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焦化废水深度处理技术及工艺现状

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-12-10     浏览次数:528

北极星环保网讯:摘要:我国的焦化废水的处理一直是废水处理行业的一大难题。虽然目前已经有一些焦化废水处理的工程,但是实际运行过程中均存在一些问题,譬如水质不达标、系统运行不稳定等。产生焦化废水的行业一般用水量都很大,如果焦化废水处理可以提升废水水质至回用目的,则既达到了环保要求,同时又产生一定的经济效益。

焦化废水是煤焦化过程产生的废水,含有高浓度的酚类、苯系物、杂环化合物、多环化合物等有机污染物,并且高盐、高氨氮,是一类难处理的工业废水。焦化废水的处理对于钢铁企业减少污水排放量和新水用量,提高废水循环利用率具有重要的意义。随着国家对焦化废水的管理日趋严格,传统的“预处理+生化处理”工艺很难满足排放或回用要求,因此对焦化废水的深度处理势在必行。

一、焦化废水深度处理技术

我国目前焦化废水处理通常为包括氨水脱酚、氨气蒸馏、终冷水脱氰等的一级处理以及以活性污泥法及其强化方法为主的二级处理。随着环保要求的日益严格及水资源短缺矛盾的突出,对于焦化废水深度处理技术方法的研究及水回用方式的研究显得极为重要。目前,焦化废水深度处理的技术主要包括:膜分离技术、混凝沉淀法、吸附法、高级氧化(Fenton氧化、O3氧化、催化湿式氧化、电催化等)以及生物化学法。

1、膜分离技术。膜分离技术的核心是膜,其分离方法主要利用膜的选择透过性,驱动力主要包括压力差、浓度差及电位差。膜分离是微滤、超滤、纳滤、反渗透、气体分离、渗透汽化、渗析和电渗析等一系列膜分离技术的总称。膜分离技术作为一种新型的流体分离单元操作技术,与传统的分离技术相比具有能耗低,节能明显,无二次污染,经济效益高,分离效率高,设备体积小,占地面积小,维护工作量少,可靠度高,操作简单等方面的优点。近年来,膜分离技术取得了巨大的发展,并且有着广泛的应用领域。针对焦化废水,目前主要采用(超滤+反渗透)的双膜法进行处理,其反渗透产水达到工业循环冷却水回用的水质标准。但是,由于反渗透过程中只是将污染物质浓缩而不是从根本上去除,因此还需要解决反渗透浓缩液的去向问题,目前具有一定应用局限性。

2、絮凝沉淀法。混凝沉淀法作为一种水处理或净化过程中常用物化方法,其原理是在废水中加入一定量的混凝剂,使废水中难以沉淀或过滤的污染物通过物理或化学作用使其集结成较大的颗粒,从而达到分离的目的。目前,常用的无机絮凝剂包括聚合硫酸铝(PFS)、聚合氯化铝(PAC),常用的有机絮凝剂为聚丙酰胺(PAM)。目前有一些新的絮凝剂的开发利用,例如研究了不同絮凝剂处理焦化废水的效果,发现高铁酸钠具有优异的脱色、脱除CODCr性能。对于絮凝法深度处理焦化废水,絮凝剂不同,脱除效果差别很大。因此,开发低廉高效无二次污染的絮凝剂是关键。

3、吸附法。吸附法是一种利用多孔性吸附剂吸附废水中污染物质,使废水得到净化处理的方法。目前常用的吸附剂包括活性炭、沸石、粉煤灰、果壳等。例如比较了沸石和活性炭对焦化废水深度处理的效果。研究表明,沸石对残余氨氮去除效果好,而活性炭对于难降解的有机物具有很好的吸附去除效果。还有针对生化处理后的焦化废水采用煤质炭、果壳炭和椰壳炭处理,可使出水COD达到100mg/L以下,煤质炭最适合用于回用工艺,并进行了(混凝+活性炭)处理二级生化后的焦化废水,可以达到出水COD<50mg/L的效果。该作者指出,混凝预处理可以降低活性炭有机负荷,利于形成生物活性炭,延长活性炭使用时间。

以及用颗粒活性炭以及树脂对二级生化后的焦化废水进行处理研究,主要以挥发酚和COD作为评价指标,COD及挥发酚脱除效率较高,并且经过对比活性炭与树脂后发现,活性炭具有更大的吸附容量,更加适合用于焦化废水生化出水的深度处理。虽然吸附法对焦化废水处理效果较好,但是吸附剂再生具有一定困难。

