焦化废水处理工艺

   焦化废水是在煤高温干馏、煤制焦炭、煤气净化、化工产品精制与收回过程中发作的高浓度、难降解、有毒的工业废水〔1〕。其成分首要取决于原煤性质、碳化温度、生产工艺、煤气净化工艺、焦化产品收回工序和办法等要素〔2〕。

焦化废水损害巨大，含有酚类化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物、多环芳香族化合物、脂肪族化合物等有机污染物〔3〕。多环芳烃和杂环化合物难以降解，而且仍是强致癌有机物。酚类化合物属原型质毒物，不仅损害农作物生长，影响动物繁衍，还严峻威胁人类健康。氨氮是水体中的营养素，是水体中的首要耗氧污染物，可导致水富营养化现象发作〔4〕。

目前国内对焦化废水首要选用活性污泥法和混凝沉积法联合处理，在处理设备运转杰出的状况下出水COD一般到达100~150 mg/L，氨氮到达5~15mg/L，均能到达《污水归纳排放规范》（GB 8978—1996）二级排放规范。但随着新的《炼焦化学工业污染物排放规范》（GB 16171—2012）施行，炼焦化学污水直接排放规范将于2015年进一步进步至COD 80 mg/L、氨氮10 mg/L，原有生化处理方法现已不能满意新规范的要求。另一方面，行业内普遍推行干熄焦工艺使得本来用于熄焦的焦化废水无处消纳。归纳多方要素，很多焦化企业迫切需求一种能够完成焦化废水深度处理并回用的老练技能。

笔者以某焦化企业全膜法处理焦化废水及回用的实践工程为渠道，探讨了全膜法对焦化废水的深度处理及回用，旨在为该技能的推行供给技能支持。

1 废水水质、水量及处理要求
 
该焦化企业坐落河北唐山工业园区，年产焦炭180万t，该厂原有A2/O活性污泥法处理体系处理该厂焦化废水及日子污水，外排水量约70 m3/h，归纳考虑后断定深度处理及回用工程规划水量为100 m3/h。规划出水水质履行《工业循环冷却水处理规划规范》（GB 50050—2007）规则的工业循环冷却水水质规范，规划进、出水水质如表 1所示。

2 废水深度处理及回用工艺计划
 
2.1 工艺流程的断定
 
目前关于焦化废水的深度处理工艺首要有生化法、物理吸附法、化学絮凝法、高档氧化法、膜分离法等组合工艺〔5〕，从实验成果及工程实践来看各有利弊。笔者依据进水水质及出水水质要求，断定该废水首要特征为COD、硬度、含盐量比较高，所以处理该废水合适选用膜分离法处理工艺。因为纳滤技能在去除水中二价盐和硬度方面有较大优势，因而选用超滤+纳滤+反渗透为核心的全膜法处理工艺。

2.2 工艺流程介绍
 
工艺流程如图 1所示。

图 1 工艺流程

生化体系出水进入深度处理体系调理池，调理水质和水量后经泵进步进入砂滤设备去除悬浮物，产水进入砂滤产水池。砂滤产水进步后经过自清洗过滤器进入超滤设备去除胶体等污染物，超滤产水进入超滤产水池。在超滤产水进步的一起投加复原剂、阻垢剂、非氧化性杀菌剂，经过高压泵增压进入纳滤体系去除硬度、二价盐离子等污染物，纳滤产水进入纳滤产水池。在纳滤产水进步的一起投加阻垢剂、非氧化杀菌剂，经高压泵增压后进入反渗透体系进一步去除离子等污染物，反渗透产水进入回用水池待用。砂滤、超滤反洗水经反洗水池调理后进入生化体系混凝反响池，在体系内循环处理。为进步体系收回率，对反渗透浓水进行二次过滤，进一步削减体系外排水量。

3 首要体系及规划参数
 
3.1 砂滤体系
 
选用接连清洗砂滤设备首要是为了去除悬浮物，该设备运用砂滤产水及压缩空气混合作用，完成不停机接连洗砂的意图。经过操控调理洗砂水量和压缩空气进气量完成较好的洗砂作用。该砂滤器2用1备，单台产水量70 m3/h，直径3 000 mm，石英砂粒径选用1.0~2.0 mm。产水自流进入砂滤产水池，洗砂水进入超滤反洗水池。

3.2 超滤体系
 
为避免砂滤设备跑砂影响后续体系，设置自清洗过滤器保护膜设备。该过滤器选用定时或者定压差的方法对滤网进行清洗。滤网选用全不锈钢材质，过滤精度为50 μm。为完成接连产水，超滤设备共设置3台，2用1备。单台产水量50 m3/h。膜元件选用日本旭化成公司的UNA-620A共84支，膜通量为36 L/（m2·h），产水周期设定为30 min，产水周期内完成气水联合反洗、正冲等工序。产水进入超滤产水池，浓水进入砂滤产水池进行循环。膜外表污染物经过反洗水及化学清洗进入反洗水搜集池，该池污水经过生化二次沉积构成污泥外排体系。

3.3 纳滤体系
 
为完成接连产水纳滤设备共设置3台，2用1备，单台产水量43 m3/h。膜元件选用美国GE公司DK8040F算计234支，膜通量为16.9 L/（m2·h）。每台纳滤设备前设置保安过滤器1台，用以保护膜元件，滤芯选用大通量折叠滤芯，过滤精度5 μm。为进步收回率，纳滤设备选用一级四段摆放，段间设有增压泵弥补压力损耗，各段均设有压力检测和流量检测仪表完成全过程监控。纳滤产水进入纳滤产水池，浓水进入纳滤浓水池供厂内熄焦、备煤、抑尘等。

