焦化廢水是煤干餾及煤氣冷卻中產(chǎn)生出來的廢水和焦化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水(如煤氣終冷水、粗笨分離水、焦油、粗笨等精制過程中及其它場合產(chǎn)生的廢水,其成分復(fù)雜,含有大量的酚類、聯(lián)苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機(jī)污染物,還含有氰、無機(jī)氟離子和氨氮等有毒有害物質(zhì),污染物、色度高,對(duì)環(huán)境危害大。國內(nèi)的焦化廠普遍采用生化法對(duì)經(jīng)蒸氨、脫酚預(yù)處理的焦化廢水進(jìn)行處理,且80%以上采用普通生化法,常見的工藝有A/O、A2/O、OAO等。經(jīng)過處理后,焦化廢水可以用于濕法熄焦,不存在外排問題,一些焦化企業(yè)的污水處理不達(dá)標(biāo)問題被掩蓋。但隨著國家環(huán)保形勢的日益嚴(yán)峻,焦化廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高,全社會(huì)對(duì)焦化廢水的處理越來越重視,另外隨著國家倡導(dǎo)干法熄焦及節(jié)約水資源,原本焦化廢水用于濕法熄焦,也變得不可實(shí)現(xiàn)。焦化廢水沒有出路,進(jìn)行深度處理甚至“零排放”迫在眉睫。而焦化廢水深度處理過程中采用何種預(yù)處理工藝,成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)一種有效、穩(wěn)定的預(yù)處理工藝直接關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的穩(wěn)定運(yùn)行,從而節(jié)約能耗、降低成本。
1、焦化廢水水質(zhì)分析
通過調(diào)查國內(nèi)幾個(gè)焦化廠生化出水情況,總結(jié)分析如下表1。
而筆者也多次采集河北某焦化廠焦化廢水生化出水進(jìn)行分析,綜合水質(zhì)指標(biāo)見表2。
從以上表格1、2數(shù)據(jù)可以看出,焦化廢水成分復(fù)雜,含有大量難降解物質(zhì)和有毒有害物質(zhì)、通過傳統(tǒng)生化工藝,有機(jī)物難以徹底去除、其中,通過曹臣等人在對(duì)焦化廢水生化出水中COD的組成及類型做的詳細(xì)分析,反映了生化出水中懸浮組分、膠體組分、溶解性COD的組成及比例,同時(shí)也說明了焦化廢水深度處理的難度。另外,焦化廢水出水色度往往很高,水質(zhì)波動(dòng)也比較大。而為了增強(qiáng)生化效果,生化系統(tǒng)中往往還需要添加1:1的稀釋水,而稀釋水質(zhì)通常為循環(huán)外排水或者生活污水,這就造成生化出水中鈣離子也比較高,另外根據(jù)原煤的性質(zhì),焦化廢水中可能含有大量F離子。這些無機(jī)離子對(duì)生化系統(tǒng)影響較小,但對(duì)深度處理的影響較大。
綜合分析:焦化廢水生化出水COD含有難以生化的大分子、疏水性有機(jī)物、膠體等,這些對(duì)深度處理過程中反滲透膜產(chǎn)生嚴(yán)重污染,是深度處理中最難解決的問題。另外,焦化廢水生化階段為增加生化效果,一般采用循環(huán)水外排水作稀釋,從而造成生化出水鈣、F濃度高,這些無機(jī)離子在深度處理過程中容易形成CaSO4、CaF2結(jié)垢,嚴(yán)重影響深度處理濃縮倍數(shù),而且鈣與有機(jī)物的復(fù)合也會(huì)加速對(duì)膜的污染。
常規(guī)深度處理方案中如果沒有根據(jù)該廢水特點(diǎn),采取有效的預(yù)處理工藝,要么無法克服膜污染的問題,反滲透系統(tǒng)清洗頻率過高,膜使用壽命短,或者水的回收率沒有辦法做高,要么運(yùn)行費(fèi)用太高,設(shè)備投資大。(見圖1)
2、預(yù)處理工藝
2.1 針對(duì)有機(jī)物堵膜采取的預(yù)處理工藝
2.1.1 針對(duì)有機(jī)物堵膜預(yù)處理思路
