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焦化廢水深度處理單元工藝改進及應用

瀏覽次數: 日期:2017-7-23 9:51:23

摘要:針對目前國內焦化水深度處理工藝現狀,在已有試驗研究的基礎上,提出一種改進的低成本臭氧催化氧化技術來深度處理焦化廢水。該工藝臭氧利用率高達95%以上,大幅度降低處理成本;不需加入任何藥劑和調節pH,操作簡單;利用臭氧將難降解有機物催化氧化降解或礦化,達到難降解有機物的去除。將該工藝應用于某焦化廠的廢水生化處理中,處理效果好,技術運行費用低,為我國焦化廢水處理工作的開展提供了新的思路,應用前景廣闊。

關鍵字:焦化廢水;難降解廢水;深度處理;臭氧催化氧化


焦化廢水是煤熱解干餾、荒煤氣回收凈化和化工產品回收精制等煉焦過程產生的廢水的統稱,其中含有大量有機污染物和有毒無機物,成分復雜,污染物色度高,屬較難生化降解的高濃度有機工業廢水。近年來,焦化廢水污染問題日益受到社會各界的重視[1]。為完善國家污染物排放標準體系,引導鋼鐵、焦炭行業規范和控制污染物排放,國家環保部頒布了新的《煉焦化學工業污染排放標準》(GB 16171-2012),該標準對焦化廢水的排放提出來更加嚴格的要求[2, 3]。環保部科技標準司等單位組織調研了146家焦化企業,僅有18.2%的企業達到了該標準中現有企業廢水中污染物排放限值,尚未有企業能達到新建企業廢水中污染物排放限值[4]。

由于現有的焦化廢水處理工藝很難滿足日益嚴格的環保標準,因此必須對焦化廢水進行深度處理。目前鋼鐵企業普遍采用混凝沉淀處理工藝對焦化廢水進行深度處理,出水多回用于濕法熄焦、煤場散水等對水質要求不高的用戶[5, 6]。隨著國家環保標準的日益嚴格以及水資源的日益緊張,改進焦化廢水生化處理技術并對其進行深度處理變得日益迫切。

本文在我們已有試驗研究的基礎上,借鑒、吸收國內各焦化廠焦化廢水深度處理工藝技術,和北京某科研院所聯合,將一種低成本臭氧催化氧化技術來處理焦化廢水應用在焦化廠的廢水處理中,以期為我國焦化廢水處理工作提供借鑒和參考。


一、焦化廢水深度處理工藝存在的問題

焦化廢水深度處理常用的主要有物理法和化學法兩種。物理法主要為混凝沉淀法、膜分離法和吸附法。其中混凝沉淀用于深度處理操作相對簡單,而且運行成本也相對較低,可以將廢水的COD由200 mg/L左右降低到120mg/L,應用比較廣泛;但是新標準實施之后,此技術不能滿足將COD降低到80mg/L以下的要求。吸附法和膜分離理論上能夠深度脫除水中低濃度有機物,將廢水中的COD由100 mg/L降低到50 mg/L甚至更低,但實際應用表明,運行成本高,以及吸附材料容量低、膜污染已成為影響這些技術應用的最大瓶頸。


二、焦化廢水深度處理工藝改進方案

針對焦化廢水深度處理存在的問題,采用臭氧催化氧化技術處理焦化廢水,我們通過與北京某科研院所聯合研究,將一種改進的臭氧催化氧化技術應用于工程實踐,使用少量臭氧作為氧化劑,在高效的專用催化劑作用下,在中性條件下將難降解有機物選擇性氧化分解,使處理后的廢水COD、色度、苯并芘等指標達到國家外排標準。

該工藝處理成本低,有機物和色度去除率高,氧化劑利用率高達95%以上。該技術通過研制長壽命的高效非均相催化劑,結合催化氧化反應器結構優化設計,提高有機物氧化效率,提高深度處理水質,同時大幅度降低氧化劑(臭氧)使用量,從而降低處理成本。


三、改進的焦化廢水深度處理工藝的應用

針對焦化廢水深度處理部分的改進工藝,已在青海某焦化廠廢水處理中穩定運行,效果良好。該焦化廠水質情況如表3-1所示,要求出水滿足《煉焦化學工業污染物排放標注》(GB16171-2012),工藝流程如圖3-1所示:

焦化廢水處理1.png

圖3-1 青海某焦化廠廢水處理工藝流程圖


工藝流程說明:二沉尾水自流進入混凝混合、反應池,經過混凝處理后的廢水進入多介質過濾器,懸浮物進一步降低。出水進入臭氧催化反應器中,在催化劑作用下,廢水中無法生物降解的有機物被氧化成容易生物降解的小分子有機物或部分礦化,廢水得到凈化,達到排放標準。

各處理單元對幾種主要污染物的處理效果如表3-1所示,其中部分出水指標優于排放標準。


表3-1 各工序出水指標預計處理效果表(mg/L,pH除外)

水質指標

CODcr

氨氮

石油類

揮發酚

總氰

pH

進水

200

5

6

0.5

3

6-8

混凝處理出口

120

5

2.5

0.5

<0.2

6-9

后處理出口

50

5

<2.5

0.2

<0.2

6-9


四、結論

《煉焦化學工業污染物排放標準》(GB16171-2012)頒布實施后,國內現有的焦化廢水處理工藝大多不能達到新標準的排放要求。本文在國內焦化廢水常用的深度處理工藝基礎上,采用改進的臭氧催化氧化技術處理焦化廢水,經工程實踐驗證,可以達到如下處理效果:臭氧利用率高達95%以上,大幅度降低處理成本;不需加入任何藥劑和調節pH,操作簡單;利用臭氧將難降解有機物催化氧化降解或礦化,達到難降解有機物的去除。

在焦化廢水處理排放標準越來越嚴格的大趨勢下,此項技術投資成本及運行成本較低,出水滿足排放要求,為國內新建焦化廢水處理及現有焦化廠廢水處理的改造提供技術途徑。


參考文獻:

[1]      朱強,劉祖文,王建如. 焦化廢水處理技術現狀與研究進展[J]. 有色金屬科學與工程. 2011, 02(5): 93-97.

[2]      曲余玲,毛艷麗,翟曉東. 焦化廢水深度處理技術及工藝現狀[J]. 工業水處理. 2015, 35(1): 14-17.

[3]      煉焦化學工業污染物排放標準[C]. 2012.

[4]      周家艷. 焦化廢水生化出水中芳香族污染物深度處理技術的研究進展[J]. 化工環保. 2013, 33(6): 498-502.

[5]      胡艷君,梁杰群,謝文鵬. 樹脂吸附在深度處理焦化廢水的應用[J]. 柳鋼科技. 2015(2): 53-54.

[6]      王勇軍,顏幼平,尹子洋,等. 焦化廢水深度處理及回用研究進展[J]. 廣東化工. 2014, 41(2): 48-49


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