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焦化废水深度处理技术及工艺现状
更新时间:2017-03-27 来源:《工业水处理》 作者:曲余玲,毛艳丽,翟晓东

摘要:焦化废水的处理对于钢铁企业减少污水排放量和新水用量,提高废水循环利用率具有重要的意义。介绍了几种常用的焦化废水深度处理技术,如混凝沉淀法、吸附法、生物化学法、高级氧化法、膜分离法等,并对目前国内外的焦化废水处理工艺现状进行了描述,展望了焦化废水深度处理技术的发展方向。

焦化废水是一种高浓度、高污染的有机废水,其毒性大,可生物降解性差,是钢铁工业最难处理的一类废水。目前钢铁企业普遍采用预处理+生化处理+混凝沉淀处理工艺,出水多回用于湿法熄焦、煤场散水等对水质要求不高的用户。随着国家环保标准的日益严格以及水资源的日益紧张,对焦化废水进行深度处理并回用于钢铁生产变得日益迫切。

1 焦化废水现行排放标准

为完善国家污染物排放标准体系,引导钢铁、焦炭行业规范和控制污染物排放,国家环保部对《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456—1992)进行了修订和完善,并在2012 年10 月1 日颁布实施了新的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171—2012),该标准对焦化废水的排放提出了更加严格的要求:对于新建企业2012 年10 月1 日起和现有企业2015 年1 月1 日起,悬浮物≤50 mg/L,COD≤80mg/L,氨氮≤10 mg/L,石油类≤2.5 mg/L,氰化物≤0.2 mg/L〔1〕。此外,新标准中还明确了监测位置和单位单品基准排水量, 从而避免了以往因监测位置不同和排水量不同引起的执行标准不统一。并且对处理后回用于洗煤、熄焦和高炉冲渣等的焦化废水水质也提出了明确的规定, 而以往由于该方面标准的缺失, 有的生产厂甚至将未经任何处理的焦化废水直接用于熄焦。

2 焦化废水深度处理技术

由于现有的焦化废水处理工艺很难满足日益严格的环保标准,因此从企业发展的长期来看,必须对焦化废水进行深度处理。目前,焦化废水深度处理技术主要包括混凝沉淀法、吸附法、生物化学法、高级氧化法和膜分离法〔2〕。

2.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法是在废水中加入一定量的混凝剂,使废水中难以沉淀或过滤的污染物通过物理或化学作用使其集结成较大的颗粒,从而达到分离的目的。常用的混凝剂有聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)等〔3〕。目前研究的重点就是开发新型高效复合混凝剂。如宝钢焦化废水采用M180 复合型混凝剂、邯钢采用JY-202 复合型混凝剂后,其处理效果均优于PFS 等混凝剂。

2.2 吸附法

吸附法是利用多孔性吸附剂的吸附作用,对焦化废水中的污染物质进行去除。目前研究的吸附剂有活性炭、粉煤灰、褐煤、膨润土、焦粉、高分子聚合物和吸附树脂等〔4〕。由于活性炭具有独特的孔结构和吸附性能,被广泛地应用于焦化废水深度处理工艺中,如韩国浦项、中国台湾中钢和中国宝钢等。同时也可以采用多种吸附剂联合使用, 如炉渣过滤-树脂吸附、沸石-活性炭复合材料吸附等。

2.3 生物化学法

目前用于焦化废水深度处理的生物化学法主要有曝气生物滤池(BAF)和膜生物反应器(MBR)〔5-6〕。BAF 是一种新型生物膜法, 对有机污染物和氮、磷等具有较好的去除效果,其特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体,节省了后续沉淀池,具有基建投资少、出水水质好、运行能耗低、运行费用省等优点。MBR 是将膜技术与生物技术相结合的一种先进的废水处理方法,主要是先利用生物技术去除水中可生物降解的有机污染物,然后利用膜技术过滤悬浮物和水溶性大分子物质,降低水浊度。MBR 具有处理效率高、占地面积小、自动化程度高等优点,是21世纪最具有发展前景的污水处理和中水回用技术。

2.4 高级氧化法

高级氧化法是指通过不同途径产生具有高反应活性的羟基自由基(·OH),再利用其强氧化性将水中的有机污染物降解,生成小分子物质,甚至直接转化为CO2和水。高级氧化法可以有效去除水中难降解的有机污染物,具有处理效率高、无二次污染等优点。在焦化废水深度处理领域,研究和应用较多的高级氧化法有Fenton 氧化试剂法、臭氧氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法和超声波氧化法等〔7-8〕。

2.5 膜分离法

膜分离法是一种具有巨大潜力和实用性的废水处理技术,其原理是以选择性透过膜为分离介质,通过在膜两边施加一个推动力(如浓度差、压力差、电位差等),使废水中的组分选择性的透过膜,从而达到分离净化的目的。膜分离技术应用于废水处理具有能耗低、效率高和工艺简单等特点。目前,应用的膜分离技术主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透〔9〕。近年来,在焦化废水深度处理领域,研究与应用较多的是超滤-反渗透的双膜法焦化废水处理工艺, 经超滤-反渗透处理后的焦化废水, 出水符合工业循环冷却水水质标准,可回用于净环补充水、锅炉软水补给水,甚至部分替代新水。

3 国内外焦化废水处理工艺现状

3.1 国外焦化废水处理工艺现状

日本对焦化废水的处理大多采用好氧活性污泥生化处理工艺, 并将生化出水进行混凝沉淀或砂滤处理后排海,其主要污染物的排放质量浓度为COD50~200 mg/L,酚0~2 mg/L,总氮100~900 mg/L。由于出水总氮较高, 焦化企业会在排海前对出水再次进行稀释处理。为了应对日本日益严格的排水限值,最近几年一些日本焦化企业开始在活性污泥法焦化废水处理工艺后增加臭氧氧化和活性炭吸附等深度处理技术,使出水色度和COD 有了明显地改善,具体工艺如图1 所示。日本的钢铁企业几乎没有采用缺氧/好氧(A/O)、厌氧/缺氧/好氧(A2/O)的生化工艺处理焦化废水。

版权、出处:《工业水处理》

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