為了防止有機(jī)物堵膜,一般需要采用高級(jí)氧化法作為預(yù)處理,而采用高級(jí)氧化,往往有兩種思路,第一種思路時(shí),就是徹底去除廢水中的有機(jī)物,而另外一種方法,只是對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行“改性”,將一些容易堵反滲透膜的有機(jī)物通過某種方式改性,變成一些不易堵膜的小分子有機(jī)物,其中COD值并沒有改變或者改變很小,而只是出于降低膜的污染風(fēng)險(xiǎn)。第一種方式,往往運(yùn)行費(fèi)用及投資都比較高,而且要徹底去除廢水中有機(jī)物幾乎不可能。而采用第二種方式,不僅投資低,而且運(yùn)行成本也極低。筆者正是基于這種思路,經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)并結(jié)合多套工程案例,開發(fā)出了一套基于焦化廢水深度處理預(yù)處理設(shè)備:LEM電化學(xué)設(shè)備。
2.1.2 LEM電化學(xué)設(shè)備原理
其原理為:系統(tǒng)通過電化學(xué)的氧化還原反應(yīng),改變水體中有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu),LEM電化學(xué)系統(tǒng)整合氧化、吸附、絮凝、氣浮、固液分離等多種預(yù)處理手段進(jìn)行處理破壞,降低了后續(xù)反滲透堵膜的風(fēng)險(xiǎn)。
2.1.3 LEM電化學(xué)設(shè)備與其它預(yù)處理工藝比較
LEM電化學(xué)設(shè)備對(duì)焦化廢水中的COD去除率達(dá)到25%~40%,通過電化學(xué)的方式對(duì)焦化廢水中COD進(jìn)行“改性破壞”,可以大大降低后續(xù)反滲透膜污堵的情況。而傳統(tǒng)工藝采用投加絮凝劑的方式,需要增加絮凝劑配置裝置,其投資高,絮凝劑捕捉面積小,去除COD能力有限,同時(shí)操作時(shí)絮凝劑中帶入的雜質(zhì)造成堵塞和泵的磨損,增加操作和維修成本,筆者將LEM電化學(xué)與其它除有機(jī)物預(yù)處理工藝進(jìn)行對(duì)比如下表3。
2.1.4 LEM電化學(xué)設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)
相對(duì)于一般的物理、化學(xué)處理手段而言,開發(fā)的LEM電化學(xué)裝置其優(yōu)勢在于
1)整合氧化、吸附、絮凝、氣浮、固液分離等多種預(yù)處理手段,比傳統(tǒng)分置式的工藝流程大大縮短,也極大節(jié)省了系統(tǒng)占地;
2)采用電源控制手段實(shí)現(xiàn)水體的污染控制,可根據(jù)水體中污染含量高低選取不同的電壓、電流,操作靈活,水質(zhì)適用范圍廣;
3)由電極所產(chǎn)生的氫氧化物絮凝活性強(qiáng),吸附效率高;形成的絮體大而密實(shí),不會(huì)發(fā)生回溶;
4)對(duì)處理水體的pH范圍和堿度適應(yīng)性廣,寬容度大;
5)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,操作自動(dòng)化程度高;
6)產(chǎn)生污泥量少,固廢處理費(fèi)用低。
2.2 針對(duì)無機(jī)物堵膜采取的預(yù)處理工藝
2.2.1 防止無機(jī)物堵膜的必要性
焦化廢水深度處理,必定關(guān)心系統(tǒng)的回收率,而進(jìn)水中Ca2+、F離子都比較高,假設(shè)系統(tǒng)回收率做到90%,即10倍濃縮,濃縮水中Ca2+、F含量為原水中的10倍,再加上廢水中含有SO42-,在深度處理過程中一定會(huì)形成CaSO4、CaF2結(jié)垢,而這兩種垢一旦形成,對(duì)膜將是破壞性損傷,所以必須經(jīng)過預(yù)處理去除。
2.2.2 防止無機(jī)物堵膜方法及原理
比較常見的除硬方法,主要包括雙堿法、離子交換樹脂法等,雙堿法適合硬度比較高的廢水,而離子交換樹脂法,因吸附容量有限,以及水中其他離子干擾,甚至引起樹脂中毒從而失去吸附能力,比較適合低硬度廢水的除硬,而且離子交換樹脂法,需要用鹽或者酸、堿再生,再生水中含有大量的氯化鈣,處理的難度比較大。與雙堿法比較,離子交換樹脂法,只是將硬度轉(zhuǎn)移,而不是像雙堿法一樣形成CaCO3的固體。所以除硬,建議還是用“雙堿法”,為此,筆者開發(fā)出一種針對(duì)焦化廢水深度處理預(yù)處理除硬設(shè)備:ALS加速反應(yīng)器。
