焦化厂废水深度处理工艺研究分析

O 吴学峰 彭景（神华乌海能源有限责任公司西来峰煤化工分公司焦化厂 内蒙古 016000）

焦化厂废水深度处理工艺研究分析

O 吴学峰 彭景
（神华乌海能源有限责任公司西来峰煤化工分公司焦化厂 内蒙古 016000）

水资源是人类赖以生存的基础，是社会得以持续发展的保障。目前国内大多数焦化企业都面临两个难题：一是工业用水紧张，焦化行业是一个用水量较大的行业，需要大量的“新水”用作循环冷却水补充水和锅炉补给水。二是需对大量高浓度焦化废水进行有效处理，以达到保护环境、清洁生产的目的。通过采用污水深度处理技术可以很好地解决以上两个问题，进行水资源的循环再利用。整套工艺分为两个系统，分别为循环水处理系统采用高效澄清+过滤+超滤+反渗透处理工艺；废水处理系统采用高效澄清+生化处理+反渗透处理工艺。经过深度处理后的水在达到环保要求的同时，又重新进入工业生产水系统中，为企业节能减排、降耗增效发挥了巨大作用。

焦化；污水；反渗透

1.焦化废水深度处理技术原理及其应用

焦化废水是煤高温干馏、煤气净化以及化工产品精制过程中所产生的高浓度有机废水。其组成十分复杂，含有酚、苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰化物、硫化物和氨氮等有毒有害物质，废水色度高。处理前焦化废水的COD浓度在3000～5000mg/L，氨氮浓度在300～500 mg/L，由此可见，焦化废水是一种典型的高污染、有毒、难降解的工业废水。目前，国内大多数企业采用预处理（重力除油、浮选除油、污水调节）、生物脱氮处理及后混凝处理等工艺，基本可实现达标排放。但排放的焦化废水仍会对水体产生不利影响，许多企业开始探索将需外排的废水经深度处理后回用于生产，以实现焦化废水不外排。

另外，焦化厂循环冷却水在使用之后，水中的钙、镁、氯根、硫酸根等离子，溶解性固体和悬浮物相应增加，空气中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体以及换热器物料泄露等，均可进入循环冷却水系统，使焦化厂循环冷却水系统中的设备和管道腐蚀、结垢，造成换热器传热效率降低，过水断面减少，甚至是设备管道腐蚀穿孔。

焦化厂循环冷却水系统中结垢、腐蚀还与微生物的繁殖息息相关，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又引起污垢。因此，要解决焦化厂循环水系统中的这些问题，还必须进行综合治理。

因此，焦化废水深度处理既要处理水中的大量有机物、油类、悬浮物，同时兼顾去除水中的盐分、硬度、碱度与氯化物等。如果您这些杂质处理不当，回用于循环冷却水，会使冷却塔堵塞、结垢、腐蚀，还会加快微生物繁殖，外排则会造成更大的污染。就目前我国技术实际情况而言，有多种深度处理技术可供选择，包括离子交换、电渗析法、反渗透法、纳滤、超滤和微滤、过滤以及絮凝、氧化等。

2.原水水质分析及工艺思路的确定

本工程处理的进水水源为乌海能源公司西来峰煤化公司反渗透浓水、甲醇厂循环排污水、新建硝铵厂排污水、焦化厂二期循环排污水及及焦化厂生化处理站出水，出水达到反渗透出水水质要求。

反渗透浓水、循环排污水水质情况特点是含盐量高，COD等污染物质不是太高，如果要进行回用，主要处理水中的盐分。根据水质报告，COD不高，混合后的反渗透浓水、循环排污水的COD的值在12．2mg/L左右，因此，这部分废水可直接采用超滤反渗透进行处理。另外，根据进水水质可知，水中的总硬度为634mg/l,总碱度为283mg/l，钙离子为125．72mg/l，镁离子为55．22mg/l，重碳酸根离子为374．13mg/l,硫酸根离子为382mg/l，由于本工艺采取的反渗透脱盐工艺，进水硫酸根与硬度较高，容易造成反渗透系统的结垢，造成系统产水量下降，不能满足其运行．本工艺预处理考虑去除水中暂时硬度，采用石灰高效澄清法去除水中暂时硬度。可去除大约370mg/l的暂时硬度。从而保证了后续脱盐工艺的正常运行。

