北极星

搜索历史清空

  • 水处理
您的位置:环保水处理工业废水技术正文

AO/OAO/ Fenton 两级生物法处理工业园区内焦化废水

2019-06-20 14:54来源:《中国给水排水》作者:韩小刚关键词:焦化废水处理工业园区难降解工业废水收藏点赞

投稿

我要投稿

摘 要: 针对某市工业园区 5 000 m3 / d 焦化废水处理出水水质难以稳定达标的问题,首次采用“前端各厂 AO 预处理—后端园区 OAO + Fenton 深度处理”的工艺模式,极大地提高了系统抗冲击能力,保障工业园区内焦化厂熄焦用水稳定达标。工程调试运行表明,两级生物处理模式解决了焦化废水生物系统易冲击问题,最终出水 COD、NH4+- N、TN 分别降至 20 ~ 30、< 2、< 10 mg /L,去除率分别高达 99% 、98% 、95% 。同时,出水 COD、NH +4 - N、TN、TP、氰化物、硫化物、挥发酚、油类均优于《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB 16171—2012) 直排标准,并达到膜前标准,为焦化废水零排放奠定了基础。

关键词: 焦化废水; 两级生物处理; 硝化反硝化; 抗冲击能力

焦化废水是一种典型的有毒/难降解工业废水,是煤在高温干馏、煤气净化和副产品回收和精制过程中产生的,除含有高浓度的氨、氰化物、硫氰化物、氟化物等无机污染物外,还含有酚类、吡啶、喹啉、多环芳烃( PAHs) 等有机污染物[1 - 2]。目前,工程中焦化废水 处 理 工 艺 主 要 有 AO[3]、AO - 接触氧化、OAO[4]、AOAO[5]等。金涛等[6]通过工程改造表明,采用 AO 工艺处理焦化废水,COD 和 NH4+- N 去除率分别达到 94. 7% 和 97% 。李欢等[7]采用 AOO 工艺处理焦化废水,出水 NH4+- N 降至 5 mg /L 以下,COD 及 TN 去除效果较差。因受煤质、炉顶温度和蒸氨工艺影响,焦化废水水质水量极不稳定,生化处理易受冲击,导致熄焦水无法长期稳定达标,大量有毒有害污染物随着熄焦过程排放到大气环境。某焦化工业园区 5 000 m3 / d 污水集中处理项目,首次提出“前端各厂 AO 预处理—后端园区 OAO + 深度处理”模式,具有较强的抗冲击负荷能力,彻底解决了工业园区内 5 家焦化厂熄焦水稳定达标问题,为焦化废水零排放奠定基础。

1 工程概况

某市工业园区内现有 5 家焦炭生产企业,设计年产焦炭 550 × 104 t,每年排放近 200 × 104 m3 高浓度含酚、含硫氰化物、含氮的焦化废水。5 家焦化厂生产废水污水厂已建成,因水量波动及管理等问题,出水水质无法达到国家相关标准( 见表 1) ,故统一建设园区污水处理厂。

1.jpg

2 工程设计方案


2. 1 设计水量和水质

工程设计规模为 5 000 m3 / d,主要用于集中处理预处理后的焦化废水。依据《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB 16171—2012) 直排标准,设计进、出水水质见表 2。

2.jpg

2. 2 工艺流程


采用两级处理模式,前端各厂预处理后废水排入园区污水处理厂进行深度处理,工艺流程如图 1所示。各焦化厂原水经前端生化预处理,进入园区调节池,经一级好氧处理去除部分 COD 及氨氮,出水进入缺氧池反硝化脱除总氮,由调节池分流部分进入缺氧或投加适量葡萄糖提供反硝化碳源,再经二级好氧进一步脱除残留污染物。残留难生物降解污染物经原位吸附池和强化 Fenton 氧化池加以去除,为保证熄焦池水质达标,出水最后经活性炭吸附塔后回至各焦化厂熄焦。

