焦化廢水的處理

1、焦化廢水的處理工藝設(shè)計說明書一、焦化廢水的來源及主要污染物(1)煤高溫裂解和荒煤氣冷卻產(chǎn)生的剩余氨水廢液，這是焦化廢水的主要來源，其水質(zhì)復(fù)雜，組分種類繁多，且污染物濃度較高。有煉焦配合煤水分及煉焦生成的化合水，以及焦?fàn)t上升管，集氣管噴射的蒸汽和冷凝工段清掃管道的蒸汽所組成。一般情況下，剩余氨水占煉焦配合煤量的1014%(配合煤水分810%化合水24%),剩余氨水是小型焦化廠含酚廢水的主要來源。(2)煤氣凈化過程中煤氣終冷器和粗苯分離梢排水，及各種儲梢定期排出和由于事故排出的酚水。此種來源廢水所含污染物濃度相對較低。(3)煤焦油的分儲、苯的精制及其它工藝過程的排水。其中主要是在進行煤氣最終冷卻時

2、煤氣中的一定數(shù)量的酚、富化物、硫化物、蔡及毗咤鹽基進入冷卻水中。為保證煤氣終冷溫度和減輕脫苯蒸儲設(shè)備的腐蝕，終冷循環(huán)水必須部分更換，而排出的一定酚、富污水。二、焦化廢水的特點焦化廢水是一種含氨氮和有機物濃度較高的難生化降解的有機廢水。其中酚類化合物是主要的有機組成，大約占總COD勺80%其他的有機成分包括：多環(huán)芳炫(PAHs)和含氮，氧，硫元素的雜環(huán)化合物。無機組成主要有富化物，硫富化物，硫酸鹽和鏤鹽，其中鏤鹽的濃度能高達數(shù)千毫克每升。焦化廢水中的易降解有機物主要是酚類化合物和苯類化合物，砒咯、蔡、吠喃、瞇噪類屬于可降解類有機物。難降解的有機物主要有砒咤、咔嚏、聯(lián)苯、三聯(lián)苯等。三、焦化廢水的排

3、放標(biāo)準(zhǔn)焦化廢水的水質(zhì)因各廠工藝流程和生產(chǎn)操作方式差異很大而不同。一般焦化廠的蒸氨廢水水質(zhì)如下：CODcr30003800mg/L、酚600900mg/L、鼠10mg/L、油5070mg/L、氨氮300mg/L左右。如果CODcr按3500mg/L計，氨氮按280mg/L計，則每噸焦炭最少可產(chǎn)生0.65kgCODcr和0.05kg氨氮，全國機焦產(chǎn)量為7000萬噸，則每年可產(chǎn)生45500噸CODcr和3500噸氨氮，如果污水不處理，將對環(huán)境造成多么大的污染。出于對環(huán)境保護的責(zé)任，根據(jù)設(shè)計要求，該焦化廢水外排標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)，其主要指標(biāo)如表3所示。表3出水水

4、質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)COD(mg/L)硫化物(mg/L)pH揮發(fā)酚(mg/L)范圍1001.0690.5水質(zhì)SS氨氮油富化物指標(biāo)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)范圍501550.5四、焦化廢水的處理現(xiàn)狀目前處理焦化廢水的技術(shù)主要有物化法、生化法以及物化-生化法等三大類，物化法包括溶劑萃取除酚、石灰或燒堿蒸儲除氨，堿式氯化法去除富和氨，化學(xué)氧化法去除有機物，濕式氧化及活性炭吸附等。物化方法去除污染物效率高，運行穩(wěn)定可靠，但各種污染物的去除往往需要幾種方法聯(lián)合使用，運行費用也很高，因此目前物化法主要被用作生物處理的預(yù)處理或后續(xù)處理。生化法則是可以在單一的生物處理系統(tǒng)中去除多種污染物，而且

5、操作簡單，運行費用也比物化法要低的多，因此生化處理方法一直是焦化廢水處理的主要手段。五、焦化廢水的生物處理工藝綜述生化處理工藝主要分為：脫氮工藝、新型反應(yīng)器工藝和生物強化技術(shù)工藝等。(1)脫氮工藝生物脫氮技術(shù)是在傳統(tǒng)生化處理即普通活性污泥法技術(shù)上于70年代發(fā)展起來的，20世紀(jì)80年代在法國、德國和澳大利亞等國的焦化廠相繼使用該技術(shù)進行污水脫氮處理。在我國，厭氧/好氧(A/O)新型脫氮工藝的實驗室研究開始于20世紀(jì)80年代末。近十年，對焦化廢水生物脫氮的研究主要集中于厭氧酸化-缺氧-好氧(A1-A2-O)和序批式間歇反應(yīng)器(SBR)工藝。與傳統(tǒng)生化處理工藝相比，它們不僅能去除廢水中的氨氮污染物，

