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综述|这些年 焦化废水的那些深度处理技术及比较

北极星水处理网  来源:工业水处理  作者:邢林林等  2017/3/2 9:56:50  我要投稿  

北极星水处理网讯:焦化废水是煤焦化过程产生的废水,主要包括剩余氨水、煤气终冷污水、化工产品精制过程产生的污水等。剩余氨水中含有高浓度的氨、酚、氰化物以及油类等,是焦化废水的主要来源。它与煤气终冷的直接冷却水、粗苯加工过程的直接蒸汽冷凝分离水、精苯加工过程的直接蒸汽冷凝分离水、焦油精制加工过程的直接蒸汽冷凝分离水、洗涤水等含有酚、氰、硫化物和油类的废水一起称为酚氰废水。该废水不仅水量大而且成分复杂,是炼焦工业中的典型难处理废水。如未作说明,后续所提到的焦化废水指酚氰废水经蒸氨、脱酚处理后的废水。

焦化废水中的有机污染物含量高,脱酚处理后COD仍高达1 500~4 500 mg/L,挥发酚为300~500 mg/L,挥发氨为100~250mg/L,氰化物为 5~15 mg/L。焦化废水中的有机物主要为酚类、苯系物、杂环化合物、多环化合物等。其中酚类化合物含量最高,包括苯酚、邻甲基酚、对甲基酚、二甲基酚等;苯系及其衍生物包括苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽、菲、苯并芘等;杂环化合物包括喹啉、吡啶、吲哚、咔唑、呋喃、噻吩等。焦化废水含盐质量浓度可达数千mg/L,其中无机物主要包括氨氮、硫酸根、氯离子、碳酸(氢)根、硫氰酸根、含氰化合物(氰化物和亚铁氰化物)、硫离子等。高含盐特别是高氨氮,对微生物细菌活性有很强的抑制作用,会给生物脱氮增加难度。焦化废水可生化性较差,BOD5/COD一般为0.28~0.32。再加上水质变化大,对生化系统有冲击,因此焦化废水的生化处理难度加大,当前采用的“预处理+生物处理”工艺很难满足处理要求,对焦化废水进行深度处理势在必行。目前,焦化废水深度处理技术可分为生化法和物化法两大类。

1.生化法

1.1 曝气生物滤池

曝气生物滤池(BAF)在焦化废水深度处理中主要应用在常规生化处理(如A/O、A2/O)之后。如孙丰英等采用缺氧、好氧两级升流式曝气生物滤池(UBAF)对某焦化厂二级生化出水进行深度处理,结果表明,在最佳实验条件下,出水COD和氨氮分别达到《污水综合排放标准》(GB8987—1996)的二级和一级排放标准(下文中如提到排放标准不做说明时均指此国标)。BAF技术在焦化废水深度处理中已有工程应用。山东兖矿国际焦化有限公司对酚氰废水采用了A/O-BAF的处理工艺,其中BAF对COD和氨氮的去除率分别为20%和50%,处理出水达到国家一级排放标准的要求。BAF前增加混凝气浮可有效去除污水中的悬浮物,进而可提高曝气生物滤池的运行周期,减少反冲洗次数。

1.2 膜生物反应器

膜生物反应器(MBR)在焦化废水深度处理中也用在常规生化处理之后,起到生化后处理和反渗透预处理的双重作用。本钢70m3/h的焦化废水处理项目采用的是“A/O+MBR”工艺,当生化进水COD<2 000 mg/L时,经MBR处理后出水COD ≤ 85mg/L,BOD5 ≤ 20 mg/L[L1]。Wentao Zhao等在A2/O工艺后接MBR进行了焦化废水的深度处理研究,结果表明,MBR处理高效稳定,废水的急性毒大大降低;膜污染主要由污泥上清液的胶体成分造成,物理清洗可去除膜表面的颗粒物,但长期运行造成的严重膜污染只能由化学清洗来消除。

在传统生化处理后直接加MBR或BAF对焦化废水进行深度处理,处理效果有时并不理想,这是因为焦化废水经过HRT长达数十至上百小时的生化处理后,出水中可生物降解的有机物浓度很低,可生化性很差。因此可在BAF或MBR前增加高级氧化等工艺来提高废水的可生化性。

2.物化法

2.1 混凝

混凝作为焦化废水生化处理的后续处理工艺可进一步去除COD、总氰化物、总悬浮物。卢建杭等的研究表明,焦化废水中有机物的混凝去除机理主要是络合沉降和絮体吸附,被混凝去除的主要是易在氢氧化物絮体上吸附或具有络合基团且无空间位阻的有机物。赖鹏等在采用Fe2(SO4)3对焦化废水生化出水进行混凝处理时发现,络合沉降、络合吸附和吸附是主要的混凝机理;前两者主要存在于弱酸性到中性条件下,吸附则主要存在于碱性条件下;混凝主要去除水中中等分子质量、疏水性的有机物,对亲水性有机物几乎没有作用。

目前国内焦化厂采用的混凝剂主要是聚合硫酸铁(PFS),并采用聚丙烯酰胺(PAM)作为助凝剂。此外,一些新型混凝剂也得到研究和应用。田颖等采用一种高度聚合的无机混凝剂M-180处理包钢焦化废水生化出水,发现M-180混凝反应快,产生的沉淀体密度大,下沉速度快,去除COD、色度的效率高,其处理效果与原水pH、COD含量有关。

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