焦化廠廢水深度處理工藝研究分析

O 吳學(xué)峰 彭景（神華烏海能源有限責(zé)任公司西來峰煤化工分公司焦化廠 內(nèi)蒙古 016000）

焦化廠廢水深度處理工藝研究分析

O 吳學(xué)峰 彭景
（神華烏海能源有限責(zé)任公司西來峰煤化工分公司焦化廠 內(nèi)蒙古 016000）

水資源是人類賴以生存的基礎(chǔ)，是社會得以持續(xù)發(fā)展的保障。目前國內(nèi)大多數(shù)焦化企業(yè)都面臨兩個難題：一是工業(yè)用水緊張，焦化行業(yè)是一個用水量較大的行業(yè)，需要大量的“新水”用作循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水和鍋爐補(bǔ)給水。二是需對大量高濃度焦化廢水進(jìn)行有效處理，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境、清潔生產(chǎn)的目的。通過采用污水深度處理技術(shù)可以很好地解決以上兩個問題，進(jìn)行水資源的循環(huán)再利用。整套工藝分為兩個系統(tǒng)，分別為循環(huán)水處理系統(tǒng)采用高效澄清+過濾+超濾+反滲透處理工藝；廢水處理系統(tǒng)采用高效澄清+生化處理+反滲透處理工藝。經(jīng)過深度處理后的水在達(dá)到環(huán)保要求的同時，又重新進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)水系統(tǒng)中，為企業(yè)節(jié)能減排、降耗增效發(fā)揮了巨大作用。

焦化；污水；反滲透

1.焦化廢水深度處理技術(shù)原理及其應(yīng)用

焦化廢水是煤高溫干餾、煤氣凈化以及化工產(chǎn)品精制過程中所產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水。其組成十分復(fù)雜，含有酚、苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機(jī)污染物，還含有氰化物、硫化物和氨氮等有毒有害物質(zhì)，廢水色度高。處理前焦化廢水的COD濃度在3000～5000mg/L，氨氮濃度在300～500 mg/L，由此可見，焦化廢水是一種典型的高污染、有毒、難降解的工業(yè)廢水。目前，國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)采用預(yù)處理（重力除油、浮選除油、污水調(diào)節(jié)）、生物脫氮處理及后混凝處理等工藝，基本可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。但排放的焦化廢水仍會對水體產(chǎn)生不利影響，許多企業(yè)開始探索將需外排的廢水經(jīng)深度處理后回用于生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)焦化廢水不外排。

另外，焦化廠循環(huán)冷卻水在使用之后，水中的鈣、鎂、氯根、硫酸根等離子，溶解性固體和懸浮物相應(yīng)增加，空氣中污染物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄露等，均可進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，使焦化廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的設(shè)備和管道腐蝕、結(jié)垢，造成換熱器傳熱效率降低，過水?dāng)嗝鏈p少，甚至是設(shè)備管道腐蝕穿孔。

焦化廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中結(jié)垢、腐蝕還與微生物的繁殖息息相關(guān)，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕，而腐蝕產(chǎn)品又引起污垢。因此，要解決焦化廠循環(huán)水系統(tǒng)中的這些問題，還必須進(jìn)行綜合治理。

因此，焦化廢水深度處理既要處理水中的大量有機(jī)物、油類、懸浮物，同時兼顧去除水中的鹽分、硬度、堿度與氯化物等。如果您這些雜質(zhì)處理不當(dāng)，回用于循環(huán)冷卻水，會使冷卻塔堵塞、結(jié)垢、腐蝕，還會加快微生物繁殖，外排則會造成更大的污染。就目前我國技術(shù)實(shí)際情況而言，有多種深度處理技術(shù)可供選擇，包括離子交換、電滲析法、反滲透法、納濾、超濾和微濾、過濾以及絮凝、氧化等。

2.原水水質(zhì)分析及工藝思路的確定

本工程處理的進(jìn)水水源為烏海能源公司西來峰煤化公司反滲透濃水、甲醇廠循環(huán)排污水、新建硝銨廠排污水、焦化廠二期循環(huán)排污水及及焦化廠生化處理站出水，出水達(dá)到反滲透出水水質(zhì)要求。

