焦化废水膜法深度处理的开工调试和过程控制

摘要：科技的进步，促进工业建设得到快速发展。焦化行业是一种耗水量大，废水量大且水质复杂的行业。不仅含有多环芳烃化合物、酚类化合物等有毒有害的有机污染物外，还含有氨、硫等无机污染物，众所周知氨氮是水体中的营养物质，大量的营养物质进入水体会造成富营养化，水中氧量降低，水生植物和动物的大量死亡等。因此焦化废水的直接排放不但对自然环境造成危害，也会对人类的身体健康造成威胁。本文就焦化废水膜法深度处理的开工调试和过程控制展开探讨。

关键词：焦化废水；膜法深度处理；再生水；过程控制

引言

焦化废水作为一种高污染、高浓度、难降解且有毒有害的工业废水，在我国工业废水排放总量中约占2%，废水产生量较大。焦化废水污染物成分复杂，主要包括酚、氰化物、氨氮、硫氰化物、萘、喹啉、吡啶、蒽、油等，目前一般采用常规预处理及生化法进行处理，出水可达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中的二级排放标准。随着《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171—2012）的强制实施及环保要求的逐步提高，对于焦化废水的处理不再局限于达标排放，而是寻求相对经济、更为生态及资源化的回用技术，以提高焦化厂的水资源重复利用率。膜分离技术以运行稳定、处理效率高、操作简单、无二次污染等优点，成为时下焦化废水深度处理的研究热点之一，但其也存在膜污染难以解决、化学清洗频繁、浓水处置复杂等弊端。

1 完整的焦化废水处理工艺流程

根据进水水质特点和出水水质要求，污水生化处理工艺采用了“AA1/O1-A2/O2工艺”的两级生物脱氮工艺，辅以沉淀池、混合反应、生物流化床等物化处理措施；对生化出水进行高级氧化处理和回用处理，采用了“臭氧紫外光接触氧化+软化澄清+多介质过滤器+超滤+反渗透”的处理工艺。完整的焦化废水处理工艺流程包括5个阶段。第1阶段是预处理阶段，焦化废水进入除油池，上部浮油进入轻油池后定期外运，池底重油定期排放，其他废水经过均合池进入旋流反应器后进入初次沉淀池。当生化系统异常时，废水进入事故池，待系统恢复后由事故池进入均和池。第2个阶段为生化处理阶段。来水经过厌氧吸水井、厌氧池、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、混合反应池、混凝沉淀池后，进入第3个阶段氧化处理阶段。生化出水进入臭氧紫外光接触氧化池、软化澄清池后，进入第4阶段——深度处理回用阶段，经过过滤器、多介质过滤器、超滤装置、超滤产水池、反渗透装置后，部分进入反渗透产水池后产品水外，部分进入臭氧紫外光接触氧化池、浓水池后浓水外运。第5个阶段是初次沉淀池、一段、二段沉淀池剩余污泥池和混凝沉淀池污泥，全部进入污泥浓缩池、叠螺脱水机进行处理，然后泥饼外运。

2 煤化工废水深度处理的方法

一般煤化工废水深度处理的方法主要可以分为物理化学处理方法、生物处理方法和膜技术处理方法三类，（1）物理化学法主要是以活性炭吸附技术、过滤技术、混凝沉淀等为基础，根据水质的不同，选择不同的工艺及工艺组合。物化法受水质波动影响较小，且工艺简单及运行稳定的特点，但是只能作为焦化废水的预处理，仅能去除焦化废水中悬浮物、油类、硬度等污染物，还无法达到排放标准。（2）生物处理法主要是以活性污泥法为基础，通过不同工艺的组合对水中的有机物、氨氮、悬浮物等具有一定的去除效果。在国家倡导“零排放”的政策下，制定了更为严格的排放标准，将排放标准中的COD从＜150mg/L提高到＜80mg/L，氨氮从＜15mg/L提高到＜10mg/L，仅仅采用生化处理已无法达到排放标准。（3）膜分离技术是通过选择性透过膜将水与污染物分离，随着排放标准的提高，水资源的匮乏，全膜法被提出作为焦化废水的深度处理以达到回用的目的。

微滤能够降低水中的悬浮物含量及一些大分子有机物，纳滤可以去除大部分的有机物及二价离子等，反渗透作为脱盐技术是目前使用最为广泛、成熟的一项技术。本文针对某一焦化厂，论述全膜法在焦化废水深度处理回用上的应用。

