焦化废水处理工艺 9页

'焦化废水处理工艺本文由q3302贡献焦化废水处理工艺摘要：对SBR工艺、硝化和反硝化工艺以及A2/O2几种处理焦化废水的工艺进行了分析，并结合山西省焦化废水处理工艺运行情况，着重介绍了A2/O2处理工艺。1工艺技术方案论述1.1工艺方案分析焦化废水是在煤的高温干馏、煤气净化及化工产品精制过程中产生的，其组成和性质与原煤煤质、炭化温度、生产工艺和化工产品回收方法密切相关，是一种含有大量有毒有害的废水，对环境的危害相当大。解决焦化废水污染问题有两条基本途径：一是改革工艺，加强运行管理，降低生产用水，直接降低排放量，减少废水水量，重复、循环使用水，从根本上消除和减轻污染物的排放，同时降低废水排放负荷，特别做到清污分流，减轻处理负荷；二是对产生的焦化废水进行相关处理，使其达到相应的排放要求。废水处理工艺的选择直接关系到废水处理后的出水水质、工程投资大些运行成本的高低以及运行管理是否简便等，因而选择适当的废水处理工艺是废水处理工程的关键。就目前焦化生产工艺水平现状来分析，完全依靠生产工艺的改革来消除污染物排放还不可能达到零排放或达标排放，因此对产生的焦化废水进行相关后序集中处理才是经济可行的。目前焦化废水处理方法可以分为物理化学方法和生物化学方法。物化法包括溶剂萃取除酚、石灰或烧碱蒸馏除氨，碱式氯化法去除氰和氨，化学氧化法去除有机物，湿式氧化及活性炭吸附等。物化方法去除污染物效率高，运行稳定可靠，但各种污染物的去除往往需要几种方法联合使用，运行费用也很高，因此目前物化法主要被用作生物处理的预处理或后续处理。生化法则是可以在单一的生物处理系统中去除多种污染物，而且操作简单，运行费用也比物化法要低的多，因此生化处理方法一直是焦化废水处理的主要手段。 早在20世纪30年代，原苏联和德国就开始将活性污泥法应用于焦化废水和煤气站废水的处理。当时对生物处理装置的进水进行了稀释，使进水BOD小于500mg/L。我国从20世纪60年代开始在80%以上的大中型焦化制气厂建造了活性污泥法系统。传统的活性污泥法对酚、氰有很好的处理效果。当水力停留时间为12h～24h时，酚类物质的去除率可以达到99%以上，出水酚、氰浓度达到或接近排放标准，COD的去除则较差，一般为60%～70%，出水COD为350mg/L～850mg/L左右。这是由于焦化废水中含有一定量的难生物降解的有机物，使传统活性污泥法不可能将其去除。有关资料表明，国内目前对焦化废水的处理，大多数都采用常规的活性污泥法，且80％以上采用普通活性污泥法，经该法处理后的出水不同程度存在COD，NH4+-N等超标的情况，很难满足日益提高的环保要求。为了彻底消除焦化废水污染问题，近年来，国内外曾作过多方面的研究，提出过各种各样的改进和新的处理方法和工艺。在这些新的处理方法和工艺中，利用催化湿式氧化法、光合细菌法以及化学沉淀法来处理焦化废水，但多处于实验研究阶段，还有许多技术和实际应用问题有待解决，而且需要别的投资资金比较高，所以实际应用的厂家不多。另外，两级或多级生物处理、强化好氧生物处理、高浓度高效率生物处理等方法在降低工程投资、提高系统的处理效率上都取得了一定的进展。但是这些方法都是以酚、氰等污染物作为主要的处理对象，随着对氨氮污染认识的提高，焦化废水中的氨氮处理成了焦化废水处理的一个重要课题，硝化和反硝化是去除焦化废水中氨氮的主要手段。根据国内外已经运行的焦化废水处理工程的调查，要达到确定的治理目的，主要有“SBR工艺”“硝化和反硝化工艺”以及“A2/O2”。1.1.1SBR工艺 SBR工艺是一种新近发展起来的新型处理焦化废水的工艺，即为序批式好氧生物处理工艺，其去除有机物的机理在于充氧时与普通活性污泥法相同，不同点是其在运行时，进水、反应、沉淀、排水及空载5个工序，依次在一个反应池中周期性运行，所以该法不需要专门设置二沉池和污泥回流系统，系统自动运行及污泥培养、驯化均比较容易。该法处理焦化废水有着独有的优势：一是不要空间分割，时序上就能创造出缺氧和好氧的环境，即具有A/O2的功能，十分有利于氨氮和COD的去除。二是该法的沉淀是一种静止的沉淀，对焦化废水这种污泥沉淀性能不好的废水，固液分离效果非常明显。三是该法可以省去二沉池，其占地面积相对要小一些。SBR工艺流程图见图1。