焦化廢水是在煉焦過程中產(chǎn)生的一種污染物濃度高、組分復(fù)雜、難降解有機(jī)物多的有機(jī)廢水。焦化廢水處理普遍采用以活性污泥法為核心的生化處理工藝，但是生化出水COD指標(biāo)很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，為了穩(wěn)定達(dá)到鋼鐵行業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，生化出水還需進(jìn)行深度處理。目前，已經(jīng)應(yīng)用于焦化廢水處理生產(chǎn)實(shí)踐的深度處理方法主要有膜法處理、芬頓氧化、臭氧催化氧化和次氯酸鈉氧化等方法。
山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司焦化廢水處理單元是新建焦?fàn)t工程的配套水處理系統(tǒng)，出水指標(biāo)必須達(dá)到最新的新建企業(yè)指標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。為了達(dá)到上述指標(biāo)，該公司采用了目前焦化廢水處理工藝流程最長、出水指標(biāo)最嚴(yán)格的一套焦化廢水處理工藝。
1、焦化廢水處理工藝
1.1 完整的焦化廢水處理工藝流程
根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和出水水質(zhì)要求，污水生化處理工藝采用了“AA1/O1-A2/O2工藝”的兩級(jí)生物脫氮工藝，輔以沉淀池、混合反應(yīng)、生物流化床等物化處理措施;對(duì)生化出水進(jìn)行高級(jí)氧化處理和回用處理，采用了“臭氧紫外光接觸氧化+軟化澄清+多介質(zhì)過濾器+超濾+反滲透”的處理工藝。
完整的焦化廢水處理工藝流程包括5個(gè)階段。第1階段是預(yù)處理階段，焦化廢水進(jìn)入除油池，上部浮油進(jìn)入輕油池后定期外運(yùn)，池底重油定期排放，其他廢水經(jīng)過均合池進(jìn)入旋流反應(yīng)器后進(jìn)入初次沉淀池。當(dāng)生化系統(tǒng)異常時(shí)，廢水進(jìn)入事故池，待系統(tǒng)恢復(fù)后由事故池進(jìn)入均和池。第2個(gè)階段為生化處理階段。來水經(jīng)過厭氧吸水井、厭氧池、一段缺氧池、一段好氧池、一段沉淀池、二段缺氧池、二段好氧池、二段沉淀池、生物流化床、混合反應(yīng)池、混凝沉淀池后，進(jìn)入第3個(gè)階段氧化處理階段。生化出水進(jìn)入臭氧紫外光接觸氧化池、軟化澄清池后，進(jìn)入第4階段——深度處理回用階段，經(jīng)過過濾器、多介質(zhì)過濾器、超濾裝置、超濾產(chǎn)水池、反滲透裝置后，部分進(jìn)入反滲透產(chǎn)水池后產(chǎn)品水外，部分進(jìn)入臭氧紫外光接觸氧化池、濃水池后濃水外運(yùn)。第5個(gè)階段是初次沉淀池、一段、二段沉淀池剩余污泥池和混凝沉淀池污泥，全部進(jìn)入污泥濃縮池、疊螺脫水機(jī)進(jìn)行處理，然后泥餅外運(yùn)。
焦化廢水經(jīng)過生化處理、臭氧氧化處理后，再進(jìn)行超濾、反滲透雙膜處理，出水達(dá)到除鹽水標(biāo)準(zhǔn)，用作煤氣凈化冷卻塔補(bǔ)水。工藝流程如圖1所示。
2、膜法系統(tǒng)的開工調(diào)試
膜法系統(tǒng)的開工調(diào)試內(nèi)容主要包括：超濾、反滲透膜元件的安裝;超濾、反滲透加藥設(shè)備的調(diào)試，超濾、反滲透清洗管路的沖洗;針對(duì)反滲透膜進(jìn)水，pH測定儀、濁度儀、電導(dǎo)率儀和氧化還原電位儀表的安裝及校正;超濾膜前自清洗過濾器、反滲透膜前保安過濾器的安裝調(diào)試以及電動(dòng)閥門的安裝和調(diào)試;超濾、反滲透運(yùn)行程序的調(diào)試;達(dá)到進(jìn)膜要求的焦化廢水通過超濾、反滲透膜處理后達(dá)標(biāo)回用。
