 清洗及加藥體系
 
項目依據水質狀況規劃加藥設備有：阻垢劑加藥設備、非氧化性殺菌劑設備、復原劑加藥設備、加酸設備。

從理論上猜測納濾設備對二價離子去除率較高，但因為項目來水硬度較大，硫酸鈣、氟化鈣有顯著結垢傾向，因而在納濾設備、反滲透設備及濃水反滲透設備均設有阻垢劑加藥點，在實踐運轉中納濾設備阻垢劑投加量操控在4 mg/L，反滲透設備阻垢劑投加量操控在2 mg/L，濃水反滲透設備阻垢劑投加量操控在3 mg/L。

項目生化體系出水溫度一般在25 ℃左右，加之來水條件易于繁殖微生物，因而體系規劃投加非氧化性殺菌劑，選用管路定時投加與水池大劑量沖擊投加相結合，極大下降膜體系微生物污染的危險。

為避免膜元件被氧化，在納濾進水管路設置復原劑投加點，一起在反滲透進水也設置投加點備用，投加量依據氧化復原電位主動調整加藥量。復原劑可選用亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉。

項目水質硬度較大，結垢傾向比較顯著，因而在納濾進水規劃加酸點投加鹽酸，依據來水狀況調理膜設備進水pH，一般調整在6.0~6.5之間。

因為膜體系不可避免存在膜元件污染導致產水量下降的狀況發作，因而規劃超濾清洗設備和膜化學清洗設備。其間，超濾依據膜元件特性，實施周期產水周期清洗的運轉方法。每天進行一次EFM清洗，每月進行一次CIP清洗，兩種清洗共用1套清洗設備。納濾、反滲透及濃水反滲透設備的化學清洗依據運轉數據改變挑選恰當時刻進行清洗，一般在3個月左右進行1次。

3.7 操控體系
 
選用PLC上位機+手動雙操控形式，超濾因為運轉周期較短，僅有主動運轉形式，其他膜設備均可由手動+主動雙形式完成設備的起動、運轉、運轉間沖刷、停機、停機沖刷等工序。其他水泵起、停，閥門開閉均可在上位機操作，流量、液位、溫度、pH、電導率等參數完成上位機顯現、記載、報警、打印等功能。

4 運轉作用
 
體系自2012年6月調試結束至今，依據運轉數據從污染物去除作用和體系收回率兩方面查核實踐運轉作用。

4.1 污染物去除作用
 
體系回用水用于循環水補水，經過比照《工業循環冷卻水處理規劃規范》（GB 50050—2007），終究產水各項目標均優于規范要求，成果如表 2、表 3所示。

4.2 設備及體系收回率
 
對砂濾清洗水、超濾反洗水、膜體系清洗水及其他雜排水均進行收回，經過生化體系二次處理，然后完成了較高的收回率，成果如表 4所示。

5 效益剖析
 
人工費0.65元/t，電費1.85元/t，藥劑費0.92元/t，運轉總成本算計3.42元/t。本地工業用水價格約為5.85元/t，完成經濟效益2.43元/t。

6 結論與主張
 
經過該工程的調試、投運以及盯梢數據標明，全膜法工藝在焦化廢水的深度處理及回用上有杰出應用遠景，工藝計劃可行，設備組合合理，出水水質遠優于《煉焦化學工業污染物排放規范》（GB 16171—2012）和《工業循環冷卻水處理規劃規范》（GB50050—2007）的要求。

膜體系的杰出運轉需求留意以下幾點：

（1）微生物污染。從體系進水開端要留意殺菌劑是否有用投加，應將接連投加和沖擊式投加組合運用，一起關于各中間水池定時進行滅菌處理。關于殺菌劑可在DPNPA類和異噻唑啉酮類中定時替換以避免呈現抗藥性的狀況。

（2）膜體系清洗。關于各膜體系的清洗要求，要依據膜元件廠商的清洗規范和實踐運轉狀況及時調整，呈現污堵痕跡時應趕快查明原因，避免呈現污染嚴峻導致膜通量急劇下降直至不可恢復的狀況發作。

（3）當來水硬度較高時，應適當進行加酸調整 pH至6.0~6.5左右，可使結垢危險極大下降，一起也下降了阻垢劑的用量，進步經濟效益。

（4）對水源的監控應及時、精確。在調試期間應適當添加要點水質項意圖檢測頻率，以避免突發性改變導致膜體系的不可逆損害。

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