1.1.2硝化和反硝化工艺硝化和反硝化工艺典型即A/O法（包括A2/O，A/O2，A2/O2法），该法在国内焦化厂实际应用的时间虽然还不算很长，但从已运行的厂家来看，其处理效果还是比较好的。只要精心设计、操作得当，出水水质是可以满足排放标准要求的。根据以上所述并结合焦化废水治理工程的具体情况，我们推荐采用以A/O为基础的处理方案。A/O法有以下4种组合方式：第1种，A/O法，即缺氧—好氧法；第2种，A2/O法，即厌氧—缺氧—好氧法；第3种，A/O2法，即缺氧—好氧—好氧法；第4种，A2/O2法，即厌氧—缺氧—好氧—好氧法。第1种处理方法，流程最短，投资最少，但处理效果较差；第3种方法由两部分组成：缺氧反应槽和两级好氧槽。废水首先进入缺氧反应槽，在这里细菌利用原水中的酚等有机物作为电子供体而将回流混合液中的含氮离子还原成气态氮化物。反硝化出水流经两级曝气池，使残留的有机物被氧化，氨和含氮化合物被硝化。污泥回流的目的在于维持反应器中一定的污泥浓度，防止污泥流失。第2种和第3种处理方法，其流程、投资及处理效果介于第1和第4种之间；第4种处理方法流程最长，是生化处理最完善的技术，处理效果最好。根据我们的实践经验，第4种方法中的厌氧段通过水解酸化作用可以有效地将废水中难以生物降解的大分子有机污染物分解为小分子，提高废水的可生化性，这对保证后续处理构筑物的去除效果大有好处，最后一段接触氧化将极大地提高出水水质。A2/O2法的处理机理是利用厌氧段的水解酸化作用提高废水的可生化性，再利用硝化和反硝化作用去除废水中的氨氮并同时降解有机物。为了充分利用废水中的有机物作为碳源，将反硝化池设在硝化池之前，称为前置反硝化池。 硝化作用是指废水中的氨氮在有氧的条件下，通过好氧菌作用，将氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。在硝化反应进行之前，废水中的大部分有机物必须得到有效降解。降解有机物和进行硝化反应是在好氧池进行。反硝化作用是在缺氧的条件下，通过反硝化菌作用，将废水中的亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气，逸入大气而达到无害化。在反硝化过程中需要消耗碳源，因此，在反硝化进行的同时，有机物也同时得到降解。反硝化反应在缺氧池进行。为了对出水水质严格把关，在中沉池后加一段接触氧化池，以进一步提高出水水质，使出水达标排放。2工艺方案比选A2/O2法工艺方案在以下方面具有明显优势：第一，以废水中有机物作为反硝化碳源和能源,不需要补充外加碳源。第二，废水中的部分有机物通过反硝化去处减轻了后续好氧段负荷，减少了动力消耗。第三，反硝化产生的碱度可部分满足硝化过程对碱度的需求，因而降低了化学药剂的消耗。第四，SBR对自控水平要求高，其相应的管理水平较高；而A2/O2法管理较简单，适合公司污水处理管理水平现状。第五，A2/O2法污水处理站土建投资比SBR法略高，但其设备及自控方面的投资比SBR法低很多，相应的A2/O2法的总投资要小一些。第六，目前A2/O2法工艺在焦化废水处理中应用较为广泛和成熟，而SBR工艺用于焦化废水处理的工程实例较少，对于本工程处理量35m3/h的规模，若采用SBR工艺，存在一定技术风险。综合以上对比分析，本文以A2/O2生化处理工艺作为推荐方案。2A2/O2处理机理A2/O2处理流程包括废水处理、焦油处理及污泥处理3部分。3.1废水处理废水处理由3部分组成：预处理、生化处理和后处理。预处理包括除油池、气浮池和调节池。生化处理包括厌氧反应器、缺氧池、好氧池、中沉池、接触氧化池和二沉池。后处理包括混合反应池、混凝沉淀池和过滤器。 蒸氨废水和经过水泵提升的无压废水，首先进入除油池，除去轻、重焦油后自流入气浮池。废水在气浮池中除去乳化油后进入调节池，以调节水量，均化水质。经过调节池的废水再经提升泵送至厌氧反应器，进行水解酸化反应，以提高废水的可生化性并降解部分有机物。厌氧反应器出水进入硝化液回流池并与从中沉池出水回流的硝化液相混合，再经回流泵提升至缺氧池进行反硝化反应，将亚硝酸氮和硝酸氮还原为氮气，并同时降解有机物。缺氧池出水进入好氧池进行脱碳和硝化反应。