冶金工业焦化废水处理工艺

2021-01-08李程广酒钢集团榆中钢铁有限责任公司甘肃兰州730100

化工管理 2021年22期

李程广(酒钢集团榆中钢铁有限责任公司，甘肃兰州 730100)

0 引言

冶金工业生产期间，产生的焦化废水，以炼焦、煤气净化各项生产为主，具有废水生产量大、降解难度大、毒性成分高等特点。因此，在冶金工业生产期间，加强焦化废水整治较为关键。如若焦化废水整治效果不佳并进行排放，对人们身体健康带来威胁，使生态体系受到破坏。因此，加强焦化废水排放管理，提升废水处理工艺优化性，具有重要发展意义。

1 冶金工业焦化废水概述

1.1 特点

焦化废水具有成分浓度高、降解难度大、毒害成分较高等特点，成分中含有的污染物类型较多，具有较差的生化活性，无法有效对其进行处理。一般情况下，焦化废水成分包括部分氨水、其他类型污水等。各类企业生产获得的焦化废水表现出差异性，在各类焦化废水处理环节中，应结合企业废水处理需求，合理选择处理工艺，提升废水清洁净化效果。

1.2 内涵

焦化废水的形成有两个过程：一是焦炉煤气在首次冷却形成的水；二是焦化生产环节添加的蒸汽冷凝后产生的水。焦化废水处理较难，内在的有机物无法获得自然降解。一般情况下，焦化废水取自于剩余氨水，在蒸氨单元处理基础上，相应提升废水浓度，成为焦化废水的形成根源[1]。

1.3 危害

焦化废水成分中，占比较高的污染物成分为酚氰化合物，同时还包括部分氨氮、苯等。此类污染物成分，如若未加以有效处理而直接排放至生态环境中，将会对生态环境造成严重破坏，引起生物链发生断层现象，在进入人体后，将会引发各类癌症。因此，设定焦化废水的清洁转化达成排放标准，以维护生态环境平衡性。

2 清洁处理焦化废水的工艺方法

2.1 活性污泥

在焦化废水处理工艺中，合理使用活性污泥处理工艺，包括预处理、曝气等清洁程序。固液分离清洁程序完成时，焦化废水成分中酚占比控制到最小。此种清洁工艺用于焦化废水处理时，具有显著处理效果，同时表现出较高的处理灵活性，作为国内应用较为广泛的处理方式。

2.2 粉煤灰

粉煤灰的使用功能在于有效吸附酚元素，提升焦化废水净化效果。粉煤灰自身具有能源再生功能，能够提升废水处理效率。以微观视角观之，粉煤灰材料组成中含有多个粒子，组成结构形成了多孔形式，能够对碎屑形成较强吸附作用。粉煤灰应用在焦化废水处理工艺时，能够对酚元素进行高效吸附。在处理完成时，焦化废水中的污染物仅有氨氮。此种清洁工艺，具有成本经济、原材类型多、清洁操作便利等优势，可对其进行广泛应用。

粉煤灰净化原理：(1)物理吸附：粉煤灰用料整体粒径较小，含有若干个细小孔，能够有效吸附焦化中的酚成分。(2)交换金属离子：对Ag化合物具有较高的净化能力。

2.3 烟道气处理工艺

烟道气的处理工艺，能够降低焦化水的氨、酚成分。此工艺的处理过程与粉煤灰工艺具有相似性，具有处理工艺成本经济性，合理控制资源、资金的使用量，具有工艺优势。在烟道气处理程序中，借助烟道气中的成分，比如：二氧化硫、一氧化碳等，以优化控制焦化废水碱性，同时有效去除烟气中含有的有害成分。

2.4 脱氮工艺

脱氮工艺的使用原理：在厌氧环境中，进行硝化反应；经硝化处理的焦化废水，再在好氧环境中，完成一次硝化反应。两次硝化反应所在反应环境的差异性，将会引起废水中含有多种类型的微生物种群，此工艺具有较高的处理能效。但由于焦化废水在各反应环境中的处理周期较短，无法有效完成有机物的完全降解。

2.5 湿式氧化

湿式氧化工艺，工艺流程中所使用的氧化剂包括氧气、空气。在催化剂的作用下，以废水有机物为主体，对其进行氧化分解，由此获取二氧化碳、水。此工艺处理形式，能够对氨氮元素形成较高的驱逐力。在湿式氧化工艺完成时，再对废水进行生化处理，以提升焦化废水处理效率[2]。

3 清洁焦化废水工艺实例分析

3.1 废水来源

3.1.1 A焦化厂现状

A焦化厂所用的焦炉设施规格为JNX70-2，假设焦炉设施生产能力为206万吨/年，现阶段设备使用稳定。然而在环保体系中，国内制定了各项污染物排放规定，以期提升焦化产业废水排放标准性。在A单位中，设施使用、功能设计等方面存在不足，难以顺应环保工作需求。在焦化生产期间，探讨生产工艺、工艺设施的优化改进，以保障焦化废水处理效果，顺应生态保护需求。现阶段，废水生产能力为165 m3/h。

