某焦化厂用水预处理工程设计

2020-12-12李瑞斋

缔客世界 2020年1期

李瑞斋

（河北协同水处理技术有限公司河北石家庄 050000）

引言

焦炭行业是我国的重要支柱产业，是“水十条”重点管控行业。2018年我国焦炭产量接近4.4亿吨，伴随钢铁工业、煤炭工业等的焦炭炼制、煤气终冷、化工产品精制过程产生大量的焦化废水，每吨焦排放废水0.4～0.7t，2018年我国焦化废水排放量达3.17×109m3。

1 水质分析

焦化废水深度处理进水水质中难降解的COD一般为150～400mg／L，达不到反渗透膜系统的进水条件（≤50mg／L），废水直接进入膜处理系统必然造成膜的严重污堵。因此必须应用前沿的高级氧化技术缓解膜的污堵、延长清洗周期和增加膜的使用寿命，与成熟的双膜法水处理技术重新组合优化设计流程，调整设计参数，寻求低成本、高效率的焦化废水深度处理和回用技术[1]。

2 焦化废水处理技术现状

①在焦化废水主生化处理方面，中冶焦耐最早研究开发的焦化污水处理A/O内循环生物脱氮工艺即缺氧—好氧处理工艺，能够实现进水COD900～1700mg/L、氨氮质量浓度300mg/L、酚类质量浓度90mg/L、氰化物质量浓度50mg/L、油类质量浓度80mg/L的条件下，出水达到COD小于100mg/L、氨氮质量浓度小于15mg/L、酚质量浓度小于0.5mg/L、氰化物质量浓度小于0.5mg/L。为了提高焦化废水的处理效果，在A/O工艺的基础上开发了A2/O生化处理工艺。该工艺是目前国内焦化废水处理更为广泛应用的主生化处理工艺。

②在焦化废水深度处理方面，采用(高效软化+过滤+超滤+反渗透)工艺，对包钢庆华酚氰污水生化处理系统出水进行深度处理提标改造，深度处理系统出水作为循环水补水回用。臭氧氧化、光催化氧化深度处理技术已应用于实际工程，莱钢焦化厂对焦化废水处理系统采用MBR和臭氧工艺进行改造后，废水COD由250mg/L降为150mg/L以下，废水悬浮物质量浓度由150mg/L降为20mg/L以下；鞍钢化工总厂等采用催化臭氧氧化技术对其焦化废水进行深度处理，处理后出水满足国家一级排放标准的要求[2]。

3 工艺设计

原水从浊漳河水库取水汇入4万立方米调蓄水池中，经原水提升泵提升进入河水预处理装置的调节池中，再通过泵将水送至溶气气浮设备中。溶气气浮设备出水自流至曝气调节池中，然后提升入水力循环澄清池中，提升过程中投加混凝剂及助凝剂。原水在澄清池内反应、沉淀，泥水分离后，上清液流入过滤池中，进一步过滤后的水流入中间水池中，中间水池的水通过超滤增压泵提升进入超滤系统处理，超滤产水进入1万立方米清水池待回用，最终回用水再通过增压泵增压去使用水点。溶气气浮设备的浮渣和水力循环澄清池排出的污泥排入污泥浓缩池中，污泥经带式压滤机进行污泥干化脱水，泥饼外运，渗滤水回流至曝气调节池中[3]。

4 单元设计

4.1 气浮设备

本单元主要起固液分离、油水分离作用，同时部分降低COD、色度等。气浮设备采用平流式溶气气浮2台，单台处理量为70m3/h。气浮条件：pH值为6～9，温度≤45℃。气浮溶气水效果达到微米级。气浮设备设有捕捉区、气浮分离区、出水区及刮渣设备。

4.2 水力循环澄清池

水力循环澄清池是集混合、絮凝和沉淀于一体的泥渣循环型澄清池。原水经过水射器喷嘴，在其周围形成负压吸入泥渣，使原水、泥渣、混凝剂充分而激烈地快速混合，从而增加悬浮颗粒间的碰撞。加快接触絮凝作用，达到泥水分离的目的。水力循环澄清池。单池容积为550m3，尺寸为φ11m×5.8m。水力停留时间为4h。内设斜管，钢砼结构[4]。

5 单元处理技术

5.1 曝气生物滤池

曝气生物滤池(BAF)是一种特殊形式的生物接触氧化法。BAF结合了给水快滤池和接触氧化法的优点，集曝气氧化、高水力负荷、絮凝吸附等特点于一身，具有生物氧化和过滤的双重作用，出水水质较好。BAF在焦化废水深度处理中主要应用于常规生化处理后。孙丰英等利用曝气生物滤池(UBAF)作为某焦化厂生化二级出水的深度处理工艺，处理后的出水COD和NH3-N可达GB8987—1996《污水综合排放标准》。目前BAF技术在焦化废水深度处理中已有工程应用。将混凝气浮增加至BAF前可有效去除污水中的悬浮物，同时具有有机负荷高、占地面积小、投资少、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点，但其对进水悬浮物(SS)浓度要求较严，一般要求ρ(SS)≤100mg/L，最好ρ(SS)≤60mg/L，因此需要对进水进行预处理，尽可能减少黏性物质对膜面的污堵。

5.2 高级氧化技术

在实际工程应用中，Fenton氧化处理工艺的过氧化氢(H2O2)、Fe盐投加量不易控制，难以满足焦化废水水质的波动影响，同时反应体系中引入盐类会使废水中总溶解固体(TDS)含量增加30%～40%，且产生大量危废污泥，增加末端污泥的处理处置费用。此外，Fenton催化氧化过程活性组分流失，液体酸消耗量大会造成设备腐蚀。该方法在焦化废水深度处理达标排放过程中存在药剂消耗大、成本高，在回用过程中存在TDS、Cl－浓度高的缺点而不具竞争优势[5]。