焦化废水膜法深度处理的开工调试和过程控制

孙晨曦

（山东钢铁集团日照有限公司焦化部，山东日照 276805）

焦化废水是在炼焦过程中产生的一种污染物浓度高、组分复杂、难降解有机物多的有机废水。焦化废水处理普遍采用以活性污泥法为核心的生化处理工艺，但是生化出水COD 指标很难达到排放标准。随着环保要求的日益严格，为了稳定达到钢铁行业废水排放标准，生化出水还需进行深度处理。目前，已经应用于焦化废水处理生产实践的深度处理方法主要有膜法处理、芬顿氧化、臭氧催化氧化和次氯酸钠氧化等方法。

山东钢铁集团日照有限公司焦化废水处理单元是新建焦炉工程的配套水处理系统，出水指标必须达到最新的新建企业指标排放标准。为了达到上述指标，该公司采用了目前焦化废水处理工艺流程最长、出水指标最严格的一套焦化废水处理工艺。

1 焦化废水处理工艺

1.1 完整的焦化废水处理工艺流程

根据进水水质特点和出水水质要求，污水生化处理工艺采用了“AA1/O1-A2/O2工艺”的两级生物脱氮工艺，辅以沉淀池、混合反应、生物流化床等物化处理措施；对生化出水进行高级氧化处理和回用处理，采用了“臭氧紫外光接触氧化+软化澄清+多介质过滤器+超滤+反渗透”的处理工艺[1]。

完整的焦化废水处理工艺流程包括5 个阶段。第1 阶段是预处理阶段，焦化废水进入除油池，上部浮油进入轻油池后定期外运，池底重油定期排放，其他废水经过均合池进入旋流反应器后进入初次沉淀池。当生化系统异常时，废水进入事故池，待系统恢复后由事故池进入均和池。第2 个阶段为生化处理阶段。来水经过厌氧吸水井、厌氧池、一段缺氧池、一段好氧池、一段沉淀池、二段缺氧池、二段好氧池、二段沉淀池、生物流化床、混合反应池、混凝沉淀池后，进入第3 个阶段氧化处理阶段。生化出水进入臭氧紫外光接触氧化池、软化澄清池后，进入第4 阶段——深度处理回用阶段，经过过滤器、多介质过滤器、超滤装置、超滤产水池、反渗透装置后，部分进入反渗透产水池后产品水外，部分进入臭氧紫外光接触氧化池、浓水池后浓水外运。第5 个阶段是初次沉淀池、一段、二段沉淀池剩余污泥池和混凝沉淀池污泥，全部进入污泥浓缩池、叠螺脱水机进行处理，然后泥饼外运。

1.2 超滤、反渗透膜法处理工艺流程

焦化废水经过生化处理、臭氧氧化处理后，再进行超滤、反渗透双膜处理，出水达到除盐水标准，用作煤气净化冷却塔补水[2]。工艺流程如图1所示。

图1 膜法处理工艺流程

2 膜法系统的开工调试

膜法系统的开工调试内容主要包括：超滤、反渗透膜元件的安装；超滤、反渗透加药设备的调试，超滤、反渗透清洗管路的冲洗；针对反渗透膜进水，pH测定仪、浊度仪、电导率仪和氧化还原电位仪表的安装及校正；超滤膜前自清洗过滤器、反渗透膜前保安过滤器的安装调试以及电动阀门的安装和调试；超滤、反渗透运行程序的调试；达到进膜要求的焦化废水通过超滤、反渗透膜处理后达标回用。

上述调试内容如果统筹安排，将会极大地提高膜系统调试效率，缩短调试时间。

2.1 膜系统加药设备调试、清洗管路的冲洗

膜系统加药设备主要包括超滤膜EFM 清洗使用的次氯酸钠投加装置，反渗透膜进水使用的还原剂投加装置、阻垢剂投加装置、非氧化性杀菌剂投加装置，化学清洗用的酸、碱投加装置。每套药剂投加装置均包括加药箱和加药管线，为了杜绝堵塞对膜系统造成的影响，运行前都需要用除盐水进行冲洗。清洗管路时主要利用超滤、反渗透的清洗装置进行冲洗。冲洗需要使用大量除盐水，设计加药装置和清洗装置的补水来源均是反渗透的产水，而调试初期无自产的除盐水，因此调试前需提前考虑冲洗用所需除盐水的来源。

2.2 反渗透膜系统仪表安装调试

反渗透进水管路上安装在线电导率仪、浊度仪、pH 计、氧化还原电位仪。电导率仪检测进水电导率指标，再结合产水电导率指标可以判断反渗透膜的脱盐率。浊度仪主要检测系统进水浊度，浊度高容易加速膜的堵塞。氧化还原电位仪主要检测系统的氧化还原电位，避免因还原剂投加量不足，造成膜被氧化。各种仪表作用都非常关键，使用前需校对。

