焦化废水处理工艺浅析:焦化废水处理工艺设计

发布时间:2019-08-28 01:30:05 来源: 文章阅读 点击:

  摘要:随着现在工业的发展,工业产生的焦化废水处理问题越来越引人注意。特别是在我国,现在中国是世界第一焦炭生产大国。焦化废水处理问题更是尤为重要。焦化废水一旦超标排放,将对环境有很大危害。
  关键词:焦化废水;工艺;微生物
  中图分类号:X703 文献标识码:A
  引言:焦化废水是煤在高温干馏以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水,成分复杂,含有大量的酚类、油、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物,氰化物、氨盐、硫氰化物和硫化物等无机化合物,现在成熟的处理焦化废水主要办法有物理法、化学法、生化法和物化法等;而目前大多数焦化厂主要综合采用生化法和物化法处理焦化废水。
  1.焦化废水特点及处理方法
  1.1焦化废水的来源
  焦化厂是以煤为原料生产焦炭的工厂,同时生产化工产品和煤气,生产过程一般可分为煤的准备、炼焦、煤气净化和回收以及化学产品精制等步骤。焦化废水的来源主要来自两个方面:其一是来自装入炼焦炉的煤:主要是煤的运输、破碎?#22270;?#24037;过程中的除尘洗涤水,焦炉装煤或出焦时的除尘洗涤水,焦炭转运、筛分?#22270;?#24037;过程的除尘洗涤水。这类废水主要含有高浓度悬浮固体(煤屑、焦炭颗粒物),一般经澄清处理后可重?#35789;?#29992;。其二是产生于焦化生产过程中的生产污水、蒸汽等。
  1.2焦化废水的特点
  不同焦化厂的焦化废水因煤原料和副产品回收工艺的不同,其所含污染物的种类和含量会存在较大区别。通常,焦化废水有机物、氨氮浓度较高,所含有机物种类繁多,以酚类化合物、多环芳香族化合物、氮硫杂环化合物及脂肪族化合物为主。
  根据焦化废水的所含污染物类型,可设计针对性强的物化组合工艺。M.K.Ghose等的研究表明,在焦化废水COD、BOD和氨氮分别为692.11mg/L、80.60mg/L和454.95mg/L时,经蒸氨吹脱、沸石吸附、多介质过滤和活性炭吸附组成的物化组合工艺处理后,出水COD、BOD和氨氮分别可达到15mg/L、7mg/L和42mg/L。
  焦化废水属高浓度有机废水,完全采用物化处理成本高,因此在实际应用中物化处理工艺多用于废水预处理以改善生物处理段的进水水质和用于生物出水深度处理使废水达到排放标准。
  2.生物处理?#38469;?#30340;研究
  2.1厌氧水解
  对高浓度难?#21040;?#26377;机废水,在好氧生物处理前先通过厌氧水解酸化提高废水的可生化性已成为水处理界的一个共识。目前国内焦化废水处理工程中采用厌氧水解工序的尚不多见,有的工程公司甚至直言不需要采用厌氧水解或认为厌氧没有效果。本方案认为,水解酸化?#38469;?#24212;用于高浓度焦化废水主要有以下好处?#28023;?)提高废水的可生物?#21040;?#24615;:水解酸化菌耐高浓度酚毒害的能力?#23545;?#39640;于好氧细菌,并可将苯环打开,有利于后续的好氧?#21040;狻#?)本身可?#36234;到釩OD。(3)厌氧本身无需氧气供给,为节能工艺,能耗低,减少运行费用。同时后续好氧负荷降低,能耗也低。
  
  
  
  
  