3 膜法系统的开工调试和过程控制

3.1 膜系统加药设备调试、清洗管路的冲洗

膜系统加药设备主要包括超滤膜EFM清洗使用的次氯酸钠投加装置，反渗透膜进水使用的还原剂投加装置、阻垢剂投加装置、非氧化性杀菌剂投加装置，化学清洗用的酸、碱投加装置。每套药剂投加装置均包括加药箱和加药管线，为了杜绝堵塞对膜系统造成的影响，运行前都需要用除盐水进行冲洗。清洗管路时主要利用超滤、反渗透的清洗装置进行冲洗。冲洗需要使用大量除盐水，设计加药装置和清洗装置的补水来源均是反渗透的产水，而调试初期无自产的除盐水，因此调试前需提前考虑冲洗用所需除盐水的来源。

3.2 反渗透膜系统仪表安装调试

反渗透进水管路上安装在线电导率仪、浊度仪、pH计、氧化还原电位仪。电导率仪检测进水电导率指标，再结合产水电导率指标可以判断反渗透膜的脱盐率。浊度仪主要检测系统进水浊度，浊度高容易加速膜的堵塞。氧化还原电位仪主要检测系统的氧化还原电位，避免因还原剂投加量不足，造成膜被氧化。各种仪表作用都非常关键，使用前需校对。

3.3 膜清洗系统

在进水中存在各种形式可导致膜表面污染的物质，膜元件受到无机盐垢、微生物、胶体颗粒和不溶性的有机物质的污染，污染物的沉积导致产水量的下降，因此在设计膜系统的同时要考虑清洗装置。根据微滤膜元件的性质，设计反洗的同时还要考虑每天进行一次EFM清洗，每个月一次CIP清洗，两种清洗方式可采用一套清洗装置。纳滤、浓水纳滤、反渗透、浓水反渗透采用一套化学清洗装置，一般6个月清洗1次，可根据产水量、压差、产水电导率等因素调整清洗周期。

3.4 超滤装置、反渗透装置

超滤装置作为反渗透装置的预处理装置，为反渗透装置提供浊度＜0.2NTU、SDI＜3的进水，在降低反渗透装置的化学清洗频率、延长反渗透膜的使用寿命及保障反渗透系统的稳定运行等方面起到保安作用。反渗透装置作为二级脱盐装置，可将废水中剩余的溶解盐、胶体、有机物等去除。

3.5 膜法系统的运行程序调试及联动试车

膜法系统的运行程序调试需要使用膜系统进水，考虑到前端工序焦化废水水质暂时还达不到进膜的水质要求，为了减少膜堵塞和加快调试进度，一方面利用生产新水来进行膜系统调试，另一方面加快前端焦化废水的处理，使之达到进膜的水质条件。然后，逐步用焦化废水替换生产新水，实现焦化废水膜系统的全线贯通。在调试过程中，原设计是将多介质反洗水、超滤正洗、反洗排水、反渗透冲洗、清洗排水引入前端软化池，但是考虑到进水硬度不高，软化池未投加熟石灰和PAM药剂，若直接进入软化池，再经过膜系统，将会造成对膜系统的污堵。因此，将上述排水改为进入生化后的生物流化床，进行混凝加药处理，臭氧深度处理后再进入膜系统，有利于保证进膜的水质。

3.6 纳滤系统

焦化废水成分较复杂，其进水COD绝大组分的分子量介于150～100000，因此要求纳滤膜具有较强的有机污染耐受能力。纳滤系统共设2套，纳滤系统进水按照70m3/h设计，采用GE膜共计408支，为提高整个系统的回收率，本系统采用四段流程结构设计，即“一级三段+浓水纳滤”的排列形式。每套纳滤系统前都单独设置保安过滤器，过滤精度5μm。纳滤系统为一级三段，一二段间设置段间增压泵，二三段间设置段间回流泵，纳滤系统的回收率达到70%～85%。

结语

随着膜技术的应用，采用全膜法处理焦化废水或其他工业污水经进一步推广，水处理效果、经济效果会大幅度提高。同时，水资源的严重匮乏，焦化废水复杂性，同时“零排放”的执行标准，迫使焦化厂或其他化工厂的废水需要进行深度处理。焦化厂废水处理站出水经本工艺深度处理后，产品水可直接作为生产新水回用，降低了厂区新水耗量，减少了污染物排放总量，具有显著的经济效益和环境效益。