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焦化廢水處理工藝

   焦化廢水是在煤高溫干餾、煤制焦炭、煤氣凈化、化工產(chǎn)品精制與收回過(guò)程中發(fā)作的高濃度、難降解、有毒的工業(yè)廢水〔1〕。其成分首要取決于原煤性質(zhì)、碳化溫度、生產(chǎn)工藝、煤氣凈化工藝、焦化產(chǎn)品收回工序和辦法等要素〔2〕。

焦化廢水損害巨大，含有酚類化合物、含氮、硫、氧的雜環(huán)化合物、多環(huán)芳香族化合物、脂肪族化合物等有機(jī)污染物〔3〕。多環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物難以降解，而且仍是強(qiáng)致癌有機(jī)物。酚類化合物屬原型質(zhì)毒物，不僅損害農(nóng)作物生長(zhǎng)，影響動(dòng)物繁衍，還嚴(yán)峻威脅人類健康。氨氮是水體中的營(yíng)養(yǎng)素，是水體中的首要耗氧污染物，可導(dǎo)致水富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象發(fā)作〔4〕。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)焦化廢水首要選用活性污泥法和混凝沉積法聯(lián)合處理，在處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)杰出的狀況下出水COD一般到達(dá)100~150 mg/L，氨氮到達(dá)5~15mg/L，均能到達(dá)《污水歸納排放規(guī)范》（GB 8978—1996）二級(jí)排放規(guī)范。但隨著新的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放規(guī)范》（GB 16171—2012）施行，煉焦化學(xué)污水直接排放規(guī)范將于2015年進(jìn)一步進(jìn)步至COD 80 mg/L、氨氮10 mg/L，原有生化處理方法現(xiàn)已不能滿意新規(guī)范的要求。另一方面，行業(yè)內(nèi)普遍推行干熄焦工藝使得本來(lái)用于熄焦的焦化廢水無(wú)處消納。歸納多方要素，很多焦化企業(yè)迫切需求一種能夠完成焦化廢水深度處理并回用的老練技能。

筆者以某焦化企業(yè)全膜法處理焦化廢水及回用的實(shí)踐工程為渠道，探討了全膜法對(duì)焦化廢水的深度處理及回用，旨在為該技能的推行供給技能支持。

1 廢水水質(zhì)、水量及處理要求
 
該焦化企業(yè)坐落河北唐山工業(yè)園區(qū)，年產(chǎn)焦炭180萬(wàn)t，該廠原有A2/O活性污泥法處理體系處理該廠焦化廢水及日子污水，外排水量約70 m3/h，歸納考慮后斷定深度處理及回用工程規(guī)劃水量為100 m3/h。規(guī)劃出水水質(zhì)履行《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)劃規(guī)范》（GB 50050—2007）規(guī)則的工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)規(guī)范，規(guī)劃進(jìn)、出水水質(zhì)如表 1所示。

2 廢水深度處理及回用工藝計(jì)劃
 
2.1 工藝流程的斷定
 
目前關(guān)于焦化廢水的深度處理工藝首要有生化法、物理吸附法、化學(xué)絮凝法、高檔氧化法、膜分離法等組合工藝〔5〕，從實(shí)驗(yàn)成果及工程實(shí)踐來(lái)看各有利弊。筆者依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)及出水水質(zhì)要求，斷定該廢水首要特征為COD、硬度、含鹽量比較高，所以處理該廢水合適選用膜分離法處理工藝。因?yàn)榧{濾技能在去除水中二價(jià)鹽和硬度方面有較大優(yōu)勢(shì)，因而選用超濾+納濾+反滲透為核心的全膜法處理工藝。