  
  图4-2 焦化废水COD、BOD5的厌氧水解?#21040;?#26354;线
  图4-2焦化厂焦化废水COD、BOD5的厌氧水解?#21040;?#26354;线。可见,(1)厌氧水解对焦化废水COD、BOD均具有较好的?#21040;?#20316;用,反应4小时,COD、BOD分别由1676 mg/L和832mg/L 降低到914 mg/L和496mg/L,去除率分别为45.5%和40.4%。随着反应时间的延长,废水的COD逐步降低,反应进行到8小时, COD降低到887mg/L,至反应48小时,COD降低到774mg/L。(2)厌氧水解去除COD、BOD的速?#26102;?#29616;出先快后慢的规律。在厌氧水解反应的前4小时,微生物优先利用易?#21040;?#26377;机物使废水的COD、BOD5大幅度降低,随着更多的复杂大分子有机物被转化为易?#21040;?#26377;机物,废水的BOD5 又得到提高,当反应时间延长至22小时,由于水解产生的小分子有机物亦被微生物利用,废水的BOD5 又开始降低。(3)检测表明,随着厌氧水解反应时间的延长,BOD5/COD升高,反应8小?#26412;?#36798;到最高值。
  2.2曝气生物滤池
  曝气生物滤池是生物接触氧化作?#29028;?#29289;理过滤相结合的废水处理?#38469;酢?#26377;人研究了以粉煤灰陶粒为滤料的上流式生物滤池处理焦化废水的效果,在气水比0.5~1、水力负荷为0.05~0.2m3/(m2·h)、进水COD820mg/L的条件下, COD的去除率达90%以上,但硝酸菌的生长会受到较高的COD和氨氮浓度的抑制而使氨氮去除效果受到影响,在进水氨氮浓度为160mg/L时、水力负荷为0.1 m3/(m2·h)条件下,氨氮的去除率仅达到45%。
  2.3复合生物反应器
  复合生物反应器是指生物反应器中同时存在附着和悬浮两相生物。复合生物反应器中污泥浓度保持较高,能提高抗冲击负荷能力和对毒性物质的适应能力。
  3.焦化废水组合处理工艺
  3.1 传统工艺
  焦化废水的传统处理工艺流程为“调节、除油—A/O(缺氧/好氧)生物处理—混凝沉淀”。为了降低废水中有毒物?#35782;?#24494;生物的抑制作用,大多传统工艺中常常采用在调节池或缺氧池中加1~3倍稀释水?#36234;?#20302;有毒物质的浓度。
  传统处理工艺中尽管?#23588;?#20102;大量的稀释水, 出水COD或氨氮不达标仍是当前含氮综合化工废水、焦化废水处理的难题。有的在正常情况下出水氨氮浓度可降低到25mg/L以下,但硝化?#20302;?#27604;?#27927;?#24369;,一旦发生水质冲击,恢复氨氮处理效果的时间长达半个月以上。
  总结起来,传统处理工艺主要存在有如下不足:需要在调节池大量稀释水,浪费珍贵的水资源(在水资源匮乏地区更不可取)。池容大,基建投资高。?#23588;?#22823;量稀释水后,大大增加了废水处理量,相关的处理设备及构筑物也相应增大。耗电大,运行成本高。处理设备增大,相应的电耗?#24067;本?#22686;加。抗水质冲击能力差。
  3.2目前焦化废水处理现状
  国内焦化厂的废水处理?#20302;?#20027;要采用一级处理和二级处理,采用三级处理的还很少。一级处理是?#22797;?#39640;浓度污水中回收利用污染物,其工艺包括氨水脱酚、氨气蒸馏、终冷水脱氰等。二级处理主要指焦化废水无害化处理,以活性污泥法为主,还包括强化生物处理?#38469;?/a>如生物铁等。三级深度处理指在生物处理后的水仍不能达到排放标准时或者要求污水回用时所采用的再次深度净化,其主要工艺有氧化塘法,化学混凝沉淀、过滤法,活性炭吸附法等。
  目前,国内大部分焦化厂采用成本相?#36234;?#20302;、?#38469;?#25104;熟的生物处理方法为焦化废水处理工艺的主体。根据统计结果及?#25910;?#35843;研,目前国内焦化废水的处理现状是:
  各焦化厂的废水水质有较大差别,经蒸氨处理后的焦化废水COD一般仍在1000~3000mg/L,少数低于1000mg/L,但有的高出5000mg/L。
  国内焦化废水处理的主流工艺为预处理—生化处理—后处理,大部分生物处理采用A/O脱氮工艺,在去除有机物的同时去除废水中的氨氮。
  预处理多采用除油措施?#36234;?#20302;废水中的油类,为微生物生长创造有利条件。
  后处理多采用混凝沉淀?#36234;?#20302;最终出水的悬浮物和有机物,少数焦化厂采用碳滤、沸石过滤或氧化等物化?#38469;酰?#20351;得最终出水水质明?#26434;?#20110;普通固液分离?#38469;酰?#20294;处理成本高。
  因此,随着经济的发展和国家对环保工作要求的提高,不加稀释水、耐水质冲击能力强、运行费用低的高效、实用、稳定的焦化废水处理?#38469;?#20173;是目前水处理界的研究热点及生产企业的企盼之一。
  4.结语
  总之,我们应根据焦化废水的特点,深入研究先进的处理?#38469;酰?#23547;求既高效又经济的处理方法,降低运行费用,提高达标率,改善环境质量,减轻焦化废水对各地水体的污染,实现水资源的循环利用。这既是当前经济建设需要解决的现实问题,也是未来?#38469;?#25915;关所需要面对的的重点。 生化法具有废水处理量大、处理范围广、处理成本低、无二次污染等优点,是焦化废水处理的最主要方法;而物理化学法是对生化法的有益补充。利用多种方法的协同作用处理焦化废水, 可发挥各自的优点,有助于更进一步地提高处理效率。因此,多种方法的有机组合、联用是焦化废水处理?#38469;?#30340;发展方向。
  
参考文献:
  [1]夏海萍,柯家骏.膨润土粘?#37327;?#21560;附焦化废水中氨氮的研究[J].重庆环境科学,1995,(6).
  [2]张昌鸣,李爱英 等.粉煤灰处理焦化废水的研究[J].燃料与化工,1998,(6).

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