焦化廢水處理工藝淺析:焦化廢水處理工藝設計

發布時間:2019-08-28 01:30:05 來源: 文章閱讀 點擊:

  摘要:隨著現在工業的發展,工業產生的焦化廢水處理問題越來越引人注意。特別是在我國,現在中國是世界第一焦炭生產大國。焦化廢水處理問題更是尤為重要。焦化廢水一旦超標排放,將對環境有很大危害。
  關鍵詞:焦化廢水;工藝;微生物
  中圖分類號:X703 文獻標識碼:A
  引言:焦化廢水是煤在高溫干餾以及煤氣凈化、化學產品精制過程中形成的廢水,成分復雜,含有大量的酚類、油、聯苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機污染物,氰化物、氨鹽、硫氰化物和硫化物等無機化合物,現在成熟的處理焦化廢水主要辦法有物理法、化學法、生化法和物化法等;而目前大多數焦化廠主要綜合采用生化法和物化法處理焦化廢水。
  1.焦化廢水特點及處理方法
  1.1焦化廢水的來源
  焦化廠是以煤為原料生產焦炭的工廠,同時生產化工產品和煤氣,生產過程一般可分為煤的準備、煉焦、煤氣凈化和回收以及化學產品精制等步驟。焦化廢水的來源主要來自兩個方面:其一是來自裝入煉焦爐的煤:主要是煤的運輸、破碎和加工過程中的除塵洗滌水,焦爐裝煤或出焦時的除塵洗滌水,焦炭轉運、篩分和加工過程的除塵洗滌水。這類廢水主要含有高濃度懸浮固體(煤屑、焦炭顆粒物),一般經澄清處理后可重復使用。其二是產生于焦化生產過程中的生產污水、蒸汽等。
  1.2焦化廢水的特點
  不同焦化廠的焦化廢水因煤原料和副產品回收工藝的不同,其所含污染物的種類和含量會存在較大區別。通常,焦化廢水有機物、氨氮濃度較高,所含有機物種類繁多,以酚類化合物、多環芳香族化合物、氮硫雜環化合物及脂肪族化合物為主。
  根據焦化廢水的所含污染物類型,可設計針對性強的物化組合工藝。M.K.Ghose等的研究表明,在焦化廢水COD、BOD和氨氮分別為692.11mg/L、80.60mg/L和454.95mg/L時,經蒸氨吹脫、沸石吸附、多介質過濾和活性炭吸附組成的物化組合工藝處理后,出水COD、BOD和氨氮分別可達到15mg/L、7mg/L和42mg/L。
  焦化廢水屬高濃度有機廢水,完全采用物化處理成本高,因此在實際應用中物化處理工藝多用于廢水預處理以改善生物處理段的進水水質和用于生物出水深度處理使廢水達到排放標準。
  2.生物處理技術的研究
  2.1厭氧水解
  對高濃度難降解有機廢水,在好氧生物處理前先通過厭氧水解酸化提高廢水的可生化性已成為水處理界的一個共識。目前國內焦化廢水處理工程中采用厭氧水解工序的尚不多見,有的工程公司甚至直言不需要采用厭氧水解或認為厭氧沒有效果。本方案認為,水解酸化技術應用于高濃度焦化廢水主要有以下好處:(1)提高廢水的可生物降解性:水解酸化菌耐高濃度酚毒害的能力遠遠高于好氧細菌,并可將苯環打開,有利于后續的好氧降解。(2)本身可以降解COD。(3)厭氧本身無需氧氣供給,為節能工藝,能耗低,減少運行費用。同時后續好氧負荷降低,能耗也低。
  
  
  
  
  