2.2 工藝流程介紹
 
工藝流程如圖 1所示。

圖 1 工藝流程

生化體系出水進(jìn)入深度處理體系調(diào)理池，調(diào)理水質(zhì)和水量后經(jīng)泵進(jìn)步進(jìn)入砂濾設(shè)備去除懸浮物，產(chǎn)水進(jìn)入砂濾產(chǎn)水池。砂濾產(chǎn)水進(jìn)步后經(jīng)過(guò)自清洗過(guò)濾器進(jìn)入超濾設(shè)備去除膠體等污染物，超濾產(chǎn)水進(jìn)入超濾產(chǎn)水池。在超濾產(chǎn)水進(jìn)步的一起投加復(fù)原劑、阻垢劑、非氧化性殺菌劑，經(jīng)過(guò)高壓泵增壓進(jìn)入納濾體系去除硬度、二價(jià)鹽離子等污染物，納濾產(chǎn)水進(jìn)入納濾產(chǎn)水池。在納濾產(chǎn)水進(jìn)步的一起投加阻垢劑、非氧化殺菌劑，經(jīng)高壓泵增壓后進(jìn)入反滲透體系進(jìn)一步去除離子等污染物，反滲透產(chǎn)水進(jìn)入回用水池待用。砂濾、超濾反洗水經(jīng)反洗水池調(diào)理后進(jìn)入生化體系混凝反響池，在體系內(nèi)循環(huán)處理。為進(jìn)步體系收回率，對(duì)反滲透濃水進(jìn)行二次過(guò)濾，進(jìn)一步削減體系外排水量。

3 首要體系及規(guī)劃參數(shù)
 
3.1 砂濾體系
 
選用接連清洗砂濾設(shè)備首要是為了去除懸浮物，該設(shè)備運(yùn)用砂濾產(chǎn)水及壓縮空氣混合作用，完成不停機(jī)接連洗砂的意圖。經(jīng)過(guò)操控調(diào)理洗砂水量和壓縮空氣進(jìn)氣量完成較好的洗砂作用。該砂濾器2用1備，單臺(tái)產(chǎn)水量70 m3/h，直徑3 000 mm，石英砂粒徑選用1.0~2.0 mm。產(chǎn)水自流進(jìn)入砂濾產(chǎn)水池，洗砂水進(jìn)入超濾反洗水池。

3.2 超濾體系
 
為避免砂濾設(shè)備跑砂影響后續(xù)體系，設(shè)置自清洗過(guò)濾器保護(hù)膜設(shè)備。該過(guò)濾器選用定時(shí)或者定壓差的方法對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行清洗。濾網(wǎng)選用全不銹鋼材質(zhì)，過(guò)濾精度為50 μm。為完成接連產(chǎn)水，超濾設(shè)備共設(shè)置3臺(tái)，2用1備。單臺(tái)產(chǎn)水量50 m3/h。膜元件選用日本旭化成公司的UNA-620A共84支，膜通量為36 L/（m2·h），產(chǎn)水周期設(shè)定為30 min，產(chǎn)水周期內(nèi)完成氣水聯(lián)合反洗、正沖等工序。產(chǎn)水進(jìn)入超濾產(chǎn)水池，濃水進(jìn)入砂濾產(chǎn)水池進(jìn)行循環(huán)。膜外表污染物經(jīng)過(guò)反洗水及化學(xué)清洗進(jìn)入反洗水搜集池，該池污水經(jīng)過(guò)生化二次沉積構(gòu)成污泥外排體系。

3.3 納濾體系
 
為完成接連產(chǎn)水納濾設(shè)備共設(shè)置3臺(tái)，2用1備，單臺(tái)產(chǎn)水量43 m3/h。膜元件選用美國(guó)GE公司DK8040F算計(jì)234支，膜通量為16.9 L/（m2·h）。每臺(tái)納濾設(shè)備前設(shè)置保安過(guò)濾器1臺(tái)，用以保護(hù)膜元件，濾芯選用大通量折疊濾芯，過(guò)濾精度5 μm。為進(jìn)步收回率，納濾設(shè)備選用一級(jí)四段擺放，段間設(shè)有增壓泵彌補(bǔ)壓力損耗，各段均設(shè)有壓力檢測(cè)和流量檢測(cè)儀表完成全過(guò)程監(jiān)控。納濾產(chǎn)水進(jìn)入納濾產(chǎn)水池，濃水進(jìn)入納濾濃水池供廠內(nèi)熄焦、備煤、抑塵等。

