A 2O工藝處理焦化廢水方案及投資分析
2011-12-31 00:00:00于曉丹吳哲坤于艷
中華建設科技 2011年11期
【摘 要】本文介紹了采用A 2O工藝處理焦化廢水的工程方案及投資分析，并進行了總結。
【關鍵詞】A 2O工藝；焦化廢水；投資分析
A 2O process for treatment of coking wastewater project and investment analysis
Yu Xiao-dan 1，Wu Zhe-kun 2，Yu Yan 3
(1.Changchun Architecture And Civil College Changchun Jilin 130000;
2.ChangchunEngineering Consultation Company Changchun Jilin 130000;
3. Changchun Architecture And Civil College Changchun Jilin 130000)
【Abstract】The paper introduces A 2O process for treatment of coking wastewater project and investment analysis， and has carried on the summary.
【Key words】A 2O process;Coking-plant wastewater;Investment analysis
焦化廢水是一種世界公認的難處理的工業廢水，主要是由于其含有大量的酚、氫化物和多種雜環和多環芳烴化合物，這些都是難生物降解的物質。目前隨著世界上對焦炭需求量不斷的增加，我國焦炭產量也是逐年的增加，截至到2004年已經超過了2億噸。機械化焦爐每生產1噸焦炭，就要產生1.18m 3～1.83m 3廢水，僅山西省全年就產生7670萬m 3～11895萬m 3焦化廢水。
目前對焦化廢水的處理，國內大多數處理廠（站）都采用常規的活性污泥法，經該法處理后的出水難以滿足日益提高的環保要求，并不同程度存在COD、氨氮等超標的情況。近幾年國內出現了一些新的焦化廢水處理工藝，大致可分為生物脫氮、濕式氧化、煙道氣處理剩余氨水等幾種工藝路線。
山西某煤炭氣化大型企業，下屬有焦化廠、化工廠及自備電廠，其中焦化廠年產焦炭總量170萬噸，化工廠年產甲醇20萬噸。
該廠在煉焦及甲醇生產過程中會產生一定數量的焦化及甲醇廢水，如果直接排放，將會對環境造成嚴重污染。要求對廢水進行處理，之后回用于生產，既解決了廢水污染環境問題，又節約了水資源，降低了生產成本。
1. 設計進出水水質、水量及工藝
1.1 原水水量。
經核算，焦化廠排出焦化廢水約98m 3/h，化工廠排出甲醇廢水約12 m 3/h。這兩部分廢水合計110 m 3/h。考慮到企業發展和其他不可預見的因素，廢水設計規模擬定為120 m 3/h。
1.2 原水及處理標準。
所處理的廢水以焦化廢水為主，甲醇廢水水量少且水質相對較好。處理后的水大部分回用于熄焦，剩余部分用于洗煤廠噴灑，不外排。《煉焦生產設計技術規范》對熄焦用水提出的要求是：CODCr<250 mg/L，酚<0.5 mg/L，氰化物<0.5 mg/L。建議處理后水質執行《鋼鐵工業水污染物排放標準》（GB13456－1992）中的二級標準。具體情況如表1。
1.3 處理工藝。
由于傳統的A 2O工藝處理焦化廢水存在出水COD及氨氮處理效果不穩定的情況，故本方案在綜合考慮技術與經濟兩方面因素后，對A 2O工藝進行了改進，即在好氧階段后再增加一級A-O工序，以保證處理效果。工藝流程圖見圖1。
2. A 2O工藝介紹
2.1 水解酸化池。
處理焦化廢水中的有機物主要采用生物處理法，但其中部分有機物不易生物降解，需要采用適當的預處理技術。常用的是厭氧酸化法。水解酸化作用提高了焦化廢水的可生化性。復雜物料的厭氧降解過程可分為水解、發酵（或酸化）、產乙酸和產甲烷4個階段。在兩段厭氧處理中，水解和酸化往往作為一個獨立的階段。水解酸化對于焦化廢水的處理十分必要，其作用機理是通過厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機物的化學結構發生變化，生成易降解物質。厭氧微生物對于雜環化合物和多環芳烴中環的裂解，具有不同于好氧微生物的代謝過程，其裂解為還原性裂解和非還原性裂解。厭氧微生物體內具有易于誘導、較為多樣化的健全開環酶體系，使雜環化合物和多環芳烴易于開環裂解。焦化廢水中存在較多的易降解有機物，可以作為厭氧酸化預處理中微生物生長代謝的初級能源和碳源，滿足了厭氧微生物降解難降解有機物的共基質營養條件。焦化廢水經厭氧酸化預處理后，可以提高難降解有機物的好氧生物降解性能，為后續的好氧生物處理創造良好條件。故本方案將水解一酸化做為焦化廢水預處理工藝。