3.4 反渗透体系
 
为完成接连产水反渗透设备共设置3台，2用1备，单台产水量34 m3/h。膜元件选用美国DOW公司抗污染膜元件BW30FR-365算计162支，膜通量为18.5 L/（m2·h）。每台反渗透设备前设置保安过滤器1台，用以保护膜元件，滤芯选用大通量折叠滤芯，过滤精度5 μm。反渗透设备选用一级三段摆放，段间设有增压泵弥补压力损耗，各段均设有压力检测和流量检测仪表完成全过程监控。反渗透产水进入回用水池，浓水进入反渗透浓水池进行二次处理。

3.5 浓水反渗透体系
 
因为体系膜设备浓水量较大，为进步体系收回率，规划对反渗透浓水进行再收回。设置浓水反渗透设备2台，1用1备，单台产水量9.5 m3/h。膜元件选用美国DOW公司抗污染膜元件BW30FR-365算计36支，膜通量为15.6 L/（m2·h）。每台浓水反渗透设备前设置保安过滤器1台，滤芯选用大通量折叠滤芯，过滤精度5 μm。浓水反渗透设备选用一级两段摆放，段间设有增压泵弥补压力损耗，各段均设有压力检测和流量检测仪表完成全过程监控。浓水反渗透产水进入回用水池，浓水进入终究浓水池。

3.6 清洗及加药体系
 
项目依据水质状况规划加药设备有：阻垢剂加药设备、非氧化性杀菌剂设备、复原剂加药设备、加酸设备。

从理论上猜测纳滤设备对二价离子去除率较高，但因为项目来水硬度较大，硫酸钙、氟化钙有显着结垢倾向，因而在纳滤设备、反渗透设备及浓水反渗透设备均设有阻垢剂加药点，在实践运转中纳滤设备阻垢剂投加量操控在4 mg/L，反渗透设备阻垢剂投加量操控在2 mg/L，浓水反渗透设备阻垢剂投加量操控在3 mg/L。

项目生化体系出水温度一般在25 ℃左右，加之来水条件易于繁殖微生物，因而体系规划投加非氧化性杀菌剂，选用管路定时投加与水池大剂量冲击投加相结合，极大下降膜体系微生物污染的危险。

为避免膜元件被氧化，在纳滤进水管路设置复原剂投加点，一起在反渗透进水也设置投加点备用，投加量依据氧化复原电位主动调整加药量。复原剂可选用亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠。

项目水质硬度较大，结垢倾向比较显着，因而在纳滤进水规划加酸点投加盐酸，依据来水状况调理膜设备进水pH，一般调整在6.0~6.5之间。

因为膜体系不可避免存在膜元件污染导致产水量下降的状况发作，因而规划超滤清洗设备和膜化学清洗设备。其间，超滤依据膜元件特性，实施周期产水周期清洗的运转方法。每天进行一次EFM清洗，每月进行一次CIP清洗，两种清洗共用1套清洗设备。纳滤、反渗透及浓水反渗透设备的化学清洗依据运转数据改变挑选恰当时刻进行清洗，一般在3个月左右进行1次。

3.7 操控体系
 
选用PLC上位机+手动双操控形式，超滤因为运转周期较短，仅有主动运转形式，其他膜设备均可由手动+主动双形式完成设备的起动、运转、运转间冲刷、停机、停机冲刷等工序。其他水泵起、停，阀门开闭均可在上位机操作，流量、液位、温度、pH、电导率等参数完成上位机显现、记载、报警、打印等功能。

4 运转作用
 
体系自2012年6月调试结束至今，依据运转数据从污染物去除作用和体系收回率两方面查核实践运转作用。

4.1 污染物去除作用
 
体系回用水用于循环水补水，经过比照《工业循环冷却水处理规划规范》（GB 50050—2007），终究产水各项目标均优于规范要求，成果如表 2、表 3所示。

4.2 设备及体系收回率
 
对砂滤清洗水、超滤反洗水、膜体系清洗水及其他杂排水均进行收回，经过生化体系二次处理，然后完成了较高的收回率，成果如表 4所示。

5 效益剖析
 
人工费0.65元/t，电费1.85元/t，药剂费0.92元/t，运转总成本算计3.42元/t。本地工业用水价格约为5.85元/t，完成经济效益2.43元/t。

6 结论与主张
 
经过该工程的调试、投运以及盯梢数据标明，全膜法工艺在焦化废水的深度处理及回用上有杰出应用远景，工艺计划可行，设备组合合理，出水水质远优于《炼焦化学工业污染物排放规范》（GB 16171—2012）和《工业循环冷却水处理规划规范》（GB50050—2007）的要求。

膜体系的杰出运转需求留意以下几点：

（1）微生物污染。从体系进水开端要留意杀菌剂是否有用投加，应将接连投加和冲击式投加组合运用，一起关于各中间水池定时进行灭菌处理。关于杀菌剂可在DPNPA类和异噻唑啉酮类中定时替换以避免呈现抗药性的状况。

（2）膜体系清洗。关于各膜体系的清洗要求，要依据膜元件厂商的清洗规范和实践运转状况及时调整，呈现污堵痕迹时应赶快查明原因，避免呈现污染严峻导致膜通量急剧下降直至不可恢复的状况发作。

（3）当来水硬度较高时，应适当进行加酸调整 pH至6.0~6.5左右，可使结垢危险极大下降，一起也下降了阻垢剂的用量，进步经济效益。

（4）对水源的监控应及时、精确。在调试期间应适当添加要点水质项意图检测频率，以避免突发性改变导致膜体系的不可逆损害。

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