3.jpg

2. 3 主要处理单元设计


2. 3. 1 前端各厂预处理系统

利用前端各焦化厂生化 AO 处理系统,主要流程为 调 节 池 ( 2000 m3 ) /AO ( 4000m3 ) /二沉池( 500 m3) ,为园区深度处理做预处理,去除废水中抑制硝化及反硝化菌属生长的 SCN 、酚类、CN 等,提高整个焦化废水处理系统的抗冲击能力。

2. 3. 2 园区深度处理系统

① 调节池及事故池

调节池主要对 5 家焦化厂预处理后的废水进行收集,并调节水质水量。设计尺寸为 40 m × 30 m ×6. 5 m,有效容积为 7 000 m3,钢筋混凝土结构,共 1座。配有提升泵3 台( 1 用2 备) ,Q = 300 m3 / h,P =210 kPa,N = 22 kW。另设有事故池 1 座,尺寸为 45m × 37 m × 6. 5 m,有效容积为 1 000 m3

② 一级好氧池和一级沉淀池

一级好氧池共 2 座,设计尺寸为 35 m × 12 m ×6. 5 m,有效容积为 5 000 m3,钢筋混凝土结构,推流式运行,水力停留时间为 24 h,配有可提升式硅橡胶膜微孔曝气管。配罗茨鼓风机,Q = 30 m3 /min,P =6. 5 kPa,N = 45 kW,2 用 1 备。

一级沉淀池 1 座,设计尺寸为 20 m × 4. 1 m,有效容积为 800 m3,表面负荷为 0. 83 m3 /( m2·h) ,配备有中心传动刮泥机,直径为 20 m,线速度为 3m /min,减速机功率为 0. 75 kW; 配污泥回流泵,Q =300 m3 / h,P = 210 kPa,N = 22 kW,1 用 2 备,污泥回流至好氧首端,回流比为 50% 。

③ 二级缺氧池和二级好氧池

二级缺氧池 1 座,主要进行反硝化脱氮,设计尺寸为 20 m × 17 m × 6. 5 m,有效池容为 4 000 m3,停留时间为 20 h,钢筋混凝土结构,配有水下搅拌器 4套,功率为 7. 5 kW。配有碳源储罐以及碳源投加计量泵 2 台( 1 用 1 备) ,向缺氧池投加适量碳源。

二级好氧池 1 座,设计尺寸为 20 m × 13 m ×6. 5 m,有效池容为 3 000 m3,停留时间约 14 h,钢筋混凝土结构,配有可提升式硅橡胶膜微孔曝气管,曝气与一级好氧曝气由鼓风机房共同提供。

④ 二级沉淀池

二级沉淀池 1 座,设计尺寸为 20 m × 4. 1 m,有效容积为 800 m3,表面负荷为 1. 04 m3 /( m2·h) ,配备有中心传动刮泥机,直径为 20 m,线速度为 3m /min,减速机功率为 0. 75 kW; 配污泥回流泵,Q =300 m3 / h,P = 210 kPa,N = 22 kW,1 用 2 备,污泥回流至二级缺氧首端,回流比为 100% 。

⑤ 原位吸附池和强化 Fenton 氧化池

原位吸附池主要通过投加适量净水剂,去除部分 COD 以及 SS,设计尺寸为 4 m × 8 m × 4 m,停留时间为 45 min,钢筋混凝土结构。配有 4 台搅拌机,功率为 3 kW; 溶药池尺寸为 5 m × 4 m × 6 m; 净水剂储罐容积为 15 m3,螺杆泵 3 台,功率为 1. 5 kW,流量为 2 m3 / h,1 用 2 备; 硫酸储罐容积为 10 m3,计量泵 3 台( 2 用 1 备) ,流量为 125 L / h。强化 Fenton 氧化池设计尺寸为 4 m × 8 m × 4m,停留时间为 45 min,钢筋混凝土结构。配 4 台搅拌机,功率为 3 kW; 溶药池尺寸为 5 m × 4 m × 6 m;催化剂储罐容积为 15 m3,螺杆泵 3 台( 1 用 2 备) ,功率为 1. 5 kW,流量为 2 m3 / h; 双氧水储罐容积为10 m3,计量泵 2 台( 1 用 1 备) ,流量为 125 L / h; 硫酸储罐容积为 20 m3,计量泵 3 台( 2 用 1 备) ,流量为 125 L / h; 液碱储罐容积为 15 m3,计量泵 3 台( 2用 1 备) ,流量为 125 L / h。

