林輝斌 唐能斌 徐翔

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超濾-樹脂吸附深度處理焦化廢水的工程實例

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采用超濾-樹脂吸附法工藝處理生化后的焦化廢水尾水并回用作循環(huán)冷卻水，介紹了工藝流程、設(shè)備參數(shù)、工程特點及運行成本，結(jié)果表明：出水水質(zhì)穩(wěn)定達到GB/T19923-2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》的要求，該工藝運行穩(wěn)定、技術(shù)先進、無二次污染物。

焦化廢水；深度處理；超濾；樹脂吸附

我國的焦化行業(yè)發(fā)展迅速，2013年我國新建43座焦爐，新增產(chǎn)能2660×104t，全國煤炭產(chǎn)量37×108t左右，同比增長8.1%，是世界焦炭主要出口國。焦化行業(yè)同時也是消耗資源、能源和污染物排放大的行業(yè)[1]。焦化廢水主要來自原煤的高溫干餾、煤氣凈化和化工產(chǎn)品精制等過程，焦化廢水成分復雜多變，除了氨、氰、硫氰根等無機污染外還許多有機污染物，有機污染物主要包括80%以上的酚類化合物、脂肪類化合物、雜環(huán)類化合物及多環(huán)芳烴[2]。目前大部分焦化廢水仍采取傳統(tǒng)的生化工藝，A/O工藝是焦化廢水治理行之有效的工藝方法，厭氧-好氧交替運行可以有效實現(xiàn)COD、NH3-N等污染物濃度的降低，雖然生化工藝處理焦化廢水較為成熟，但傳統(tǒng)生化處理工藝對焦化廢水中的難降解有機物的去除效果不夠理想，出水COD和色度普遍超標[3]。

焦化廢水在經(jīng)過A/O生化系統(tǒng)處理之后，尾水中有機物種類更加繁多，水質(zhì)情況更為復雜，由大分子量、疏水性芳香類有機物組成，即具有較高含量的溶解性微生物代謝產(chǎn)物和芳香類蛋白質(zhì)有機物等微生物代謝產(chǎn)物及廢水中難降解有機物，此類物質(zhì)為高生物毒性或難生物降解的惰性有機物，采用常規(guī)的生物處理方法或者物化處理結(jié)和生化處理的方法難以實現(xiàn)有效降解，有效去除這類有機污染物將是焦化廢水生化尾水深度處理的主要目標[4]。

某煤業(yè)有限公司具備年產(chǎn)150×104t焦炭的能力，因受國家節(jié)能環(huán)保政策影響，該公司立項上馬3000m3/d焦化廢水深度處理項目。該項目是在原有生化系統(tǒng)后，增加超濾-樹脂吸附等工藝裝置，產(chǎn)水用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)或精制脫鹽水系統(tǒng)的補充水。

1 設(shè)計水質(zhì)、水量

1.1 水量

1.2 進水水質(zhì)

該公司設(shè)計對經(jīng)常規(guī)二級生化系統(tǒng)處理后的焦化生化出水進行深度處理，深度處理出水水質(zhì)達到GB/T19923-2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》的要求，深度處理系統(tǒng)設(shè)計進、出水水質(zhì)見下表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)單位：mg/L，pH值無量綱

2 工藝流程說明

對于已經(jīng)經(jīng)過生化處理系統(tǒng)充分作用后的尾水，可生化性能很差，根據(jù)目前焦化廢水數(shù)據(jù)分析，B/C非常低，現(xiàn)有系統(tǒng)大約在0.1，因此必須使用必要的物化手段，截留尾水中可溶性發(fā)色基團、難以生物降解的有機物以及水中殘存的SS、膠體狀物質(zhì)等方可達到預期處理目標。