3.4 反滲透體系
 
為完成接連產(chǎn)水反滲透設(shè)備共設(shè)置3臺(tái)，2用1備，單臺(tái)產(chǎn)水量34 m3/h。膜元件選用美國(guó)DOW公司抗污染膜元件BW30FR-365算計(jì)162支，膜通量為18.5 L/（m2·h）。每臺(tái)反滲透設(shè)備前設(shè)置保安過(guò)濾器1臺(tái)，用以保護(hù)膜元件，濾芯選用大通量折疊濾芯，過(guò)濾精度5 μm。反滲透設(shè)備選用一級(jí)三段擺放，段間設(shè)有增壓泵彌補(bǔ)壓力損耗，各段均設(shè)有壓力檢測(cè)和流量檢測(cè)儀表完成全過(guò)程監(jiān)控。反滲透產(chǎn)水進(jìn)入回用水池，濃水進(jìn)入反滲透濃水池進(jìn)行二次處理。

3.5 濃水反滲透體系
 
因?yàn)轶w系膜設(shè)備濃水量較大，為進(jìn)步體系收回率，規(guī)劃對(duì)反滲透濃水進(jìn)行再收回。設(shè)置濃水反滲透設(shè)備2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)產(chǎn)水量9.5 m3/h。膜元件選用美國(guó)DOW公司抗污染膜元件BW30FR-365算計(jì)36支，膜通量為15.6 L/（m2·h）。每臺(tái)濃水反滲透設(shè)備前設(shè)置保安過(guò)濾器1臺(tái)，濾芯選用大通量折疊濾芯，過(guò)濾精度5 μm。濃水反滲透設(shè)備選用一級(jí)兩段擺放，段間設(shè)有增壓泵彌補(bǔ)壓力損耗，各段均設(shè)有壓力檢測(cè)和流量檢測(cè)儀表完成全過(guò)程監(jiān)控。濃水反滲透產(chǎn)水進(jìn)入回用水池，濃水進(jìn)入終究濃水池。

3.6 清洗及加藥體系
 
項(xiàng)目依據(jù)水質(zhì)狀況規(guī)劃加藥設(shè)備有：阻垢劑加藥設(shè)備、非氧化性殺菌劑設(shè)備、復(fù)原劑加藥設(shè)備、加酸設(shè)備。

從理論上猜測(cè)納濾設(shè)備對(duì)二價(jià)離子去除率較高，但因?yàn)轫?xiàng)目來(lái)水硬度較大，硫酸鈣、氟化鈣有顯著結(jié)垢傾向，因而在納濾設(shè)備、反滲透設(shè)備及濃水反滲透設(shè)備均設(shè)有阻垢劑加藥點(diǎn)，在實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中納濾設(shè)備阻垢劑投加量操控在4 mg/L，反滲透設(shè)備阻垢劑投加量操控在2 mg/L，濃水反滲透設(shè)備阻垢劑投加量操控在3 mg/L。

項(xiàng)目生化體系出水溫度一般在25 ℃左右，加之來(lái)水條件易于繁殖微生物，因而體系規(guī)劃投加非氧化性殺菌劑，選用管路定時(shí)投加與水池大劑量沖擊投加相結(jié)合，極大下降膜體系微生物污染的危險(xiǎn)。

為避免膜元件被氧化，在納濾進(jìn)水管路設(shè)置復(fù)原劑投加點(diǎn)，一起在反滲透進(jìn)水也設(shè)置投加點(diǎn)備用，投加量依據(jù)氧化復(fù)原電位主動(dòng)調(diào)整加藥量。復(fù)原劑可選用亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉。

項(xiàng)目水質(zhì)硬度較大，結(jié)垢傾向比較顯著，因而在納濾進(jìn)水規(guī)劃加酸點(diǎn)投加鹽酸，依據(jù)來(lái)水狀況調(diào)理膜設(shè)備進(jìn)水pH，一般調(diào)整在6.0~6.5之間。