⑥ 原位吸附和强化 Fenton 氧化沉淀池

原位吸附及强化 Fenton 氧化沉淀池的设计尺寸及参数参照二级沉淀池。

⑦ 可再生活性炭吸附塔

可再生活性炭吸附塔主要强化去除水体中残留的污染物,是焦化废水处理系统最后一道保障。设计塔高为22 m,底面积为10 m2,流速为8 m / h,不锈钢结构,共 3 座。进水方式为下进上出,四周进水,防止短流。配有化工泵 4 台( 2 用 2 备) ,Q = 170

m3 / h,P = 500 kPa,N = 22. 8 kW。

⑧ 污泥浓缩池

污泥经浓缩后送往压滤机房进行脱水处理,包括生化系统剩余污泥、原位吸附池和强化 Fenton 氧化池产生的化学污泥。设计尺寸为 20 m × 5. 9 m,共 1 座,钢筋混凝土结构。配叠螺式污泥脱水机及附属设备,处理量为 20 m3 / h,出泥含水率为 80% ,共 3 台( 1 用 2 备) 。

3 调试与运行效果

为满足工业园区内 5 家焦化企业正常生产熄焦用水量,园区需在 1 个月内将处理量由最初的 1 000m3 / d 提升至 5 000 m3 / d。由于前端 5 家企业生化系统对 COD 具有一定去除能力,对氨氮及总氮脱除效果较差,焦化废水进入园区污水厂后,COD 去除负荷较低,氨氮及总氮去除负荷较高。调试过程中,园区一级好氧污泥回流比为 50% ,二级好氧污泥至缺氧回流比为 100% 。

3. 1 日处理量提升及硝化负荷分配

园区生化段 COD 去除负荷较低,主要受到硝化负荷的限制。针对焦化废水硝化负荷的工程数据较为缺乏的问题,水量提升前,经批量试验评价园区一段、二段的污泥硝化负荷分别为 15. 98、21. 24kgNH 4+ - N / h。调试后,处理量为 4 000 m3 / d 时,一段、二段污泥硝化负荷分别提升至 35. 33、33. 35kgNH4+- N / h。以试验数据为基础,指导工程中硝化负荷的提升,结果见图 2、3,可见该方法可以快速提升水量以及硝化负荷且保持硝化效果稳定。

4.jpg

3. 2 COD、NH 4+ - N 去除效果

系统对 COD、NH4+ - N 的去除效果分别见图 4、5。如图 4 所示,强化 Fenton 出水 COD 已降至 60 ~70 mg /L,去除率达 97% 以上,再经活性炭出水后COD 低至 20 ~ 30 mg /L,去除率高达 99% 。如图 5所示,园区二段二沉池出水氨氮长期保证在 6 mg /L以下,活性炭出水稳定在 2 mg /L 以下,去除率达98% 。园区污水厂回水至各焦化厂熄焦用水 COD、NH 4+ - N 可以满足熄焦池水标准,降低熄焦过程中产生的挥发性有机物,提高焦炭品端 5 家污水厂遇到多次冲击,前端响,但园区污水厂依旧稳定运行。