上述調(diào)試內(nèi)容如果統(tǒng)籌安排，將會(huì)極大地提高膜系統(tǒng)調(diào)試效率，縮短調(diào)試時(shí)間。
2.1 膜系統(tǒng)加藥設(shè)備調(diào)試、清洗管路的沖洗
膜系統(tǒng)加藥設(shè)備主要包括超濾膜EFM清洗使用的次氯酸鈉投加裝置，反滲透膜進(jìn)水使用的還原劑投加裝置、阻垢劑投加裝置、非氧化性殺菌劑投加裝置，化學(xué)清洗用的酸、堿投加裝置。每套藥劑投加裝置均包括加藥箱和加藥管線，為了杜絕堵塞對(duì)膜系統(tǒng)造成的影響，運(yùn)行前都需要用除鹽水進(jìn)行沖洗。清洗管路時(shí)主要利用超濾、反滲透的清洗裝置進(jìn)行沖洗。沖洗需要使用大量除鹽水，設(shè)計(jì)加藥裝置和清洗裝置的補(bǔ)水 >
2.2 反滲透膜系統(tǒng)儀表安裝調(diào)試
反滲透進(jìn)水管路上安裝在線電導(dǎo)率儀、濁度儀、pH計(jì)、氧化還原電位儀。電導(dǎo)率儀檢測進(jìn)水電導(dǎo)率指標(biāo)，再結(jié)合產(chǎn)水電導(dǎo)率指標(biāo)可以判斷反滲透膜的脫鹽率。濁度儀主要檢測系統(tǒng)進(jìn)水濁度，濁度高容易加速膜的堵塞。氧化還原電位儀主要檢測系統(tǒng)的氧化還原電位，避免因還原劑投加量不足，造成膜被氧化。各種儀表作用都非常關(guān)鍵，使用前需校對(duì)。
2.3 膜法系統(tǒng)的運(yùn)行程序調(diào)試及聯(lián)動(dòng)試車
膜法系統(tǒng)的運(yùn)行程序調(diào)試需要使用膜系統(tǒng)進(jìn)水，考慮到前端工序焦化廢水水質(zhì)暫時(shí)還達(dá)不到進(jìn)膜的水質(zhì)要求，為了減少膜堵塞和加快調(diào)試進(jìn)度，一方面利用生產(chǎn)新水來進(jìn)行膜系統(tǒng)調(diào)試，另一方面加快前端焦化廢水的處理，使之達(dá)到進(jìn)膜的水質(zhì)條件。然后，逐步用焦化廢水替換生產(chǎn)新水，實(shí)現(xiàn)焦化廢水膜系統(tǒng)的全線貫通。在調(diào)試過程中，原設(shè)計(jì)是將多介質(zhì)反洗水、超濾正洗、反洗排水、反滲透沖洗、清洗排水引入前端軟化池，但是考慮到進(jìn)水硬度不高，軟化池未投加熟石灰和PAM藥劑，若直接進(jìn)入軟化池，再經(jīng)過膜系統(tǒng)，將會(huì)造成對(duì)膜系統(tǒng)的污堵。因此，將上述排水改為進(jìn)入生化后的生物流化床，進(jìn)行混凝加藥處理，臭氧深度處理后再進(jìn)入膜系統(tǒng)，有利于保證進(jìn)膜的水質(zhì)。
3、膜系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行過程中的常見問題和解決方法
3.1 產(chǎn)水量很少，反滲透無法運(yùn)行
調(diào)試期內(nèi)，1#反滲透遇到了一段產(chǎn)水量很少，二、三段產(chǎn)水量基本沒有的情況，反滲透無法運(yùn)行。原因有以下兩點(diǎn)：進(jìn)水水質(zhì)超標(biāo)，膜堵塞嚴(yán)重;反滲透膜進(jìn)氣，系統(tǒng)存在氣阻現(xiàn)象。筆者對(duì)超濾產(chǎn)水池水質(zhì)進(jìn)行全分析，并且進(jìn)行污堵指數(shù)SDI的檢測，結(jié)果均合格，因此排除了進(jìn)水水質(zhì)超標(biāo)的原因。接著，將1#反滲透膜進(jìn)行一次化學(xué)離線清洗，清洗后再次開啟，產(chǎn)水量恢復(fù)正常。