6、而且CO國指標(biāo)也有了改善。a.普通活性污泥法普通活性污泥法是一種較好的焦化處理方法，該法能將焦化廢水中的酚、富有效地去除，兩項指標(biāo)均能達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，傳統(tǒng)活性污泥法的占地面積大，處理效率特別是對焦化廢水中的氨氮、有毒有害有機物的去除率低，而且活性污泥系統(tǒng)普遍存在污泥結(jié)構(gòu)細碎、絮凝性能低、污泥活性弱、抗沖擊能力差、進水污染物濃度的變化對曝氣池微生物的影響較大、操作運行很不穩(wěn)定等缺點。b,厭氧/好氧(A/O)新型脫氮工藝全程硝化-反硝化生物脫氮一般包括硝化和反硝化兩個階段。硝化反應(yīng)是在供氧充足的條件下，水中的氨氮在亞硝化細菌的作用下被氧化成亞硝酸鹽，再在硝化細菌的作用下進一步氧化成硝酸鹽；

7、反硝化反應(yīng)是在缺氧或厭氧條件下，反硝化細菌在有碳源的情況下將硝酸根離子還原為氮氣。硝化反硝化工藝有以下4種組合方式：第1種，A/O法，即缺氧一好氧法；第2種，A2/O法，即厭氧一缺氧一好氧法；第3種，A/O2法，即缺氧一好氧一好氧法；第4種，A2/C2法，即厭氧一缺氧一好氧一好氧法。其中第1種處理方法，流程最短，投資最少，但處理效果較差；第3種方法由兩部分組成：缺氧反應(yīng)梢和兩級好氧梢。廢水首先進入缺氧反應(yīng)梢，在這里細菌利用原水中的酚等有機物作為電子供體而將回流混合液中的含氮離子還原成氣態(tài)氮化物。反硝化出水流經(jīng)兩級曝氣池，使殘留的有機物被氧化，氨和含氮化合物被硝化。污泥回流的目的在于維持反應(yīng)器中

8、一定的污泥濃度，防止污泥流失。第2種和第3種處理方法，其流程、投資及處理效果介于第1和第4種之間；第4種處理方法流程最長，是生化處理最完善的技術(shù)，處理效果最好。根據(jù)人們的實踐經(jīng)驗，第4種方法中的厭氧段通過水解酸化作用可以有效地將廢水中難以生物降解的大分子有機污染物分解為小分子，提高廢水的可生化性，這對保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的去除效果大有好處，最后一段接觸氧化將極大地提高出水水質(zhì)。c.SBR工藝SBRX藝是一種新近發(fā)展起來的新型處理焦化廢水的工藝，即為序批式好氧生物處理工藝，其去除有機物的機理在于充氧時與普通活性污泥法相同，不同點是其在運行時，進水、反應(yīng)、沉淀、排水及空載5個工序，依次在一個反應(yīng)池中

9、周期性運行，所以該法不需要專門設(shè)置二沉池和污泥回流系統(tǒng)，系統(tǒng)自動運行及污泥培養(yǎng)、馴化均比較容易。該法處理焦化廢水有著獨有的優(yōu)勢：一是不要空問分割，時序上就能創(chuàng)造出缺氧和好氧的環(huán)境，十分有利于氨氮和COD的去除。二是該法的沉淀是一種靜止的沉淀，對焦化廢水這種污泥沉淀性能不好的廢水，固液分離效果非常明顯。三是該法可以省去二沉池，其占地面積相對要小一些。(3)新型反應(yīng)器工藝80年代以來，三相氣提升內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器(AILR)、厭氧折流反應(yīng)器(ABR)、曝氣生物濾池(BAF3等新型反應(yīng)器已成功用于處理各種高濃度有機廢水。90年代中后期，新型的膜生物反應(yīng)器(MBR在國外進入了實際應(yīng)用階段，其中好氧MB

10、R：藝已經(jīng)成功應(yīng)用于：化妝品、醫(yī)藥、金屬制造、紡織、屠宰場、食品、飲料、造紙、垃圾填埋場剩濾液等領(lǐng)域的污水處理。這使得人們嘗試用這些新型反應(yīng)器工藝來處理焦化廢水。a,三相氣提升循環(huán)流化床工藝蔡建安等人經(jīng)研究證明，用三相氣提升內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器(AILR)處理焦化污水比活性污泥法效果為優(yōu)。其處理負(fù)荷高，CODS水負(fù)荷為13kg/(d?m),COD去除的容積負(fù)荷可達7kg/(d?吊)。其COD去除率為54.4%76%酚的去除率為99.5%99.8%,富去除率為95%-99.2%。曝氣能耗是活性污泥法的1/31/4。b.厭氧折流反應(yīng)器(ABR)工藝該工藝具有水力條件好、有良好的污泥截留能力及良好的處

