丹阳一体化焦化厂废水处理设施承重力强

丹阳一体化焦化厂废水处理设施承重力强

当前，全球都面临着水资源短缺、水质恶化的严峻形势，水污染问题成为当今世界面临的重要环境问题之一。我国人均水资源占有量仅为0.24万m³，只有世界上人均占有量的1/4，属世界十二个贫水国家之一，所以加强对新污染源的控制，改善老污染源处理条件，才能从根本上改变我国水质恶化的现状。今天，跟大家介绍的是焦化废水处理。

　　焦化废水处理一直是国内外污水处理领域的一大难题。废水中污染物组成复杂，含有挥发酚、多环芳烃和氧硫氮等杂环化合物，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。目前，焦化废水处理一般要经过预处理、二级处理和深度处理后才可能达标排放。焦化废水的预处理技术有：厌氧酸化法、气浮法、混凝沉淀法；二级处理方法很多，有生物化学法、物理法、化学法、以及物理-化学法等；焦化废水深度处理技术有化学氧化法、折点氯化法、絮凝沉淀辅以加氯法、吸附过滤辅以离子交换法等。但目前的方法是焦化废水经隔油池、二级气浮池除油后进行多段曝气生物处理，再经氧化塘或吸附法深度处理后排放。1、废水来源

　　焦化废水是炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收过程中，产生含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水，是一种高CODcr、高酚值、高氨氮且很难处理的一种工业有机废水。其主要来源有三个：一是剩余氨水，它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水，其水量占焦化废水总量的一半以上，是焦化废水的主要来源；二是在煤气净化过程中产生出来的废水，如煤气终冷水和粗苯分离水等；三是在焦油、粗苯等精制过程中及其它场合产生的废水。2 、废水特点

　　焦化废水所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。焦化废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物，砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物。难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。

　　焦化废水的水质因各厂工艺流程和生产操作方式差异很大而不同。一般焦化厂的蒸氨废水水质如下：CODcr3000－3800mg／L、酚600－900mg／L、氰10mg／L、油50－70mg/L、氨氮300mg/L左右。如果CODcr按3500mg／L计，氨氮按280mg/L计，则每吨焦炭最少可产生0.65kgCODcr和0.05kg氨氮，全国机焦产量为7000万吨，则每年可产生45500吨CODcr和3500吨氨氮，如果污水不处理，将对环境造成多么大的污染。3 、废水处理方式

　随着水处理技术的发展及国家政策对于大部分工业水利用率的要求提高，多数企业为满足生产需要，降低用水成本，采取了许多节水措施，提高重复利用率，使外排水的盐度及其他有机污染物浓度提高。同时近几年，我国环保要求逐渐提高，对外排水的含盐量提出要求，各地方相关政策也已出台，使高盐废水的需求逐渐加强。

　　1、不同行业高盐废水特点分析

　　工业上高盐废水一般为循环排污水、离子交换酸碱再生废水、中水回用RO浓水或脱硫废水等。这类废水含有大量的Cl-，SO42-，Na+，Ca2+，Mg2+等，利用污水回用的浓水还含难降解有机污染物，处理过程较为复杂。目前主要行业的废水水质有如下特点。

　　1.1 煤化工高盐废水

　　煤化工高含盐废水水质具有以下特点：

　　①盐分高且成分复杂，杂质离子组分较多;

　　②COD含量比较高;

　　③含有一些容易结垢的离子，比如硬度及可溶性硅;

　　④不同项目采用不同的主工艺，废水组分多变，水质不确定性比较大。

　　1.2 电厂脱硫废水

　　火电厂脱硫废水主要来源于湿法脱硫(FGD)工艺产生的废水，主要特点是高悬浮物，高盐度(高氯根、高硫酸根)高腐蚀性、高硬度、及含有部分重金属，且水质波动大。

　　1.3 炼油及石化行业废水

　　炼油及石化行业废水属于难处理废水，其水质特点是高COD、高氨氮，高无机盐，部分油脂、酚类、硫化物及部分含汞废水。

　　1.4 制药行业废水

　　废水特点：成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，特别是生化性很差，且间歇排放，难处理。

　　2、工业废主要膜处理技术介绍

　　实现工业高盐废水需要系统的解决方案，首先一般通过物理或化学的预处理方法，实现悬浮物、胶体及一般易结垢离子的去除，再通过膜处理工艺实现淡水的回用，同时达到废水减量的目的，最后浓缩液通过蒸发结晶等工艺最终实现废水的目的。本文主要对目前常用的膜处理工艺展开介绍。

　　按照膜过滤孔径分离，常用膜技术可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透等。按照过滤压力及最终浓缩倍数来分，废常用的反渗透又可进一步分为低压反渗透(类如BWRO)、中压反渗透(海水膜SWRO)，高压反渗透(HPRO或DTRO)等。同时目前市场上还有(电渗析)ED、正渗透(FO)等技术已应用于高放行业。因其使用范围不同，针对不同的工况，其组合式的设计项目上已有广泛应用。

　　2.1 微滤及超滤技术

　　微滤(MF)：又称为微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛分过程，在静压差作用下滤除0.1～10μm的微粒，微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过，但会截留住悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。

　　超滤(UF)：能截留0.002～0.1μm之间的大分子物质和蛋白质。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过，同时将截留下胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。

　　微滤、超滤技术一般用于反渗透膜或其它膜浓缩技术的的前处理，主要用于去除来水中的SS及胶体等，目前煤化工废水项目上已有将药剂软化与微滤或超滤结合使用的技术，可实现废水中硬度的去除达到100mg/L以下，出水硅控制在10mg/L以下，有效减少后续膜浓缩工艺的结垢风险。