焦化厂原废水处理工艺采用A/O法+混凝沉淀处理工艺，根据进水水质，出水CODCr为100mg/L左右，SS为22左右mg/L，油0．21左右mg/L。总固体悬浮物为2873mg/l，总硬度为399mg/l，总碱度为133mg/l，钙离子为86．1mg/l，总镁离子为32．27mg/l，重碳酸根离子为162．33mg/l,硫酸根离子为649．33mg/l,氟离子为33mg/l，由以上数据可以，这部分废水中的COD较高、含盐量较高，硫酸盐浓度较高，氟离子较高。根据用水水质要求，此部分水经过处理后一部分用于焦化厂的熄焦，一部分用于需要进行脱盐处理回用。由于这部分处理水中COD较高，如果直接采用除盐系统进行处理，会对超滤反渗透系统造成污染；另外，焦化废水中的COD中含有较多的芳香族类等苯环类物质，这些物质跟超滤或反渗透膜会有一定的反应，可能会对膜造成不可逆的损害，因此，必须对这些水进行进一步处理，去除水中的COD，然后再进入超滤反渗透系统进行脱盐处理。

根据水质特点，水中的氟离子含量较高，氟离子很容易与水中的钙镁离子形成沉淀，影响后续反渗透脱盐工艺的运行，前期预处理考虑采用石灰高效澄清系统，一方面去除水中的暂时硬度，一方面去除水中的氟离子，从而保证了后续脱盐系统的正常运行。

根据焦化废水排放水的水质特点，这种水要进行回用，合理的工艺路线是首先去除水中的COD，然后进行脱盐处理。由于这部分废水中的COD主要为溶解态，采用沉淀等物理法不能达到消除COD的目的，采用高级氧化的处理工艺运行费用过高，运行过程不好操作，运行不稳定；采用纳滤处理工艺投资高，并且纳滤对不同水质有不同的处理效果，水质的波动出水水质波动较大。因此，合理的去除COD的工艺是采用生化处理工艺去除水中的COD。本工艺采用P-MBR工艺，首先通过P-MBR的强吸附降解功能去除污水中的COD，作为后续除盐的预处理工艺。

除盐工艺有树脂软化法、反渗透等，由于采用树脂软化处理工艺，会产生大量酸碱废水，并且树脂对进水COD要求非常严格，因此，本水质不适合采用树脂法去除盐类物质，因此，除盐系统采用反渗透工艺更为合适。

根据来水的特性及回用水的水质要求，循环水排污水这部分废水中主要去除的物质是盐类，水中对超滤、反渗透有损害的物质少，系统的稳定性较好。焦化厂废水厂产水中对膜有危害的物质较多，系统的稳定性较差，因此，本工程建议循环水脱盐系统、生化废水脱盐系统分开设计，运行时分开运行，但出现故障时可互为备用。避免这两种废水混合后对对膜的损害。

综上所述，要达到水回用的目的，建议循环水处理部分工艺采用高效澄清+过滤+超滤+反渗透处理工艺；废水处理系统采用高效澄清+生化处理+（部分反渗透除盐工艺回用）部分回用。

3.废水生化性分析

焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水。其组成复杂，含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。因此焦化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。

焦化废水经污水处理站经生化+混凝强化处理后，出水中有机物大多较难生化降解，属于难处理废水，采用一般的生化法，不能将废水中的有机物去除。为强化污水处理效果，本方案建议采取在后续生化池中投加XY-P01活性生化填料，提高废水的可生化性，在生化反应池内投加XY-P01活性生化填料在处理高难度废水中是新型的、具有较大优势的生物处理工艺。

XY-P01活性生化填料是一种内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强。XY-P01活性生化填料中有大量肉眼看不见的微孔。这种填料具有巨大的比表面积，拥有了优良的吸附性能，能够作为微生物良好的载体及惰性物质的吸附剂。

由于分子之间拥有相互吸引的作用力，当一个分子被填料内孔捕捉进入到填料内孔隙中后，由于分子之间相互吸引的原因，会导致更多的分子不断被吸引，直到添满孔隙为止。XY-P01活性生化填料相比粉末活性炭，其中孔更多，适合吸附焦化废水中的难降解有机物。

XY-P01活性生化填料为非极性分子，由于废水中的物质大部分为极性分子，因此，填料可以充分吸附废水中含有的污染物质。

采用XY-P01活性生化填料优越性主要表现在：

卓越的稳定性。投加XY-P01活性生化填料与传统的生物工艺相比，系统紊乱的倾向性要小得多。

去除顽固COD。那些没有被细菌立即分解的COD被XY-P01活性生化填料吸附，并且回流至曝气池，使得细菌能多次对他们进行降解。

改善硝化作用。废水中高浓度的氨，在单级处理中通常能被硝化至较高的程度，而传统的处理工艺很难达到。

颜色的去除。XY-P01活性生化填料是卓越的颜色的吸收器，对于含有一定色度的工业废具有极好的吸收效果，使出水清澈透明。

促进有机物的去除。用XY-P01活性生化填料处理系统能够高度去除BOD、COD、苯酚、等难降解有机物。

高度的系统灵活性。通过对XY-P01活性生化填料的投加量、活性污泥的浓度和XY-P01活性生化填料的投加点的选择来保障工艺的最优化和灵活性，针对性的处理各种不同特性的废水。