圖1 焦化廢水深度處理工藝方案

3.1 中間池收集混沉池出水

3.2 超濾

初中階段是一個非常特殊的階段，既有對小學知識的鞏固，也有對高中知識的初探，起著承上啟下的銜接作用。這也使學生在學習初中階段知識時，時而覺得困難，時而覺得容易。因此，教師在初中階段的語文教學過程中要科學地運用分層模式。

超濾提升泵將原水提升加壓，經(jīng)加壓后水送至超濾前自清洗過濾器，水中大于100?m的懸浮顆粒得到去除，同時也保護超濾膜元件端口不會受到大顆粒物質(zhì)的擦傷而損壞。過濾器在經(jīng)過一段時間的過濾后，需要進行定時反洗。經(jīng)過濾器過濾后的帶壓水進入超濾膜組件，由于超濾膜本身的特性，大部分的細菌、藻類、膠體物質(zhì)和微?。ù笥?.1μm）的顆粒物質(zhì)被截留在膜的表面，水及水溶性的物質(zhì)透過膜孔，水質(zhì)在膜系統(tǒng)得到凈化。

進水、水反洗、化學藥劑加強反洗等關(guān)鍵操作采用PLC控制系統(tǒng)進行現(xiàn)場控制，分別根據(jù)進水流量、液位、壓力等調(diào)整運行狀態(tài)，降低管理操作難度，降低運營過程人工成本。

超濾正常反洗后的污水可直接排入廠區(qū)預處理系統(tǒng)，即排入深度處理前端的高效混凝反應階段；超濾化學反洗（CEB）廢水進入廢水中和系統(tǒng)，經(jīng)中和后進入原有生化系統(tǒng)調(diào)節(jié)池。

3.3 樹脂吸附塔

采用單個吸附塔并聯(lián)運行的方式，樹脂吸附與脫附循環(huán)交替進行。配套設(shè)備有酸堿儲槽、脫附劑槽、脫附液收集池、空壓機等設(shè)備。脫附所產(chǎn)生的脫附液經(jīng)過收集池收集，然后通過脫附液處理系統(tǒng)進行處理，出水至原有污水處理系統(tǒng)繼續(xù)處理。

吸附、脫附系統(tǒng)等關(guān)鍵操作采用PLC控制系統(tǒng)進行現(xiàn)場控制，分別根據(jù)pH、進水流量、液位等調(diào)整運行狀態(tài)，降低管理操作難度，降低運營過程人工成本。

3.4 脫附液處理系統(tǒng)

包括隔油設(shè)備、微電解釜和Fenton氧化釜。微電解工藝通過釜中的鐵碳原電池效應，將脫附液中的大部分難降解有機物開環(huán)斷鏈，降低后續(xù)處理的難度，同時對脫附液中主要的發(fā)色基團給予破壞，從而降低色度。Fenton氧化工藝通過強氧化劑雙氧水與亞鐵離子的Fenton反應，進一步降解有機物。

3 主要設(shè)備選型參數(shù)

3.1 超濾系統(tǒng)

超濾膜采用熱制相外壓式PVDF材質(zhì)，膜殼材料為PVC/ ABS。本系統(tǒng)設(shè)2套超濾裝置，單套裝置有30根超濾膜，膜絲結(jié)構(gòu)為外壓式中空纖維，膜孔徑為0.075μm，膜面積為75m2，透水量大于或等于800L/（m2·h）運行壓力為0．2MPa。進超濾系統(tǒng)前COD：＜150mg/L；吸附系統(tǒng)后COD：＜45mg/L；處理能力：每套超濾裝置處理能力為65m3/h。

3.2 樹脂吸附系統(tǒng)

采用單個樹脂吸附塔并聯(lián)運行的方式，樹脂吸附出水可直接外排或其他單元回用。進吸附系統(tǒng)前COD：＜45mg/L；吸附系統(tǒng)后COD：＜80mg/L；處理能力：3000m3/d；處理形式：單塔一級吸附；吸附塔數(shù)量：4臺；單臺處理能力：40m3/h；（5BV/h）單塔有效容積：10m3；單批運行周期：90h～100h；設(shè)備使用條件：室外；使用溫度：5℃～35℃。