3.2 保安過濾器壓差上漲快，濾芯更換周期短
1#反滲透調(diào)試運(yùn)行期間，僅運(yùn)行4d左右，筆者發(fā)現(xiàn)保安過濾器壓差增加較快，拆開后發(fā)現(xiàn)濾芯表面附著很多白色固體雜質(zhì)。經(jīng)分析，其主要是無機(jī)物，無機(jī)物含量高達(dá)80%。實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果表明，出現(xiàn)白色物質(zhì)的主要原因是系統(tǒng)pH較高，產(chǎn)生了堿性物質(zhì)沉淀。反滲透進(jìn)水pH剛開始要求控制在7.5～8.5，但是前端流化床液體藥劑投加后出水pH=5左右，在軟化池加堿回調(diào)pH，pH值變?yōu)?～8，pH越高，產(chǎn)生的白色絮狀沉淀越多，越堵塞保安過濾器。
為了解決上述問題，調(diào)試人員停止投加流化床液體藥劑，使用固體藥劑和聚鋁藥劑搭配，并且停止在軟化池添加液堿回調(diào)pH，摸索最佳的pH控制條件，濾芯上未出現(xiàn)上述沉淀物質(zhì)[3]。
在后來運(yùn)行過程中，過濾芯上又出現(xiàn)白色沉淀，原因是多介質(zhì)進(jìn)水管道上投加了次氯酸鈉，也使進(jìn)膜的pH值增加，生成了沉淀，堵塞濾芯。停止投加次氯酸鈉后，再次更換濾芯時(shí)未發(fā)現(xiàn)白色沉淀。
3.3 進(jìn)膜水質(zhì)對(duì)超濾、反滲透膜的影響
3.3.1 超濾膜運(yùn)行的影響因素
超濾膜的工藝運(yùn)行參數(shù)主要有運(yùn)行周期、膜的反洗技術(shù)參數(shù)(包括時(shí)間間隔、反洗時(shí)間等)、消毒劑的投加劑量以及過濾溫度等。
超濾前，正洗時(shí)間1min，反洗+氣洗時(shí)間1min，循環(huán)清洗時(shí)間3min。超濾每天進(jìn)行一次EFM清洗，清洗對(duì)于降低和穩(wěn)定膜運(yùn)行壓差作用比較關(guān)鍵。超濾運(yùn)行溫度控制在35℃以下。夏天氣溫較高，菌藻容易滋生，可以根據(jù)實(shí)際情況在多介質(zhì)進(jìn)水管線上投加次氯酸鈉。
3.3.2 反滲透運(yùn)行的影響因素
反滲透進(jìn)水管線上有進(jìn)水電導(dǎo)率儀、進(jìn)水濁度儀、ORP儀，溫度、pH儀。反滲透進(jìn)水管線上投加還原劑、阻垢劑、非氧化性殺菌劑。影響反滲透運(yùn)行的主要因素有壓力、溫度、進(jìn)水含鹽量等。進(jìn)水含鹽量增加，進(jìn)水壓力增加，通量就會(huì)降低。進(jìn)水溫度控制在25～35℃。ORP控制在300以內(nèi)。pH值控制在6～7較合適。
4、結(jié)語
山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司焦化廢水超濾反滲透膜法深度處理系統(tǒng)從膜元件的安裝調(diào)試到焦化廢水經(jīng)過深度處理達(dá)標(biāo)，整個(gè)過程經(jīng)過了22d時(shí)間。超濾產(chǎn)水率為90%，反滲透產(chǎn)水率為70%～75%。但是由于焦化廢水成分復(fù)雜，受多種因素的影響，進(jìn)膜的COD等指標(biāo)存在波動(dòng)，超濾一般壓差超過0.1MPa，進(jìn)行離線化學(xué)清洗，清洗周期為2月1次。反滲透膜清洗周期為1月1次。反滲透保安過濾器濾芯更換較為頻繁。下一步將從穩(wěn)定進(jìn)膜水質(zhì)條件、提高混沉效果、降低進(jìn)水濁度等方面著手，努力減少濾芯更換頻次，延長膜的清洗周期。( >
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