反滲透濃水、循環(huán)排污水水質(zhì)情況特點(diǎn)是含鹽量高，COD等污染物質(zhì)不是太高，如果要進(jìn)行回用，主要處理水中的鹽分。根據(jù)水質(zhì)報(bào)告，COD不高，混合后的反滲透濃水、循環(huán)排污水的COD的值在12．2mg/L左右，因此，這部分廢水可直接采用超濾反滲透進(jìn)行處理。另外，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)可知，水中的總硬度為634mg/l,總堿度為283mg/l，鈣離子為125．72mg/l，鎂離子為55．22mg/l，重碳酸根離子為374．13mg/l,硫酸根離子為382mg/l，由于本工藝采取的反滲透脫鹽工藝，進(jìn)水硫酸根與硬度較高，容易造成反滲透系統(tǒng)的結(jié)垢，造成系統(tǒng)產(chǎn)水量下降，不能滿足其運(yùn)行．本工藝預(yù)處理考慮去除水中暫時硬度，采用石灰高效澄清法去除水中暫時硬度。可去除大約370mg/l的暫時硬度。從而保證了后續(xù)脫鹽工藝的正常運(yùn)行。

焦化廠原廢水處理工藝采用A/O法+混凝沉淀處理工藝，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，出水CODCr為100mg/L左右，SS為22左右mg/L，油0．21左右mg/L。總固體懸浮物為2873mg/l，總硬度為399mg/l，總堿度為133mg/l，鈣離子為86．1mg/l，總鎂離子為32．27mg/l，重碳酸根離子為162．33mg/l,硫酸根離子為649．33mg/l,氟離子為33mg/l，由以上數(shù)據(jù)可以，這部分廢水中的COD較高、含鹽量較高，硫酸鹽濃度較高，氟離子較高。根據(jù)用水水質(zhì)要求，此部分水經(jīng)過處理后一部分用于焦化廠的熄焦，一部分用于需要進(jìn)行脫鹽處理回用。由于這部分處理水中COD較高，如果直接采用除鹽系統(tǒng)進(jìn)行處理，會對超濾反滲透系統(tǒng)造成污染；另外，焦化廢水中的COD中含有較多的芳香族類等苯環(huán)類物質(zhì)，這些物質(zhì)跟超濾或反滲透膜會有一定的反應(yīng)，可能會對膜造成不可逆的損害，因此，必須對這些水進(jìn)行進(jìn)一步處理，去除水中的COD，然后再進(jìn)入超濾反滲透系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理。

根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)，水中的氟離子含量較高，氟離子很容易與水中的鈣鎂離子形成沉淀，影響后續(xù)反滲透脫鹽工藝的運(yùn)行，前期預(yù)處理考慮采用石灰高效澄清系統(tǒng)，一方面去除水中的暫時硬度，一方面去除水中的氟離子，從而保證了后續(xù)脫鹽系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

根據(jù)焦化廢水排放水的水質(zhì)特點(diǎn)，這種水要進(jìn)行回用，合理的工藝路線是首先去除水中的COD，然后進(jìn)行脫鹽處理。由于這部分廢水中的COD主要為溶解態(tài)，采用沉淀等物理法不能達(dá)到消除COD的目的，采用高級氧化的處理工藝運(yùn)行費(fèi)用過高，運(yùn)行過程不好操作，運(yùn)行不穩(wěn)定；采用納濾處理工藝投資高，并且納濾對不同水質(zhì)有不同的處理效果，水質(zhì)的波動出水水質(zhì)波動較大。因此，合理的去除COD的工藝是采用生化處理工藝去除水中的COD。本工藝采用P-MBR工藝，首先通過P-MBR的強(qiáng)吸附降解功能去除污水中的COD，作為后續(xù)除鹽的預(yù)處理工藝。

除鹽工藝有樹脂軟化法、反滲透等，由于采用樹脂軟化處理工藝，會產(chǎn)生大量酸堿廢水，并且樹脂對進(jìn)水COD要求非常嚴(yán)格，因此，本水質(zhì)不適合采用樹脂法去除鹽類物質(zhì)，因此，除鹽系統(tǒng)采用反滲透工藝更為合適。