废水在硝化池中首先大幅度降解有机物，然后将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝酸氮。好氧出水进入中沉池，进行固液分离，上清液大部分回流。中沉池出水进入接触氧化池进一步降解有机物，然后进入二沉池进行沉淀。剩余的废水进入混合反应池，废水与絮凝剂经过混合和反应后进入混凝沉淀池，再次进行固液分离。混凝沉淀池出水再经提升泵送至过滤器进行过滤，过滤器出水送至厂内回用。3.2焦油处理除油池分离出来的重油，经过蒸汽加热后由油泵提升至重油槽贮存。除油池轻油自流入轻油槽贮存。轻重油槽贮存的焦油及气浮产生的油渣定期用罐车拉入厂内焦油加工工段统一进行处理。3.3污泥处理污泥处理包括污泥浓缩和污泥脱水。中沉池、二沉池的剩余污泥和混凝沉淀池的污泥提升至污泥浓缩池，浓缩后的污泥经单螺杆泵提升至板框压滤机脱水。由于污泥产量不高，所以泥饼可供锅炉房焚烧。SDN工艺处理焦化废水技术工艺简介焦化废水是一种富含有毒有害物质的废水，NH3-N浓度高、焦油含量大、可生化性差，生物处理此废水有其很大的难度和复杂性；而废水中含有的杂环类化合物、多环芳香烃、氰化物、NH3-N等都对微生物具有毒性和抑制作用。桑德集团经过十多年的探索，将典型的反硝化/硝化生物脱氮理论成功地应用到焦化废水处理工艺，推出了SDN工艺处理焦化废水的技术，并成功实施了多项焦化废水处理工程，积累了方案、设计、施工、调试、运转全过程的焦化废水处理经验。 从整体上，SDN焦化废水处理工艺由预处理、生物处理、深度处理、污泥处理四工段组成，功能分区清晰，便于操作管理。其中生化处理段采用由强化缺氧和好氧两部分组成的SDN工艺。该工艺氨氮和COD去除率达到90～96%以上，彻底解决了传统处理工艺中氨氮、COD去除率低下，生化系统不稳定，投资和运行成本据高不下等难题。工艺流程工艺特点①工艺流程先进可靠，氨氮和COD去除率达到90～96%以上，可有效保证达到国家《污水综合排放标准》和《钢铁工业水污染物排放标准》中的一级标准。②预处理采用重力式隔油和独特的气液混合泵气浮工艺，可以有效降低油、硫化物等对生化处理的不利影响。③A/O工艺以废水中有机物作为反硝化碳源和能源，不需补充外加碳源；废水中的部分有机物通过反硝化去除，减轻了后续好氧段负荷，减少了动力消耗；反硝化产生的碱度可弥补硝化过程对碱度的需求，因而降低了化学药剂的消耗。④深度处理段采用严格筛选的焦化废水处理专用药剂，运行成本低，去除效率高，能够确保出水达标排放。⑤二沉池出水可达到国家《污水综合排放标准》中的二级标准，并可直接用于焦化厂内的熄焦用途。⑥具有较强的抗冲击能力，整个处理工艺更加稳定可靠，便于管理。焦化污水处理工艺流程工厂污水处理流程根据其装置及各构筑物的功能，可分为四个部分：预处理、生化处理、后处理、污泥干化。（1）预处理预处理保证污水水质和水量不产生大的波动，在进入生化曝气池前降低污水中的油类物质和氰化物，避免生化处理装置受油污染及高负荷冲击。预处理流程为：污水经吸水井、隔油池、二级气浮、调节池、调温池，最终进入生化曝气池。分析结果表明：重力平流式隔油池除油效率平均在60%左右，最高达88%；Ⅰ级气浮除油率达90%以上，经预处理除油后，污水中的矿物油含量小于10 mg/l，满足了生化曝气对污水中矿物油含量的要求；污水中的氰化物在Ⅰ、Ⅱ级气浮中与加入的混凝剂（聚合硫酸铁）中的Fe作用生成电离度很小的络合物[Fe(CN)6]4-、[Fe(CN)6]3+，Ⅰ级气浮的氰化物去除率高达80%。气浮设备还能去除部分COD，但去除率不高，平均在35%左右，最低只有10%，大量COD需要靠生化去除。污水的温度一方面靠调温池中的直接蒸汽来保证，另一方面靠热空气来保证。直接蒸汽在给污水升温的同时蒸去了污水中部分挥发性物质，如氨、挥发酚等。污水经二级增温以后，在寒冷季节，曝气池中污水温度能控制在25～35℃范围内。污水在经过上述预处理以后，水质基本能达到本工艺的生化要求，各项指标分别为：挥发酚〈300mg/l；氰化物〈5mg/l；氨氮500〈mg/l；COD〈2000mg/l；温度25～35℃。（2）生化处理①原理经预处理后的焦化污水与部分生活污水在曝气池前配水井中充分均匀混合后，进入生化曝气池，按r=1：5的回流比，与处理后污水混合回流至生化曝气池的前段。污水生化采用反硝化--硝化工艺。