2.3 膜法系统的运行程序调试及联动试车

膜法系统的运行程序调试需要使用膜系统进水，考虑到前端工序焦化废水水质暂时还达不到进膜的水质要求，为了减少膜堵塞和加快调试进度，一方面利用生产新水来进行膜系统调试，另一方面加快前端焦化废水的处理，使之达到进膜的水质条件。然后，逐步用焦化废水替换生产新水，实现焦化废水膜系统的全线贯通。在调试过程中，原设计是将多介质反洗水、超滤正洗、反洗排水、反渗透冲洗、清洗排水引入前端软化池，但是考虑到进水硬度不高，软化池未投加熟石灰和PAM 药剂，若直接进入软化池，再经过膜系统，将会造成对膜系统的污堵。因此，将上述排水改为进入生化后的生物流化床，进行混凝加药处理，臭氧深度处理后再进入膜系统，有利于保证进膜的水质。

3 膜系统调试和运行过程中的常见问题和解决方法

3.1 产水量很少，反渗透无法运行

调试期内，1#反渗透遇到了一段产水量很少，二、三段产水量基本没有的情况，反渗透无法运行。原因有以下两点：进水水质超标，膜堵塞严重；反渗透膜进气，系统存在气阻现象。笔者对超滤产水池水质进行全分析，并且进行污堵指数SDI的检测，结果均合格，因此排除了进水水质超标的原因。接着，将1#反渗透膜进行一次化学离线清洗，清洗后再次开启，产水量恢复正常。

3.2 保安过滤器压差上涨快，滤芯更换周期短

1#反渗透调试运行期间，仅运行4 d 左右，笔者发现保安过滤器压差增加较快，拆开后发现滤芯表面附着很多白色固体杂质。经分析，其主要是无机物，无机物含量高达80%。实验室小试结果表明，出现白色物质的主要原因是系统pH 较高，产生了碱性物质沉淀。反渗透进水pH 刚开始要求控制在7.5～8.5，但是前端流化床液体药剂投加后出水pH=5 左右，在软化池加碱回调pH，pH 值变为7～8，pH 越高，产生的白色絮状沉淀越多，越堵塞保安过滤器。

为了解决上述问题，调试人员停止投加流化床液体药剂，使用固体药剂和聚铝药剂搭配，并且停止在软化池添加液碱回调pH，摸索最佳的pH 控制条件，滤芯上未出现上述沉淀物质[3]。

在后来运行过程中，过滤芯上又出现白色沉淀，原因是多介质进水管道上投加了次氯酸钠，也使进膜的pH 值增加，生成了沉淀，堵塞滤芯。停止投加次氯酸钠后，再次更换滤芯时未发现白色沉淀。

3.3 进膜水质对超滤、反渗透膜的影响

3.3.1 超滤膜运行的影响因素

超滤膜的工艺运行参数主要有运行周期、膜的反洗技术参数（包括时间间隔、反洗时间等）、消毒剂的投加剂量以及过滤温度等。

超滤前，正洗时间1 min，反洗+气洗时间1 min， 循环清洗时间3 min。超滤每天进行一次EFM 清洗，清洗对于降低和稳定膜运行压差作用比较关键。超滤运行温度控制在35℃以下。夏天气温较高，菌藻容易滋生，可以根据实际情况在多介质进水管线上投加次氯酸钠。

3.3.2 反渗透运行的影响因素

反渗透进水管线上有进水电导率仪、进水浊度仪、ORP 仪，温度、pH 仪。反渗透进水管线上投加还原剂、阻垢剂、非氧化性杀菌剂。影响反渗透运行的主要因素有压力、温度、进水含盐量等。进水含盐量增加，进水压力增加，通量就会降低。进水温度控制在25～35℃。ORP 控制在300以内。pH 值控制在6～7 较合适。

4 结语

山东钢铁集团日照有限公司焦化废水超滤反渗透膜法深度处理系统从膜元件的安装调试到焦化废水经过深度处理达标，整个过程经过了22 d 时间。超滤产水率为90%，反渗透产水率为70%～75%。但是由于焦化废水成分复杂，受多种因素的影响，进膜的COD 等指标存在波动，超滤一般压差超过0.1 MPa，进行离线化学清洗，清洗周期为2月1 次。反渗透膜清洗周期为1月1 次。反渗透保安过滤器滤芯更换较为频繁。下一步将从稳定进膜水质条件、提高混沉效果、降低进水浊度等方面着手，努力减少滤芯更换频次，延长膜的清洗周期。