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焦化廢水深度處理及研究現狀分析
瀏覽: 發布日期:2019-09-23
焦化廢水是一種高濃度、高汙染的有機廢水,其毒性大,可生物降解性差,是鋼鐵工業最難處理的一類廢水。目前鋼鐵企業普遍采用預處理+生化處理+混凝沉澱處理工藝,出水多回用於濕法熄焦、煤場散水等對水質要求不高的用戶。隨著國家環保標準的日益嚴格以及水資源的日益緊張,對焦化廢水深度處理並回用於鋼鐵生產變得日益迫切。
 焦化廢水主要是指在煤煉焦、煤氣淨化、化工產品回收和化工產品精製過程中產生的廢水。由於受原煤性質、產品回收、生產工藝等多種因素的影響,導致廢水成分異常複雜。焦化廢水中所含有機物主要以酚類化合物為主,其含量達到有機物總量的一半以上,剩餘有機化合物主要為含硫、氧、氮的雜環有機化合物以及多環芳香族有機化合物等。焦化廢水以其排放量大、成分複雜、處理困難等特點使焦化廢水極難再循環利用或者達標排放。因此,降低焦化廢水中的汙染物濃度,提高廢水的循環利用率是亟待解決的問題。
一 概述
焦化廢水是煤高溫幹餾、煤氣淨化以及化工產品精製過程中所產生的高濃度有機廢水。其組成十分複雜,含有酚、苯、吡啶、吲哚和喹啉等有機汙染物,還含有氰化物、硫化物和氨氮等有毒有害物質,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300~500mg/L,由此可見,焦化廢水是一種典型的高汙染、有毒、難降解的工業廢水。
目前,國內大多數企業采用預處理重力除油、浮選除油、汙水調節、生物脫氮處理及後混凝處理等工藝,基本可實現達標排放。但排放的焦化廢水仍會對水體產生不利影響,許多企業開始探索將需外排的廢水經深度處理後回用於生產,以實現焦化廢水不外排。
另外,焦化廠循環冷卻水在使用之後,水中的鈣、鎂、氯根、硫酸根等離子,溶解性固體和懸浮物相應增加,空氣中汙染物如灰塵、雜物、可溶性氣體以及換熱器物料泄露等,均可進入循環冷卻水係統,使焦化廠循環冷卻水係統中的設備和管道腐蝕、結垢,造成換熱器傳熱效率降低,過水斷麵減少,甚至是設備管道腐蝕穿孔
焦化廠循環冷卻水係統中結垢、腐蝕還與微生物的繁殖息息相關,汙垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蝕,而腐蝕產品又引起汙垢。因此,要解決焦化廠循環水係統中的這些問題,還必須進行綜合治理。
二 焦化廢水深度處理技術
 由於現有的焦化廢水處理工藝很難滿足日益嚴格的環保標準,因此從企業發展的長期來看,必須對焦化廢水進行深度處理。目前,焦化廢水深度處理技術主要包括混凝沉澱法、吸附法、生物化學法、高級氧化法和膜分離法。
1、混凝沉澱法。混凝沉澱法是在廢水中加入一定量的混凝劑,使廢水中難以沉澱或過濾的汙染物通過物理或化學作用使其集結成較大的顆粒,從而達到分離的目的。常用的混凝劑有聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)。目前研究的重點就是開發新型高效複合混凝劑。如寶鋼焦化廢水采用M180 複合型混凝劑、邯鋼采用JY-202 複合型混凝劑後,其處理效果均優於PFS 等混凝劑。
2、吸附法。吸附法是利用多孔性吸附劑的吸附作用,對焦化廢水中的汙染物質進行去除。目前研究的吸附劑有活性炭、粉煤灰、褐煤、膨潤土、焦粉、高分子聚合物和吸附樹脂等。由於活性炭具有獨特的孔結構和吸附性能,被廣泛地應用於焦化廢水深度處理工藝中,如韓國浦項、中國台灣中鋼和中國寶鋼等。同時也可以采用多種吸附劑聯合使用, 如爐渣過濾-樹脂吸附、沸石-活性炭複合材料吸附等。