3.1.2 废水来源

(1)对煤进行干馏、冷却各项处理工艺时，处理工艺产生的剩余氨水，在废水中至少占比90%，是废水成分的主要来源。(2)在净化处理煤气环节中，处理形成的废水。(3)脱硫工艺中，无氧环境中的少量冷凝液。焦化废水产生量较大，内在污染成分具有复杂性，以酚、氰化物等为代表的污染物在废水中占有较高比例。在氨盐成分中，含有一定量的无机物质，比如：(NH4)2CO3、(NH4)2S等。酚类物质在废水成分中占据85%，成分以苯酚、二甲酚为主。

3.2 处理工艺

在废水处理工艺中，回收环节获取的剩余氨水采取预处理工艺方法，对生产剩余氨水进行了沉降处理，使废水中的焦油、浮油等成分有效沉降。同时，在陶瓷膜过滤器作用下，对废水中的小规格煤粉、杂质进行处理，再进行蒸氨处理，合理去除废水成分中的铵盐，最终在酚氢去除工序中完成生化反应。

3.3 工艺问题

3.3.1 废水产量较大

以假设的焦炭生产能力206万吨/年为例，焦化过程形成的废水量生产速度为：生产废水100 t/h。然而，焦化厂废水生产量超过了假设值60 t。废水生产量超过预期设定值的同时，提升了废水后续处理难度，难以有效保证废水处理的达标性。

3.3.2 氨水中污染物占比较高

(1)在对废水进行沉降处理时，存在处理周期短、油物质分离程度低等问题。(2)氨水中含有占比较高的污染物，比如：油、固定悬浮物等。在对氨水进行过滤时，极易引起陶瓷膜过滤器形成堵塞问题，由此降低除油能效。(3)在氨水预处理完成时，油含量、固体悬浮物占比较高，将会引起后续脱酚工艺运行异常，比如：乳化物生成量较高、换热设施、蒸氨体系运行不畅、生化处理压力大等。

3.3.3 成品氨水品质不佳

在持续运行脱酚工序时，在萃取塔中收集的氨水携带一定量的含苯成分。同时，溶剂油成分在水中形成了部分溶解，少量苯成分在氨水中发生溶解。借助溶液进行脱酚处理后，采取蒸馏方法，对剩余氨水进行氨氮去除处理，会引起粗苯成分与氨水融合，降低了成品氨水品质。与此同时，一定数量的焦炉湿法工艺中，使用成品氨水作为脱硫主要介质。在成品氨水含有苯成分时，严重降低了硫泡沫生成能力，有碍于脱硫工艺运作。

3.4 工艺改进

3.4.1 工艺升级

(1)循环使用苯分离水。在终冷塔池中添加苯分离水，对原有新水进行替换，用于终冷塔喷洒操作。喷洒工艺、冷凝池中形成的冷凝液，将其输送至冷凝池中，阶段性将其泵送至机械净化槽。(2)循环利用冷凝液。将终冷工艺用于喷洒的溶液进行替换处理，使用含苯分离水时，将部分冷凝液输送至净化装置中，有效控制尾气洗涤装置中废水生成量。同时，尾气净化装置的运行工艺，由间歇式更换为连续式，以保障废水净化有效性。(3)工艺优化。在焦化废水中，封水含有较高的含油比例，少量乳化油无法使用一般清洁工艺处理，具有较高处理难度。结合工艺实际需求，优化封水收集装置的流程：用于封水收集装置废水输送的设施；对其管道出口，增设交通输送装置；将封水回输至废水收集装置中；在焦炉集气管中，完成循环氨水收集；再对煤气进行冷却处理；在高温条件下进行煤气破乳处理；在冷却后，使用氨水分离装置，对氨水进行冷却分离。

3.4.2 提升除油工艺能效

(1)增加除油工艺时间。在氨水槽容量限制下，限制了废水沉降时间，16 h难以有效完成除油程序，引起除油不彻底问题。因此，对A焦化厂的氨水槽进行容量升级，形成全新的除油体系，将沉淀时间提升至25 h，以保障除油效果。(2)组合型除油工艺。在原有除油体系中，是使用气浮除油装置，将其装置在陶瓷过滤器中，形成组合型除油工艺。除油设备在循环输水设施的作用下，使用射流形式，完成水系统对气体成分的吸收，获得气水混合体系。气水混合状态中的溶液在溶气罐处理完成时，分别输送至四个曝气装置中。在释放头作用下，设备完成气水混合液收集。在释放头对气水混合液进行处理后，使其气泡粒径获得精细化处理，更易于粘附在絮体物中，提升悬浮物、油物质的去除效果。

在此工艺改进完成后，A焦化厂原除油能力为300 mg/L，优化后的除油能力为115 mg/L，以保障出水品质。

3.4.3 脱酚工艺优化

(1)升级好氧处理池。对好氧处理装置，进行全面清洁，改善好氧环境的曝气效果，提升其含毒物质的去除能力。(2)保障生化反应平稳性。在脱酚工艺完成时，氨水中COD成分有所增加。因此，采取部分处理形式，保障生化反应充分性，减少排放不达标问题。(3)使用高效混凝剂，提升排放水质。高效混凝剂，能够切实保障沉淀处理效果，使出水COD成分控制在100 mg/L以内，同时降低氨氮浓度，使其小于10 mg/L，以达成工艺优化效果，提升焦化水排放标准性。