2.2 缺氧反應池。
2.2.1 去除COD和NO3 －－N。在缺氧反應池中，主要反應是以來自好氧池回流NO3 －－N為電子受體，以有機物為電子供體，將NO3 －－N還原為N2，同時將有機物降解，并產生堿度的過程。與一般脫氮除磷的A 2/O工藝稍有不同，焦化廢水在缺氧段還能去除大量難降解有機物，即在反硝化情況下，厭氧出水的大部分有機組分都可以被反硝化菌利用，特別是苯酚和幾種簡單的含氮雜環化合物能夠得到大部分的去除。
2.2.2 同化作用去除部分NH3－N。在反硝化反應器中，反硝化菌在降解有機物同時合成自身細胞。即由于經酸化的廢水中含有大量NH3－N，微生物以NH3－N做氮源，會有一部分NH3－N通過同化作用得以去除。
2.2.3 提供好氧池所需部分堿度。
2.3 好氧硝化池——流動床生物膜反應器。
本方案中的好氧硝化池采用Bio－SAC流動床生物膜反應器。實現了活性污泥法和生物膜法工藝的結合，處理系統采用獨特的構筑結構，便于載體和污泥中微生物循環，流動床生物反應池體積的15 %被由廢胎載體、活性炭、粘合劑組成的直徑為5～10 mm 的顆粒填充，該載體的比表面積比國內常規載體的比表面積要大得多，超過4500 m 2/m 3，并具有很好的彈性、耐磨損和化學穩定性，由于其密度較小，所以流動床能耗較小。該載體與一般載體相比，還具有附著性好，表面生物菌屬多的優點，所以對負荷沖擊有較強的適應性?；旌弦褐械奈⑸锖蜕锬の⑸锕餐纸馕廴疚镔|，使BOD 處理量達到4.0～20 Kg/（m 3#8226;d），是活性污泥法處理量的10 倍以上。由于處理效率高，結構緊湊，使生物反應設備的占地面積僅為傳統設備的1/3—1/6。
3. 設計參數及主要構筑物
本方案設計參數和主要構筑物見表2。
4. 運行效果
該廠污水處理工程完成后，經過90多天的調試運行，系統正常，表3為平均數據資料。
5. 經濟分析
污水處理工程規模為2880m 3/d。占地面積約1300m 2。工程總投資1676.35萬元，其中設備投資1078.30萬元。工程運行成本為1.40元/噸（不含折舊費），其中電價按照0.50元/度計算。
（1）電費 本工程正常運行用電負荷共計226.50KW，電價按0.5元／KW.h，年運行時間按7200小時/年；年電費運行成本為：E1＝226.5×0.5×7200＝81.54萬元／年。
（2）人工費 福利費標準按15000元/年.人考慮，定員11人。則年人工成本為：E2＝11×1.5＝16.5萬元／年。
（3）藥劑費 聚合鐵年用量為17.3噸，按1000元/噸計算；C1＝17.3×0.1＝1.73萬元／年（加藥量20mg/L）；助凝劑年用量為0.18噸，按30000元/噸計算；C2＝0.54萬元／年(加藥量0.2ppm)；磷酸二氫鈉年用量90 Kg/d×300 d＝27噸，按1500元/噸計算，C3＝4.05萬元／年。藥劑費為：E3＝1.73+0.54+4.05=6.32萬元／年。
（4）大修費 取費按2.7％計算，年維修成本：E4＝1078.30×2.7％＝29.11萬元／年。
（5）綜合管理費 取費為10％，則E5＝（E1+ E2+ E3+ E4）×10％＝（81.54+16.5+6.32+29.11）×10％＝13.35萬元/年。
（6）年運行成本E＝E1+E2+E3+E4+E5＝81.54+16.5+6.32+29.11＋13.35＝146.82萬元／年。
6. 結論
采用A 2O工藝處理污染程度很高的焦化廢水是可行的，處理后的廢水可以達到《鋼鐵工業水污染物排放標準》（GB13456－1992）中的二級標準。
參考文獻
［1］ 李筱煥，呂淑瑜.應用膜生物反應器處理焦化廢水的試驗研究，浙江冶金，2006，5（2）：36～37.）.
［2］ 王克科，楊呂柱.焦化廢水生物處理技術［J］.湖北化工，2003，(2):1～3.
［3］ 謝磊.含油廢水處理技術進展.工業水處理，2003，23（7）：4～7.
［4］ 聶勇民.冶煉廢水處理工程的設計與運行.工業安全與環保，2003，29（7）：20～21.
［文章編號］1619-2737（2011）11-01-309
［作者簡介］ 于曉丹（1982.12-） ，女，職稱：助教，工作單位：長春建筑學院 。