重金属的去除。XY-P01活性生化填料处理系统通过吸附作用，展示了对金属的去除能力（30-90%），一般情况下，如果选择采用XY-P01活性生化填料处理系统就可以省去金属的分离和去除步骤，来获得中等水平的金属去除。

操作的灵活性。XY-P01活性生化填料处理系统可提供最大的操作灵活性，碳的使用量取决于废水水质的变化和排放的要求。

本生化工艺选择XY-P01活性生化填料与MBR相结合的处理工艺——P-MBR工艺。采用这种处理工艺，既解决了普通MBR工艺处理难降解废水效果差的问题，又解决了普通生化处理工艺在处理低浓度废水时不能维持微生物浓度的问题，是一种适合于处理难降解、低浓度废水的非常好的处理工艺。

4.工艺流程说明

本污水处理站流程分为2套系统，一套系统为循环水、甲醇厂浓盐水处理系统，一套为焦化厂二期生化站生化废水的处理。

甲醇厂反透浓水、甲醇厂循环排污水、焦化厂二期循环排污水首先进入循环水废水调节池，废水在调节池内进行水量的调节和水质的均衡，混合后的废水通过提升泵输送到石灰高效澄清池，去除暂时硬度，然后进入滤池进行过滤，滤池产水进入滤后水池，由超滤原水泵打入超滤系统，经超滤过滤后的进入反渗透脱盐系统进行除盐处理。

生化后的废水首先进入调节池，在调节池内进行水量的调节及水质的均衡后，通过提升泵提升进入高效澄清池，在高效澄清池投加石灰，去除污水中含有的悬浮物、暂时硬度及氟离子，出水经过中和进入P-MBR系统曝气池进行好氧生化处理，生化处理需要的氧气通过曝气设备充入空气。曝气池内投加XY-P01活性生化填料，通过活性填料的强吸附作用，污染物质首先被吸附到填料上，然后通过附着于填料上的微生物对污染物质进行生化降解，从而去除水中的有机污染物。

在微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。曝气池出水进入MBR反应池，由抽吸泵提供动力，经膜过滤截留悬浮物及污泥，净化水排入MBR产水池，剩余污泥排入污泥储存池。生化池供氧及膜擦洗用气由鼓风机房内鼓风机供给。P-MBR出水一部分水用做焦化厂熄焦回用，一部分再经反渗透脱盐处理。

生化反应池产生的剩余污泥及高效澄清池产生的石灰污泥排入污泥储存池，然后通过污泥脱水机脱水处理。

综上所述，为保护自然生态环境和人类健康，保持经济可持续发展，建设资源节约型社会，焦化废水深度处理已成为了一个不可忽视的问题。膜技术作为一种新型的水处理技术，已成为焦化废水深度处理当中的关键技术，并在实际应用当中收到了较好的效果。但是，任何技术都不是完美的，膜技术同样也存在着诸如膜污染、浓缩液处理等问题。只有不断地完善、寻求新的技术加以弥补，才能真正地解决好焦化废水的处理问题。

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Research Analysis of Sewage Advanced Treatment Technology for Coking Plant

Wu Xuefeng，Peng Jing

(Xi Lai Feng Coal Chemical Branch Coking Plant of Shenhua wuhai energy co., LTD, Inner Mongolia, 016000)

Water resources is the foundation of human life and the guarantee of sustained society development. At present, most domestic coking enterprises are facing two problems: the fi rst is the tense industrial water, coking industry is the industry needing a large number of water consum ption and it needs a lot of new water used as for circulating cooling water make-up water and boiler make-up water. The second is the effective management o f coking sewage with a large number of high concentration so that to achieve the purpose of environmental protection and clean production. Adopting the sewage advanced treatment technology is a good way to solve the above two problems,and then take cyclic utilization of water resources. The wholeprocess was divided into two systems--circulating water treatment system adopting effi cient clarifi cation+ ultrafi ltration + reverse osmosis treatment process and wastewater treatment system adopting effi cient clarifi cation + biochemical treatment + reverse osmosis treatment process. After advanced treatment of sewage, it can meet the environmental requirements,at the same time it comes back into the water system,which has played a huge role of energy conservation, emissions reduction, adding-effect,and reducing-consumption for the enterprise.

coking；sewage；reverse osmosis

：A

吴学峰（1973～），男，神华乌海能源有限责任公司西来峰煤化工公司焦化厂，研究方向：化工能源。彭景（1983～），男，神华乌海能源有限责任公司西来峰煤化工公司焦化厂，研究方向：化工能源。