3、生物化學法。目前用於焦化廢水深度處理的生物化學法主要有曝氣生物濾池(BAF)和膜生物反應器(MBR)。BAF 是一種新型生物膜法, 對有機汙染物和氮、磷等具有較好的去除效果,其特點是集生物氧化和截留懸浮固體於一體,節省了後續沉澱池,具有基建投資少、出水水質好、運行能耗低、運行費用省等優點。
MBR 是將膜技術與生物技術相結合的一種先進的廢水處理方法,主要是先利用生物技術去除水中可生物降解的有機汙染物,然後利用膜技術過濾懸浮物和水溶性大分子物質,降低水濁度。MBR 具有處理效率高、占地麵積小、自動化程度高等優點,是最具有發展前景的汙水處理和中水回用技術。
4、高級氧化法。高級氧化法是指通過不同途徑產生具有高反應活性的羥基自由基,再利用其強氧化性將水中的有機汙染物降解,生成小分子物質,甚至直接轉化為CO2和水。高級氧化法可以有效去除水中難降解的有機汙染物,具有處理效率高、無二次汙染等優點。在焦化廢水深度處理領域,研究和應用較多的高級氧化法有Fenton 氧化試劑法、臭氧氧化法、電化學氧化法、光催化氧化法和超聲波氧化法等。
5、膜分離法。膜分離法是一種具有巨大潛力和實用性的廢水處理技術,其原理是以選擇性透過膜為分離介質,通過在膜兩邊施加一個推動力如濃度差、壓力差、電位差等,使廢水中的組分選擇性的透過膜,從而達到分離淨化的目的。膜分離技術應用於廢水處理具有能耗低、效率高和工藝簡單等特點。目前,應用的膜分離技術主要有微濾、超濾、納濾和反滲透。近年來,在焦化廢水深度處理領域,研究與應用較多的是超濾-反滲透的雙膜法焦化廢水處理工藝, 經超濾-反滲透處理後的焦化廢水, 出水符合工業循環冷卻水水質標準,可回用於淨環補充水、鍋爐軟水補給水,甚至部分替代新水。
三 焦化廢水深度處理技術的研究方向
隨著全球環保標準的日益嚴格,焦化廢水深度處理技術將廣泛應用於焦化廢水處理領域,其主要研究方向集中於:
(1)吸附法和混凝沉澱法是目前應用較多的焦化廢水深度處理技術,未來的研究方向是開發高效、高選擇性、無二次汙染的混凝劑和吸附劑,進一步降低處理成本和改善處理效果。
(2)MBR 法和膜分離法具有處理效率高、占地麵積小等優點, 最近幾年在國內外焦化廢水深度處理中得到了一定的應用, 未來將是焦化廢水深度處理領域的關鍵技術。對於MBR 法和膜分離法的主要研究方向是開發高效低成本的過濾膜。
(3)高級氧化法具有處理效率高、氧化速度快、無二次汙染等優點, 雖然目前多數高級氧化技術還處於實驗室研究階段, 存在處理成本高或難以工業化的問題。但還是在焦化廢水深度處理領域具有廣闊的應用前景。未來高級氧化法的研究重點就是加快推進高級氧化法的工業化實施,同時開發低成本、高效率的氧化劑和催化活性好、穩定性強、效率高的催化劑。
(4)開發多種焦化廢水深度處理技術的聯合工藝也是焦化廢水深度處理領域的研究方向。焦化廢水深度處理技術雖多, 但單一方法處理效果並不能滿足要求,且各方法都存在著處理成本較高的問題。在實際應用中可以將某些技術聯合起來,取長補短。
目前,針對焦化廢水深度處理的技術研究很多,但在實際中,由於投資和運行成本高,技術工業化不成熟等問題,不能很好的應用。因此,一方麵進一步研究、開發處理效果好、投資運行費用低、無二次汙染、易於操作管理的新技術,另一方麵將現有方法進行有機結合,取長補短,找到最佳組合工藝,並完善工藝使之能最快的工業化,將是焦化廢水深度處理的發展方向。目前,人們對焦化廢水深度處理技術的研究較多,工業化應用進程正在逐漸推進。對於鋼鐵企業,將焦化廢水進行深度處理,並梯級回用於濕熄焦、原料灑水、燒結配料、高爐衝渣、轉爐燜渣和循環水補充水,最終實現零排放,將是其可持續發展的必然舉措。
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