5.jpg

6.jpg1.jpg

3. 3 反硝化总氮去除效果


总氮去除效果见图 6。

7.jpg

硝化调试完成后,水量主要进入一段好氧池,如图 5 所示,NH 4+ - N 在一段好氧基本降解完成,在二段缺氧池进行反硝化,无需增加硝化液回流管线。生物脱氮过程中,COD ∶ TN = 4 ~ 6 无需外加碳源,但本工程碳源不足,需要投加一定碳源。如图 6 所示,脱氮稳定后,园区二沉池出水总氮在 30 mg /L 以下,基本稳定在 20 mg /L,最终活性炭出水总氮在 10mg /L 以下,脱氮效率在 95% 以上。

3. 4 最终出水水质

调试完成后,随机抽取 3 天园区最终出水水质,平均值如表 3 所示。从表 3 中数据可以看出,园区出水水质均远低于《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB 16171—2012) 直排标准,且满足工程设计标准。

8.jpg

4 结语


工业园区内焦化废水“前端各厂预处理—后端园区深度处理”两级处理出水指标均满足《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB 16171—2012) ,处理效果稳定良好,奠定了焦化废水零排放基础。

参考文献:

[1] Lim B R,Hu H Y,Fujie K. Biological degradation and chemical oxidation acteristics of coke-oven wastewater[J]. Water,Air,Soil Pollut,2003,146( 1 /4) : 23 - 33.

[2] Gu Qiyuan,Sun Tichang,Wu Gen,et al. Influence of carrier filling ratio on the performance of moving bed biofilm reactor in treating coking wastewater [J].Bioresour Technol,2014,166: 72 - 78.

[3] 刘伟,游海,姚嫚,等. AO 和 OAO 工艺对焦化废水处理效果的比较[J]. 燃料与化工,2012,43( 1) : 55 - 56,Liu Wei,You Hai,Yao Man,et al. Comparison of AO and OAO processes on coking effluent treatment effect[J].

Fuel & Chemical Processes,2012,43( 1) : 55 - 56,58( in Chinese) .

[4] 易欣怡,韦朝海,吴超飞,等. O/H/O 生物工艺中焦化废水含氮化合物的识别与转化[J]. 环境科学学报,2014,34( 9) : 2190 - 2198.

Yi Xinyi,Wei Chaohai,Wu Chaofei,et al. Identification and transformation of nitrogen compounds in coking wastewater during O/H/O biological treatment process[J]. Acta Scientiae Circumstantiae,2014,34 ( 9 ) :2190 - 2198( in Chinese) .

[5] 李媛媛,潘霞霞,邓留杰,等. A/O1 /H/O2 工艺处理焦化废水硝化过程的实现及其抑制[J]. 环境工程学报,2010,4( 6) : 1231 - 1237.

Li Yuanyuan,Pan Xiaxia,Deng Liujie,et al. Achievement and inhibition of nitrification in coking wastewater treatment by A/O1 /H/O2 processes[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering,2010,4 ( 6) : 1231 - 1237( in Chinese) .

[6] 金涛,陈迪勤,冯卫强. 焦化废水处理工程优化改造及运行[J]. 中国给水排水,2015,31( 16) : 85 - 87.

Jin Tao,Chen Diqin,Feng Weiqiang. Optimized reconstruction and operation of coking wastewater treatment engineering[J]. China Water & Wastewater,2015,31( 16) : 85 - 87( in Chinese) .

[7] 李欢,陶若虹,孙斌,等. 焦化废水处理工程设计实例及运行效果[J]. 中国给水排水,2018,34 ( 4) : 97 -101.

Li Huan,Tao Ruohong,Sun Bin,et al. Case study on design and operation of a coking wastewater treatment project[J]. China Water & Wastewater,2018,34 ( 4) :97 - 101( in Chinese) .


原标题:AO/OAO/ Fenton 两级生物法处理工业园区内焦化废水
投稿与新闻线索:电话:0335-3030550, 邮箱:huanbaowang#bjxmail.com(请将#改成@)

特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。

焦化废水处理查看更多>工业园区查看更多>难降解工业废水查看更多>