　　2.2 纳滤(NF)技术

　　纳滤(NF)最早被称为疏松反渗透，操作区间介于反渗透和超滤之间。对一价盐的去除率为20%～50%，但对CODcr及二价盐的去除率高达90%以上。

　　纳滤膜的一个很大特性是膜本体带有电荷，这是它在很低压力下具有较高除盐性能和截留相对分子质量为数百的物质，也可脱除无机盐的重要原因。在高盐废水处理工艺中，纳滤技术可用于去除绝大多数的Ca2+，Mg2+，SO42-等易结垢离子，同时其特殊的膜表面电荷及孔径使它比反渗透更耐COD的污堵，因此可用于反渗透的预处理，以降低结垢离子对RO膜的污染。同时因纳滤膜对二价离子的高截留性(对于硫酸根的截留可达98%及以上)，目前在部分高盐废水中用于分离硫酸根及氯离子，实现水中氯化钠的回收。已有电厂脱硫废水采用通过软化预处理(混凝+微滤)+膜浓缩处理(NF+DTRO)+蒸发结晶干燥技术，制成纯度为97.5%的袋装氯化钠，作为工业盐销售，实现了脱硫废水的资源化回收利用。通过纳滤的选择性过滤实现分盐的技术在高盐废水资源化的应用将会越来越多。

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2.3 高效反渗透HERO技术

　　高效反渗透是一种在常规反渗透基础上开发的新工艺，其原理是通过药剂软化预处理+离子交换技术，去除来水中的硬度，再经过脱气塔去除水中的二氧化碳，最后加碱将反渗透进水pH调到10以上，与常规RO相比，该工艺的特点：

　　(1)防垢、防粘污、防堵塞：通过药剂软化预处理+离子交换技术除去给水中的硬度和其他结垢性物质，达到防垢效果;在高pH下运行时可在多方面减少污堵：

　　①因硅的溶解度随pH的提高而增大，所以明显提高了硅的结垢极限;

　　②高pH是生物的抑制剂，细菌、病毒、孢子和内毒素等被溶解或皂化，有机物被乳化或皂化，避免黏附于膜上;

　　③颗粒沾污的表面强度明显降低，高污泥指数(SDI)的水能在无需经常化学清洗的条件下运行。

　　(2)清洗次数减少：高pH运行类似于化学清洗的碱洗工况。

　　(3)回收率高：降低结垢风险后，相对传统反渗透，其回收率可大大提高。高效反渗透HERO技术最近几年在国内有较为广泛的应用，最高浓水侧含盐量可浓缩至50000mg/L。江苏某光显企业的废水装置项目，采用MBR+中水RO+高效RO+DTRO+蒸发结晶的组合工艺，最终实现废水的。HERO工艺较传统RO回收率高，电耗4～6kWh/t，该工艺主要缺点是前处理系统较为复杂，对进水硬需严格控制，且耗碱量大。

　　2.4 高压反渗透DTRO技术

　　高压反渗透DTRO即碟管式反渗透膜，碟管式反渗透是反渗透的一种形式，是专门用来处理高浓度污水的膜组件，其核心技术是碟片式膜片膜柱。把反渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端板进行固定，然后置入耐压套管中，形成一个膜柱，最初用于垃圾渗滤液的处理。

　　DTRO压力等级有75bar，90bar，120bar，160bar，盐分浓缩最高可达到100000～180000mg/L。DTRO在初期主要用于垃圾渗滤液的处理，其耐高COD，运行压力高，浓缩能力强特点逐渐被用在高盐高COD工业废水的回收利用上。

　　DTRO对于预处理的要求比较简单，吨水电耗与膜组件的压力等级有关，对于90bar的DTRO系统，吨水电耗电耗6～10kWh，吨水投资成本约在20万元左右，投资及运行费用较高。

目前焦化厂废水处理有多种方式，首要方式应将焦化废水处理综合考虑。如建厂时选择厂址就应论证废水处理方案，充分考虑厂址的上、下游及周围的情况，不要设在给水水源附近和有特殊要求的地方；能否将经处理后的水送附近洗煤厂、钢铁厂的综合废水处理厂、城市污水处理厂，使废水处理方案更趋合理也是必须考虑的问题。

　　其次是废水处理不能单一考虑，而应与煤气净化工艺等统一考虑设计方案。从产生废水的装置开始处理，每道工序均按要求设计，减轻最终废水处理装置的负担。如上海宝钢三期工程将蒸氨工段与废水处理合并为一个车间，使其能达标排放。

　　将处理后的废水尽量在厂内利用，如送作熄焦补充水、除尘补充水、煤场洒水等，从而减少外排水量，同时采取措施防止对环境及设备产生不良影响。4、国内外焦化废水处理技术

　　目前，国内80％的焦化厂普遍采用的是以传统生物脱氮处理为核心的焦化废水工艺流程。分为预处理、生化处理以及深度处理。预处理主要采用物理化学方法，如除油、蒸氨、萃取脱酚等；生化处理工艺主要为A/O、A2/O等工艺；深度处理主要工艺有活性炭吸附法、活性炭-生物膜法及氧化塘法。在欧洲，焦化废水处理普遍的工艺为先去除悬浮物和油类污染物质，然后利用蒸氨法去除氨氮， 再采用生物氧化法去除酚硫和硫代硫酸盐。在某些情况下还对废水做排放前的最后深度处理。在美国，炼焦厂的废水处理工艺为：脱焦油—蒸氨工艺—活性污泥法及污泥脱水系统。综合看起来，国外的焦化废水处理方法与我国基本一致。