根據(jù)來水的特性及回用水的水質(zhì)要求，循環(huán)水排污水這部分廢水中主要去除的物質(zhì)是鹽類，水中對超濾、反滲透有損害的物質(zhì)少，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。焦化廠廢水廠產(chǎn)水中對膜有危害的物質(zhì)較多，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，因此，本工程建議循環(huán)水脫鹽系統(tǒng)、生化廢水脫鹽系統(tǒng)分開設(shè)計(jì)，運(yùn)行時分開運(yùn)行，但出現(xiàn)故障時可互為備用。避免這兩種廢水混合后對對膜的損害。

綜上所述，要達(dá)到水回用的目的，建議循環(huán)水處理部分工藝采用高效澄清+過濾+超濾+反滲透處理工藝；廢水處理系統(tǒng)采用高效澄清+生化處理+（部分反滲透除鹽工藝回用）部分回用。

3.廢水生化性分析

焦化廢水是煤制焦炭、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水。其組成復(fù)雜，含有大量的酚類、聯(lián)苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機(jī)污染物，還含有氰、無機(jī)氟離子和氨氮等有毒有害物質(zhì)，污染物色度高，屬較難生化降解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水。因此焦化廢水的處理，一直是國內(nèi)外廢水處理領(lǐng)域的一大難題。

焦化廢水經(jīng)污水處理站經(jīng)生化+混凝強(qiáng)化處理后，出水中有機(jī)物大多較難生化降解，屬于難處理廢水，采用一般的生化法，不能將廢水中的有機(jī)物去除。為強(qiáng)化污水處理效果，本方案建議采取在后續(xù)生化池中投加XY-P01活性生化填料，提高廢水的可生化性，在生化反應(yīng)池內(nèi)投加XY-P01活性生化填料在處理高難度廢水中是新型的、具有較大優(yōu)勢的生物處理工藝。

XY-P01活性生化填料是一種內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng)。XY-P01活性生化填料中有大量肉眼看不見的微孔。這種填料具有巨大的比表面積，擁有了優(yōu)良的吸附性能，能夠作為微生物良好的載體及惰性物質(zhì)的吸附劑。

由于分子之間擁有相互吸引的作用力，當(dāng)一個分子被填料內(nèi)孔捕捉進(jìn)入到填料內(nèi)孔隙中后，由于分子之間相互吸引的原因，會導(dǎo)致更多的分子不斷被吸引，直到添滿孔隙為止。XY-P01活性生化填料相比粉末活性炭，其中孔更多，適合吸附焦化廢水中的難降解有機(jī)物。

XY-P01活性生化填料為非極性分子，由于廢水中的物質(zhì)大部分為極性分子，因此，填料可以充分吸附廢水中含有的污染物質(zhì)。

采用XY-P01活性生化填料優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：

卓越的穩(wěn)定性。投加XY-P01活性生化填料與傳統(tǒng)的生物工藝相比，系統(tǒng)紊亂的傾向性要小得多。

去除頑固COD。那些沒有被細(xì)菌立即分解的COD被XY-P01活性生化填料吸附，并且回流至曝氣池，使得細(xì)菌能多次對他們進(jìn)行降解。

改善硝化作用。廢水中高濃度的氨，在單級處理中通常能被硝化至較高的程度，而傳統(tǒng)的處理工藝很難達(dá)到。

顏色的去除。XY-P01活性生化填料是卓越的顏色的吸收器，對于含有一定色度的工業(yè)廢具有極好的吸收效果，使出水清澈透明。

促進(jìn)有機(jī)物的去除。用XY-P01活性生化填料處理系統(tǒng)能夠高度去除BOD、COD、苯酚、等難降解有機(jī)物。

高度的系統(tǒng)靈活性。通過對XY-P01活性生化填料的投加量、活性污泥的濃度和XY-P01活性生化填料的投加點(diǎn)的選擇來保障工藝的最優(yōu)化和靈活性，針對性的處理各種不同特性的廢水。