11、理效果和穩(wěn)定運行的特點。胡小兵等人運用過濾式厭氧折流反應(yīng)器(FABR)對焦化廢水進行處理。結(jié)果表明：采用顆?；钚蕴孔鳛閽炷ぽd體時，小粒徑(0.450.90mm優(yōu)于大粒徑(0.903.00mm),利于FABRfe速掛膜啟動；進水CO質(zhì)量濃度中等(16002500mg/L),COD容積負(fù)荷小于2kg/(m3?d),水力停留時間大于40h,溫度在3438c范圍內(nèi)，pH為77.6時，CONHkN去除率均可達70%厭氧處理后可提高焦化廢水的可生化性，再經(jīng)好氧處理，COENhkN去除率均可達85%U上，出水COD均小于100mg/L。c.曝氣生物濾池（BAF3工藝20世紀(jì)80年代末90年初，法國的Degr

12、emont公司開發(fā)了第三代曝氣生物濾池一一生物過濾氧化反應(yīng)器（BIOFOR。它以球形輕質(zhì)陶粒作濾料，采用氣水同向上流的操作方式，集生物氧化與生物過濾為一體，能同時去除廢水中的CODSS,NH-N等污染物。在運行上具有掛膜快、抗沖擊負(fù)荷強的特點，由于采取模塊化控制，也易于管理。肖文勝等人針對鋼鐵廠焦化車間采用普通活性污泥工藝處理焦化廢水，出水水質(zhì)經(jīng)常超標(biāo)，且對沖擊負(fù)荷適應(yīng)力差的情況，使用生物過濾氧化反應(yīng)器（BIOFOR工藝對廢水進一步進行處理，運行結(jié)果表明，BIOFOR!現(xiàn)出良好的抗沖擊負(fù)荷能力，對CODNHN、SS油類、酚、富化物等主要污染物的去除率分別為64.7%,79.8%,76.6%,5

13、2.1%,95.4%,61.4%,出水水質(zhì)高于GB8978-1996第二類污染物二級排放標(biāo)準(zhǔn)。d.膜生物反應(yīng)器（MBR工藝膜生物反應(yīng)器（MBR是膜分離與生物反應(yīng)器相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，是通過膜分離強化生物處理效果的組合工藝。膜對反應(yīng)器內(nèi)污泥混合液起截留過濾作用，膜能將污泥微生物完全截留在反應(yīng)器內(nèi)，所以反應(yīng)器內(nèi)微生物能最大限度地增長，這樣生物活性高、吸附和降解有機物的能力得到加強，而世代時間較長的硝化及亞硝化細菌也能很好地增長，從而提高硝化能力。止匕外，膜還可以截留難以降解的有機大分子化合物。我國將MBR：藝用于處理焦化廢水的研究才剛起步。同濟大學(xué)和上海交通大學(xué)聯(lián)合對一體化膜-序批式生物反應(yīng)器

14、（SMSBR處理焦化廢水做了一系列深入研究，得出了工藝中有機物和氮的去除規(guī)律，膜污染機理與防治，污泥特性等研究成果。考慮到傳統(tǒng)的A/O或A/O工藝處理焦化廢水難以使出水COEW到100mg/L;一體式比分置式運行能耗低；序批式生物反應(yīng)器（SBR的脫氮優(yōu)勢等因素。李春杰等人首次在國內(nèi)將膜與SBRfi合的MBRT藝用于處理焦化廢水。在SBR5應(yīng)器中引入聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜，即采用一體化膜-序批式生物反應(yīng)器（SMSB濟強化處理焦化廢水。初步研究結(jié)果表明，在進水CO西436731.7mg/L,NhkN為241.4264.6mg/L,HR偽32.7h,泥齡（SRT）為600d,平均CO第積負(fù)

15、荷為0.45kg/（m3?d）的條件下，生物反應(yīng)器上清液的COD隹以降至100mg/L以下（平均為111.4mg/L）,而通過膜的出水，COM以穩(wěn)定在100mg/L以下（平均為86.4mg/L）。膜所截留的CODfc后續(xù)反應(yīng)中得到進一步降解而未產(chǎn)生顯著積累；在保證溫度和堿度情況下，出水NH-N質(zhì)量濃度低于1mg/L。（4）生物強化技術(shù)工藝生物強化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代中期，是為了提高廢水處理系統(tǒng)的處理能力，而向該系統(tǒng)中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢菌種或通過基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質(zhì)的方法。生物強化技術(shù)因能在不擴充現(xiàn)有的水處理設(shè)施基礎(chǔ)上，提高其水處理的范圍和能力，因