因?yàn)槟んw系不可避免存在膜元件污染導(dǎo)致產(chǎn)水量下降的狀況發(fā)作，因而規(guī)劃超濾清洗設(shè)備和膜化學(xué)清洗設(shè)備。其間，超濾依據(jù)膜元件特性，實(shí)施周期產(chǎn)水周期清洗的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。每天進(jìn)行一次EFM清洗，每月進(jìn)行一次CIP清洗，兩種清洗共用1套清洗設(shè)備。納濾、反滲透及濃水反滲透設(shè)備的化學(xué)清洗依據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)改變挑選恰當(dāng)時(shí)刻進(jìn)行清洗，一般在3個(gè)月左右進(jìn)行1次。

3.7 操控體系
 
選用PLC上位機(jī)+手動(dòng)雙操控形式，超濾因?yàn)檫\(yùn)轉(zhuǎn)周期較短，僅有主動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)形式，其他膜設(shè)備均可由手動(dòng)+主動(dòng)雙形式完成設(shè)備的起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)轉(zhuǎn)間沖刷、停機(jī)、停機(jī)沖刷等工序。其他水泵起、停，閥門開閉均可在上位機(jī)操作，流量、液位、溫度、pH、電導(dǎo)率等參數(shù)完成上位機(jī)顯現(xiàn)、記載、報(bào)警、打印等功能。

4 運(yùn)轉(zhuǎn)作用
 
體系自2012年6月調(diào)試結(jié)束至今，依據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)從污染物去除作用和體系收回率兩方面查核實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)作用。

4.1 污染物去除作用
 
體系回用水用于循環(huán)水補(bǔ)水，經(jīng)過(guò)比照《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)劃規(guī)范》（GB 50050—2007），終究產(chǎn)水各項(xiàng)目標(biāo)均優(yōu)于規(guī)范要求，成果如表 2、表 3所示。

4.2 設(shè)備及體系收回率
 
對(duì)砂濾清洗水、超濾反洗水、膜體系清洗水及其他雜排水均進(jìn)行收回，經(jīng)過(guò)生化體系二次處理，然后完成了較高的收回率，成果如表 4所示。

5 效益剖析
 
人工費(fèi)0.65元/t，電費(fèi)1.85元/t，藥劑費(fèi)0.92元/t，運(yùn)轉(zhuǎn)總成本算計(jì)3.42元/t。本地工業(yè)用水價(jià)格約為5.85元/t，完成經(jīng)濟(jì)效益2.43元/t。

6 結(jié)論與主張
 
經(jīng)過(guò)該工程的調(diào)試、投運(yùn)以及盯梢數(shù)據(jù)標(biāo)明，全膜法工藝在焦化廢水的深度處理及回用上有杰出應(yīng)用遠(yuǎn)景，工藝計(jì)劃可行，設(shè)備組合合理，出水水質(zhì)遠(yuǎn)優(yōu)于《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放規(guī)范》（GB 16171—2012）和《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理規(guī)劃規(guī)范》（GB50050—2007）的要求。

膜體系的杰出運(yùn)轉(zhuǎn)需求留意以下幾點(diǎn)：

（1）微生物污染。從體系進(jìn)水開端要留意殺菌劑是否有用投加，應(yīng)將接連投加和沖擊式投加組合運(yùn)用，一起關(guān)于各中間水池定時(shí)進(jìn)行滅菌處理。關(guān)于殺菌劑可在DPNPA類和異噻唑啉酮類中定時(shí)替換以避免呈現(xiàn)抗藥性的狀況。

（2）膜體系清洗。關(guān)于各膜體系的清洗要求，要依據(jù)膜元件廠商的清洗規(guī)范和實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及時(shí)調(diào)整，呈現(xiàn)污堵痕跡時(shí)應(yīng)趕快查明原因，避免呈現(xiàn)污染嚴(yán)峻導(dǎo)致膜通量急劇下降直至不可恢復(fù)的狀況發(fā)作。

（3）當(dāng)來(lái)水硬度較高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行加酸調(diào)整 pH至6.0~6.5左右，可使結(jié)垢危險(xiǎn)極大下降，一起也下降了阻垢劑的用量，進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益。

（4）對(duì)水源的監(jiān)控應(yīng)及時(shí)、精確。在調(diào)試期間應(yīng)適當(dāng)添加要點(diǎn)水質(zhì)項(xiàng)意圖檢測(cè)頻率，以避免突發(fā)性改變導(dǎo)致膜體系的不可逆損害。

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