4 工程特點

采用超濾-樹脂吸附法處理焦化廢水生化尾水具有以下優(yōu)點：（1）針對性強：同時具有吸附廢水中疏水性高芳香度的有機污染物和水溶性發(fā)色有機物的功能基團，對廢水中有機污染物去除效率高；（2）處理效率高：復合功能樹脂具有豐富孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面，擁有較大的吸附容量，處理廢水的工作吸附容量大，廢水處理濃縮比例高；（3）工藝簡單：復合功能樹脂應用采用多柱并串結(jié)合的工藝方式，工藝簡單；（4）運行成本低：樹脂可再生循環(huán)使用，采用以堿為主的無機脫附劑即能對吸附飽和后的樹脂實現(xiàn)再生，使用過程中不帶入新的污染；（5）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：擁有第三代超高交聯(lián)大孔吸附樹脂穩(wěn)定、牢固的骨架結(jié)構(gòu)，使用壽命長；（6）靈活性強：樹脂吸附技術(shù)可耦合高級氧化技術(shù)、生化技術(shù)，強化難生化物質(zhì)的深度處理；樹脂吸附法還可以與膜處理工藝進行聯(lián)合使用，延長生化尾水膜深度處理系統(tǒng)的使用壽命、提高處理出水水質(zhì)，實現(xiàn)廢水的高回用標準。

5 各單元處理效果

表2 各單元處理效果數(shù)據(jù)單位：（mg/L）pH值無量綱

6 運行成本及主要經(jīng)濟技術(shù)指標

6.1 藥劑種類、耗量及價格

表3 藥劑種類、耗量及價格

6.2 直接運行成本

E1藥劑費：E1=0.27+0.18+0.22+0.013=0.683元/m3污水

E2人工費用：人員定額：4人/天

E2=4×2500/3000/30=0.1111元/m3污水

E3能源動力費：取電費為0.6元/度，蒸氣按200元/噸，則電耗：987.2×0.6=592.32元/天；蒸氣消耗：0.8噸×200=160元/天

E3=（592.32+160）/3000=0.2511元/m3污水

E4合計：E4=E1+E2+E3=0.683+0.1111+0.2511=1.0452元/m3污水

6.3 主要經(jīng)濟技術(shù)指標

系統(tǒng)處理能力：3000m3/d

樹脂費用：40m3

直接運行費用：1.0452元/m3污水（包含人工、藥劑及動力消耗）人員編制：4人/天

COD排放量：深度處理后COD排放量（3000×80/1000）= 240kg/d，比原有的（3000×150/1000）=450kg/d，減少210kg/d。

7 結(jié)語

超濾-樹脂吸附工藝可以有效去除焦化廢水生化處理后的剩余污染物，工藝運行穩(wěn)定可靠，且運行費用不高，產(chǎn)水指標遠好于再生水回用標準，對于緩解水資源緊張和節(jié)能減排具有重要意義。

[1]高鵬,徐璐,辛寧,等.焦化廢水污染控制技術(shù)研究進展[J].環(huán)境工程技術(shù)學報,2016,6（4）：357-362.

[2]胡吉國,陳亮,張立濤,等.臭氧氧化技術(shù)深度處理焦化廢水研究進展[J].煤炭加工與綜合利用,2016（2）：29-33.

[3]蒙小俊,于廣民,張家利,等.A1-A2-O生物法處理焦化廢水[J]環(huán)境工程,2014,32（7）:16-19.

[4]湯清泉,魏宏斌,陳良才.AAO與OAO工藝處理焦化廢水的對比研究[J].工業(yè)用水與廢水,2016,47（3）：31-35.

林輝斌（1985—），男，漢族，浙江杭州人，本科，助理工程師，主要從事環(huán)境保護研究方面工作。