重金屬的去除。XY-P01活性生化填料處理系統(tǒng)通過吸附作用，展示了對金屬的去除能力（30-90%），一般情況下，如果選擇采用XY-P01活性生化填料處理系統(tǒng)就可以省去金屬的分離和去除步驟，來獲得中等水平的金屬去除。

操作的靈活性。XY-P01活性生化填料處理系統(tǒng)可提供最大的操作靈活性，碳的使用量取決于廢水水質(zhì)的變化和排放的要求。

本生化工藝選擇XY-P01活性生化填料與MBR相結(jié)合的處理工藝——P-MBR工藝。采用這種處理工藝，既解決了普通MBR工藝處理難降解廢水效果差的問題，又解決了普通生化處理工藝在處理低濃度廢水時不能維持微生物濃度的問題，是一種適合于處理難降解、低濃度廢水的非常好的處理工藝。

4.工藝流程說明

本污水處理站流程分為2套系統(tǒng)，一套系統(tǒng)為循環(huán)水、甲醇廠濃鹽水處理系統(tǒng)，一套為焦化廠二期生化站生化廢水的處理。

甲醇廠反透濃水、甲醇廠循環(huán)排污水、焦化廠二期循環(huán)排污水首先進(jìn)入循環(huán)水廢水調(diào)節(jié)池，廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和水質(zhì)的均衡，混合后的廢水通過提升泵輸送到石灰高效澄清池，去除暫時硬度，然后進(jìn)入濾池進(jìn)行過濾，濾池產(chǎn)水進(jìn)入濾后水池，由超濾原水泵打入超濾系統(tǒng)，經(jīng)超濾過濾后的進(jìn)入反滲透脫鹽系統(tǒng)進(jìn)行除鹽處理。

生化后的廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)及水質(zhì)的均衡后，通過提升泵提升進(jìn)入高效澄清池，在高效澄清池投加石灰，去除污水中含有的懸浮物、暫時硬度及氟離子，出水經(jīng)過中和進(jìn)入P-MBR系統(tǒng)曝氣池進(jìn)行好氧生化處理，生化處理需要的氧氣通過曝氣設(shè)備充入空氣。曝氣池內(nèi)投加XY-P01活性生化填料，通過活性填料的強(qiáng)吸附作用，污染物質(zhì)首先被吸附到填料上，然后通過附著于填料上的微生物對污染物質(zhì)進(jìn)行生化降解，從而去除水中的有機(jī)污染物。

在微生物的新陳代謝功能的作用下，污水中有機(jī)污染物得到去除，污水得到凈化。曝氣池出水進(jìn)入MBR反應(yīng)池，由抽吸泵提供動力，經(jīng)膜過濾截留懸浮物及污泥，凈化水排入MBR產(chǎn)水池，剩余污泥排入污泥儲存池。生化池供氧及膜擦洗用氣由鼓風(fēng)機(jī)房內(nèi)鼓風(fēng)機(jī)供給。P-MBR出水一部分水用做焦化廠熄焦回用，一部分再經(jīng)反滲透脫鹽處理。

生化反應(yīng)池產(chǎn)生的剩余污泥及高效澄清池產(chǎn)生的石灰污泥排入污泥儲存池，然后通過污泥脫水機(jī)脫水處理。

綜上所述，為保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境和人類健康，保持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型社會，焦化廢水深度處理已成為了一個不可忽視的問題。膜技術(shù)作為一種新型的水處理技術(shù)，已成為焦化廢水深度處理當(dāng)中的關(guān)鍵技術(shù)，并在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中收到了較好的效果。但是，任何技術(shù)都不是完美的，膜技術(shù)同樣也存在著諸如膜污染、濃縮液處理等問題。只有不斷地完善、尋求新的技術(shù)加以彌補(bǔ)，才能真正地解決好焦化廢水的處理問題。

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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

吳學(xué)峰（1973～），男，神華烏海能源有限責(zé)任公司西來峰煤化工公司焦化廠，研究方向：化工能源。彭景（1983～），男，神華烏海能源有限責(zé)任公司西來峰煤化工公司焦化廠，研究方向：化工能源。