4、高级氧化法。高级氧化方法主要是通过不同的方法,产生具有强氧化性的羟基自由基(˙OH),再利用其强氧化性将废水中的难生物降解有机物降解为可生化的有机物质或小分子物质,甚至直接转化为CO2和H2O的过程,主要包括芬顿氧化、臭氧催化氧化、电催化氧化、催化湿式氧化法等。芬顿氧化法是采用过氧化氢为氧化剂,利用亚铁离子的催化作用产生羟基自由基。许多学者研究了芬顿氧化技术对焦化废水的深度处理,可以有效降低COD,并且结合絮凝沉淀法,更好地去除COD及色度。臭氧催化氧化是以臭氧为氧化剂,利用各种催化剂(例如氧化铝为载体负载金属离子)的催化作用产生羟基自由基。电催化氧化过程是通过阳极反应直接降解有机物,或通过阳极反应产生羟基自由基(˙OH)、臭氧一类的氧化剂降解有机物,这种降解途径使有机物分解更加彻底,不易产生毒害中间产物。虽然高级氧化技术以其高效、对COD无选择性等优点受到重视,已经在焦化废水深度处理过程中做了许多研究,但是其运行成本相对较高。

二、焦化废水深度处理工艺现状

1、国内焦化废水处理工艺现状。目前,国内焦化废水处理工艺较多,生化处理阶段采用的工艺主要有A/O、A2/O、A/O2和A2/O2,而且大部分企业采用了混凝沉淀、活性炭吸附、生物氧化、高级氧化、膜分离等焦化废水深度处理技术,处理后的废水多数回用于湿熄焦、高炉冲渣、煤厂抑尘、转炉煤气洗涤水和除尘水、烧结混料等,少数回用于钢厂循环冷却水和锅炉补充水。

A/O是研究最早的焦化废水生化处理工艺,安钢、宣钢、三钢的焦化废水处理采用“A/O+混凝沉淀”工艺。安钢采用该工艺后,出水指标可以达到原国家二级排放标准,出水回用于高炉冲渣、泡渣补充水和湿法熄焦补充水;宣钢在混凝沉淀后又增加了催化氧化过滤装置和气浮净化系统,出水可以达到中水系统进水要求,取代工业水作为循环水的补充水;三钢采用该工艺后,出水指标可以达到国家一级排放标准。

为了提高焦化废水的处理效果,人们在A/O工艺的基础上开发了A2/O生化处理工艺,该工艺运行稳定,对氮和磷具有较好的去除效果,是目前国内焦化废水处理应用最为广泛的生化工艺。

A/O2即短程硝化-反硝化工艺,也称节能型生物脱氮工艺,根据焦化废水处理过程分为前置反硝化(A/O/O)和后置反硝化(O/A/O)。武钢、杭钢、南昌钢铁、湘钢、重钢、攀钢的焦化废水处理主体工艺为O/A/O+HSB高效微生物+混凝沉淀,出水指标可以达到原国家一级排放标准;邢钢、邯钢、唐钢采用的是桑德环保公司的SDN(A/O/O)焦化废水处理工艺,工艺流程包括预处理、生物处理、深度处理和污泥处理四个工段,出水可以达到原国家一级排放标准。2011年,宝钢对其一、二、三期焦化废水脱氮工艺进行了后置反硝化改造,并在生物脱氮后增加了混凝沉淀+砂滤工艺,出水可以满足原国家一级排放标准。

包钢的焦化废水处理采用的是研发的Q-WSTN工艺(A2/O2),脱氮反应器采用了生物膜和活性污泥共存的复合反应器,处理后出水达到二级排放标准。鞍钢与中科院过程所合作建成的三期焦化废水处理,采用的A2/O2+高效混凝+多介质过滤+臭氧多相催化氧化+曝气生物滤池的处理工艺,其出水COD低于100mg/L,氨氮低于10mg/L,出水总氰低于0.2mg/L。

参考文献:

[1]周超.双膜法处理回用焦化废水的中试研究.2012

[2]金章茂.旭化成超滤膜特征及在钢铁和焦化废水处理方面的应用.2015

[3]张燕玲.昆钢采用微波技术处理焦化废水.2016

原标题:焦化废水深度处理技术及工艺现状

 
 
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