  
  圖4-2 焦化廢水COD、BOD5的厭氧水解降解曲線
  圖4-2焦化廠焦化廢水COD、BOD5的厭氧水解降解曲線。可見,(1)厭氧水解對焦化廢水COD、BOD均具有較好的降解作用,反應4小時,COD、BOD分別由1676 mg/L和832mg/L 降低到914 mg/L和496mg/L,去除率分別為45.5%和40.4%。隨著反應時間的延長,廢水的COD逐步降低,反應進行到8小時, COD降低到887mg/L,至反應48小時,COD降低到774mg/L。(2)厭氧水解去除COD、BOD的速率表現出先快后慢的規律。在厭氧水解反應的前4小時,微生物優先利用易降解有機物使廢水的COD、BOD5大幅度降低,隨著更多的復雜大分子有機物被轉化為易降解有機物,廢水的BOD5 又得到提高,當反應時間延長至22小時,由于水解產生的小分子有機物亦被微生物利用,廢水的BOD5 又開始降低。(3)檢測表明,隨著厭氧水解反應時間的延長,BOD5/COD升高,反應8小時就達到最高值。
  2.2曝氣生物濾池
  曝氣生物濾池是生物接觸氧化作用和物理過濾相結合的廢水處理技術。有人研究了以粉煤灰陶粒為濾料的上流式生物濾池處理焦化廢水的效果,在氣水比0.5~1、水力負荷為0.05~0.2m3/(m2·h)、進水COD820mg/L的條件下, COD的去除率達90%以上,但硝酸菌的生長會受到較高的COD和氨氮濃度的抑制而使氨氮去除效果受到影響,在進水氨氮濃度為160mg/L時、水力負荷為0.1 m3/(m2·h)條件下,氨氮的去除率僅達到45%。
  2.3復合生物反應器
  復合生物反應器是指生物反應器中同時存在附著和懸浮兩相生物。復合生物反應器中污泥濃度保持較高,能提高抗沖擊負荷能力和對毒性物質的適應能力。
  3.焦化廢水組合處理工藝
  3.1 傳統工藝
  焦化廢水的傳統處理工藝流程為“調節、除油—A/O(缺氧/好氧)生物處理—混凝沉淀”。為了降低廢水中有毒物質對微生物的抑制作用,大多傳統工藝中常常采用在調節池或缺氧池中加1~3倍稀釋水以降低有毒物質的濃度。
  傳統處理工藝中盡管加入了大量的稀釋水, 出水COD或氨氮不達標仍是當前含氮綜合化工廢水、焦化廢水處理的難題。有的在正常情況下出水氨氮濃度可降低到25mg/L以下,但硝化系統比較脆弱,一旦發生水質沖擊,恢復氨氮處理效果的時間長達半個月以上。
  總結起來,傳統處理工藝主要存在有如下不足:需要在調節池大量稀釋水,浪費珍貴的水資源(在水資源匱乏地區更不可取)。池容大,基建投資高。加入大量稀釋水后,大大增加了廢水處理量,相關的處理設備及構筑物也相應增大。耗電大,運行成本高。處理設備增大,相應的電耗也急劇增加。抗水質沖擊能力差。
  3.2目前焦化廢水處理現狀
  國內焦化廠的廢水處理系統主要采用一級處理和二級處理,采用三級處理的還很少。一級處理是指從高濃度污水中回收利用污染物,其工藝包括氨水脫酚、氨氣蒸餾、終冷水脫氰等。二級處理主要指焦化廢水無害化處理,以活性污泥法為主,還包括強化生物處理技術如生物鐵等。三級深度處理指在生物處理后的水仍不能達到排放標準時或者要求污水回用時所采用的再次深度凈化,其主要工藝有氧化塘法,化學混凝沉淀、過濾法,活性炭吸附法等。
  目前,國內大部分焦化廠采用成本相對較低、技術成熟的生物處理方法為焦化廢水處理工藝的主體。根據統計結果及筆者調研,目前國內焦化廢水的處理現狀是:
  各焦化廠的廢水水質有較大差別,經蒸氨處理后的焦化廢水COD一般仍在1000~3000mg/L,少數低于1000mg/L,但有的高出5000mg/L。
  國內焦化廢水處理的主流工藝為預處理—生化處理—后處理,大部分生物處理采用A/O脫氮工藝,在去除有機物的同時去除廢水中的氨氮。
  預處理多采用除油措施以降低廢水中的油類,為微生物生長創造有利條件。
  后處理多采用混凝沉淀以降低最終出水的懸浮物和有機物,少數焦化廠采用碳濾、沸石過濾或氧化等物化技術,使得最終出水水質明顯優于普通固液分離技術,但處理成本高。
  因此,隨著經濟的發展和國家對環保工作要求的提高,不加稀釋水、耐水質沖擊能力強、運行費用低的高效、實用、穩定的焦化廢水處理技術仍是目前水處理界的研究熱點及生產企業的企盼之一。
  4.結語
  總之,我們應根據焦化廢水的特點,深入研究先進的處理技術,尋求既高效又經濟的處理方法,降低運行費用,提高達標率,改善環境質量,減輕焦化廢水對各地水體的污染,實現水資源的循環利用。這既是當前經濟建設需要解決的現實問題,也是未來技術攻關所需要面對的的重點。 生化法具有廢水處理量大、處理范圍廣、處理成本低、無二次污染等優點,是焦化廢水處理的最主要方法;而物理化學法是對生化法的有益補充。利用多種方法的協同作用處理焦化廢水, 可發揮各自的優點,有助于更進一步地提高處理效率。因此,多種方法的有機組合、聯用是焦化廢水處理技術的發展方向。
  參考文獻:
  [1]夏海萍,柯家駿.膨潤土粘土礦吸附焦化廢水中氨氮的研究[J].重慶環境科學,1995,(6).
  [2]張昌鳴,李愛英 等.粉煤灰處理焦化廢水的研究[J].燃料與化工,1998,(6).

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