其中工作原理:
2.2.3 ALS加速反應(yīng)器的技術(shù)特點(diǎn)
ALS加速反應(yīng)器的先進(jìn)之處在于能包容較大范圍、極大濃度的鈣硬、總硬,還能去除水中的F、SiO2,并且能徹底消除后續(xù)反滲透的污堵,提高反滲透的回收率。
與傳統(tǒng)的石灰軟化器相比,ALS加速反應(yīng)器通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到較高的上升流速,使反應(yīng)器中能保持較高的晶種濃度,從而更有效、更充分地加速反應(yīng)的進(jìn)行,也減小了設(shè)備體積與占地。ALS加速反應(yīng)器去除硬度的同時(shí),能有效地使結(jié)晶發(fā)生在小具體表面,使晶體不斷長大,不但利于沉降、壓濾,而且能完全消除析出的小顆粒物因?yàn)槎伦∧た祝斐刹豢赡娴哪の鄱?,而這個(gè)正是其他深度處理膜工藝失敗的主要原因。也就是說,ALS加速反應(yīng)器作為深度處理的預(yù)處理,能夠有效消除膜工藝的某些弊端。(見圖2)
3、工程案例
該焦化企業(yè)位于河北石家莊,年產(chǎn)焦炭約100萬噸,該廠生化系統(tǒng)原有O-A-O活性污泥法處理系統(tǒng)處理,該廠焦化廢水及生活污水,外排水量約75m3/h。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表2,設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T12145-2016)的表2鍋爐給水質(zhì)量要求如表4。
3.1 工藝流程
整個(gè)系統(tǒng)回收率為90%。(見圖3)
3.2 運(yùn)行效果
該焦化廢水深度處理系統(tǒng)采用LEM電化學(xué)裝置、ALS加速反應(yīng)器裝置作為反滲透膜的預(yù)處理工藝,自2017年12月運(yùn)行至今,膜系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、清洗頻率大于一個(gè)月,回用水指標(biāo)合格。以下是LEM電化學(xué)裝置、ALS加速反應(yīng)器裝置實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)(表5、表6)。
3.3 整個(gè)項(xiàng)目效益分析
整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)行后,人工費(fèi):0.68元/t,電費(fèi):1.75元/t,藥劑費(fèi):2.06元/t,直接運(yùn)行總成本合計(jì):4.49元/t。膜折舊及LEM電化學(xué)極板折舊:1.32元/t,整個(gè)系統(tǒng)總運(yùn)行成本:5.81元/t,本地工業(yè)取水、排水價(jià)格合計(jì)約為7.65元/t,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益1.84元/t。較傳統(tǒng)工藝,至少節(jié)約30%~50%的運(yùn)行能耗。
4、結(jié)論與建議
文章主要是通過對(duì)焦化廢水的水質(zhì)進(jìn)行分析,并分析了焦化廢水深度處理中預(yù)處理工藝選擇的主要注意事項(xiàng)及設(shè)計(jì)思路,通過結(jié)合實(shí)際工程案例,采用LEM電化學(xué)裝置作為預(yù)處理工藝選擇中避免有機(jī)物堵膜,采用ALS加速反應(yīng)器作為預(yù)處理工藝選擇中避免無機(jī)物堵膜。從而保證整個(gè)焦化廢水深度處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、投資低、能耗小。為焦化廢水深度處理預(yù)處理推薦的工藝。( >
如需要產(chǎn)品及技術(shù)服務(wù),請(qǐng)撥打服務(wù)熱線:13659219533
選擇陜西博泰達(dá)水處理科技有限公司,你永遠(yuǎn)值得信賴的產(chǎn)品!
了解更多,請(qǐng)點(diǎn)擊jintianmj.com