该工艺利用亚硝酸细菌、硝酸细菌、反硝化细菌，分别对氨氮、挥发酚、氰化物的氧化分解，原理可用下面几式表示：NH4+N-+O2+HCO3→C5H7O2+H2O+NO3-+H2CO3NO2-+3H+→0.5N2+H2O+OH-NO3-+5H+→0.5N2+2H2O+OH-HCN+H2O→CH2O=NH→HCONH2+H2O→HCOOH+NH2→CO2+H2O②工况污水处理量：42m3/h罗茨风机风量：88.6m3/min回流比:r=1:5 曝气池底部布置有高充氧效率的软管,经曝气后,池中溶解氧含量>3mg/l,能充分满足硝化段好氧细菌对溶解氧的要求。本工艺的反硝化细菌、硝化细菌对温度的要求高于一般细菌，属中温菌，在31--36℃范围内，细菌表现出较强的活性，各项污染物出水浓度均能达标（其它条件正常情况下）。超过这一温度范围，出水水质恶化，细菌由生化膜上脱落死亡，水质发黑且严重超标。工厂采用蒸气及热空气两种方法确保31-36℃的温度范围。曝气池中的PH值由纯碱来调节，工艺设计时，前置反硝化段生成部分碱供硝化段消耗，纯碱投加在硝化段进口底部，随着池内污水的湍流，池内PH值得以很好地调节，保证了微生物生存所需的酸碱度，纯碱投加量视池中PH值而定。微生物生长、繁殖条件除温度、PH值外，还必须有营养物质磷元素，工厂用投加NaH2PO4的方法来补充污水中磷元素的不足，磷的投加量不宜过大，否则导致池内微生物疯长、脱落，造成池内污泥量过多，增加风机负荷，浪费动力消耗。经测算，磷的投加量为15Kg/日，每天24小时均匀投加。从每天池底排泥情况看，剩余污泥量尚可。③处理效果污水处理投运几年来，设施（备）运行较为稳定，A--O工艺运行正常。几年来，各类污染物处理率逐年好转，出水达标由稳定三级逐步向稳定二级过渡，目前部分指标已达一级标准。99年上半年，部分指标达到或优于二级综合排放标准，见表（2）。处理后的达标污水部分回用熄焦，部分排入城市污水管网，出水标准执行污水综合排放标准GB8978-1996。（3）后处理曝气池出水送Ⅲ级气浮设备进一步作除色、除氰处理，以达到更好的排放水质。（4）污泥处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级气浮的浮渣、气浮槽底沉积的焦油以及曝气池所排剩余污泥，都汇集于污泥贮槽，再用液下泵送至污泥浓缩池，在污泥浓缩池里，污泥靠重力沉降自然分层，污泥浓缩2~3天后，撇出上层液体，将含水量99%的污泥排至污泥干化场（144m2）。在干化场内，一部分水分通过过滤层渗入底部渗管内汇集于窨井中，再与污泥浓缩池撇出的上层液体一起回到集水井中；一部分水分在晾晒过程中自然蒸发。失去水分的污泥称为干污泥。干污泥的处理是运至工厂的煤场配煤焚烧。干污泥年产量约为5吨。（5）污水处理工艺流程示意图三、经验教训和存在问题酚氰废水是焦化行业较难处理的 一种废水，对此，国内外研究、探索出了多种处理方法，但鲜有成功的范例。为此，工厂在广泛比较的基础上采用了“A--O生物膜加三级气浮”的污水处理工艺。从近几年的运行情况及分析数据看，工厂污水处理运行较为成功。参考《焦化环保简报》95.3，工厂正常生产情况下，污水处理出水中各项指标处理率及排放浓度均优于国内同行业厂家的污水处理。因此，就工厂的情况，本人认为，处理好焦化污水可以从以下几点着手：（1）要从源头抓起，有效控制污染源的质和量，确保其稳定有序地排放。（2）强化生产过程控制，积极提倡清洁生产，减轻末端治理的负担。在生产过程中要严格执行各项管理制度，制止“三违”现象，避免高浓度重污染的非正常污水排入污水处理。（3）重视预处理，降低污水中各污染物浓度，以免对生化曝气池产生冲击，确保生化处理正常运行。（4）大力挖潜，降低出水各项指标，减少浪费和成本消耗；从现有工艺入手，向管理要效益。目前，工厂污水处理成本仅为2.6元/吨废水。焦化厂A--O生物膜加三级气浮的污水处理工艺运行得较为成功，各项出水指标完全达到或优于市环保局规定的污水综合排放标准GB8978-1996表四中三级标准。如何进一步出水中氨氮含量、稳定出水水质，仍然是工厂污水处理今后一段时期内的主要任务。本TXT由“文库宝”下载:http://www.mozhua.net/wenkubao'