16、此近年來在焦化廢水治理中的應(yīng)用日益受到重視。上海某環(huán)保公司在臺灣某公司指導(dǎo)下，于19971998年先后在上海、杭州兩焦化廠進行模擬試驗。結(jié)果表明，采用高效菌群（H.S.B）技術(shù)去除氨氮時不需加堿，效果很好。NH-N由進水800mg/L降到出水低于25mg/L,去除率達到96.9%;COD從進水20003500mg/L降到出水低于150mg/L,去除率高于92.5%。而且高效菌群（H.S.B）僅需一次投放，經(jīng)調(diào)試成功后無需補加。李香蘭等人采用固定化光合細菌及間歇式反應(yīng)器工藝處理焦化廢水，處理21h,使焦化廢水中的有機物成分CO隊1540mg/L降至200mg/L,達到焦化廢水白二級排放標(biāo)準(zhǔn)（CO

17、DC200mg/L）,COD勺去除率為74.87%。經(jīng)GC-M吩析結(jié)果表明，該方法能夠降解焦化廢水中主要難降解的蔡、唾咻、毗咤、呻噪類有機物。李捍東等人為尋找一種不經(jīng)稀釋直接處理焦化廢水的途徑，將投菌法與。工藝結(jié)合，對石家莊焦化廠焦化廢水進行處理中試研究。通過對焦化廢水進行GC-M吩析，選擇出焦化廢水中含量較高的難降解物質(zhì)（苯酚、甲基苯酚、異唾咻、蔡、毗咤、甲基富苯），然后進行單一碳源優(yōu)勢菌培養(yǎng)，獲得優(yōu)勢菌群。優(yōu)勢菌群投加于工藝的好氧段。整個中試過程分為污泥的培養(yǎng)及馴化階段，穩(wěn)定運行階段及沖擊恢復(fù)階段。經(jīng)過半年的實驗，整套工藝具有較好的穩(wěn)定性及抗沖擊能力。對未經(jīng)稀釋的焦化廢水(COO和氨氮進水

18、平均濃度分別為5527.1mg/L和106.2mg/L)的COD和氨氮平均去除率分別為94.2%和85.6%,出水平均濃度分別為320.6mg/L和15.3mg/L。劉廷志等人在浙江某焦化廠廢水處理工程中，采用高效微生物(H.S.B)與O-A-O處理工藝相結(jié)合，在不外加碳源情況下將廢水中的氨氮從600800mg/L降至(J15mg/L以下，氨氮去除率為95%-98%總脫氮率80%并且出水CODS本維持在100mg/L以下，達到了污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)。六、焦化廢水生物處理的工藝確定以上工藝都能達到預(yù)期的處理效果，但經(jīng)分析比較，厭氧/好氧(A/O)新型脫氮工藝中的A

19、2/C2法工藝在以下方面具有明顯優(yōu)勢：第一，以廢水中有機物作為反硝化碳源和能源，不需要補充外加碳源。第二，廢水中的部分有機物通過反硝化去處減輕了后續(xù)好氧段負(fù)荷，減少了動力消耗。第三，反硝化產(chǎn)生的堿度可部分滿足硝化過程對堿度的需求，因而降低了化學(xué)藥劑的消耗。第四，SBR寸自控水平要求高，其相應(yīng)的管理水平較高；而A2/C2法管理較簡單，適合公司污水處理管理水平現(xiàn)狀。第五，A2/法污水處理站建投資比SBR1略高，但其設(shè)備及自控方面的投資比SBR法低很多，相應(yīng)的A/6法的總投資要小一些第六，目前A2/C2法工藝在焦化廢水處理中應(yīng)用較為廣泛和成熟。所以我們認(rèn)為A/C法是最好的焦化廢水處理方法.七、焦化廢

20、水最終工藝流程圖的確定NC法的處理機理是利用厭氧段的水解酸化作用提高廢水的可生化性，再利用硝化和反硝化作用去除廢水中的氨氮并同時降解有機物。為了充分利用廢水中的有機物作為碳源，將反硝化池設(shè)在硝化池之前，稱為前置反硝化池。硝化作用指廢水中的氨氮在有氧的條件下，通過好氧菌作用，將氨氮氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。在硝化反應(yīng)進行之前，廢水中的大部分有機物必須得到有效降解。降解有機物和進行硝化反應(yīng)是在好氧池進行。反硝化作用是在缺氧的條件下，通過反硝化菌作用，將廢水中的亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣，逸入大氣而達到無害化。在反硝化過程中需要消耗碳源，因此，在反硝化進行的同時，有機物也同時得到降解。反硝化反應(yīng)在缺氧池進行。為了對出水水質(zhì)嚴(yán)格把關(guān)，在中沉池后加一段接觸氧化池，以進一步提高出水水質(zhì)，使出水達標(biāo)排放。A2/C2處理流程包括廢水處理、焦油處理及污泥處理三部分。其中廢水處理又由3部分組成：預(yù)處