行业专项实例：焦化废水改造工艺调试运行

查看全部 · 发表于 2021-4-16 16:17:32

焦化废水处理在国内外一直是个难题，系统调试中污泥驯化过程十分缓慢，但系统恶化速度却十分迅猛，生化污泥镜检观察基本每天都会发生变化，因此对现场运营技术人员的专业能力要求十分严苛，且要求与前段车间工作人员密切联系，严格把控进水水质，务必要求操作稳定，才能将系统维持在一定范围的去除效果，保证出水达标。

炼焦化学工业是煤炭化学工业的一个重要部分，煤炭主要加工方法包括高温炼焦(950-1050摄氏度)、中温炼焦、低温炼焦等三种方法。在炼焦过程中产生的化学产品经过回收、加工提取焦油、氨、萘、硫化氢、粗苯等产品，并获得净焦炉煤气、煤焦油，粗苯精制加工和深度加工后，可以制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳等，这些产品广泛用于化学工业、医药工业、耐火材料工业和国防工业。前两年钢铁价格回落形式严峻，对比焦化厂收益却十分可观。因此，为获得经济发展可持续目的，同时解决环境污染的严峻问题，关注焦化废水处理过程时刻出现的问题及隐患，建立解决问题的系统方法任重道远。

1工程概况

山西某集团有限公司成立于2003年，公司总投资12多亿元，是一家年总产量达360余万吨的专业化、规模化的中型综合性钢铁企业。为了进一步优化公司产业链结构及资源配置，提高企业的综合效益，2011年公司建造了一座145万吨焦化厂，并建设配套的污水处理厂。

处理规模为100m3/h。其中：焦化废水50m3/h，生活废水合计50m3/h。经处理后出水需达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)I级排放标准的要求。

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2工艺选择

2.1工艺流程

项目废水处理采用的工艺为物化除油+A2O2生化脱氮处理工艺。物化工序去除焦油。A2O2生化脱氮处理工艺可有效去除水中氨氮，并且对水中COD、BOD、酚、氰化物、硫化物和残留焦油具有很高的去除效率，使出水达到要求。

污水经生化处理后，不能达到回用要求，需进行深度处理。设计深度处理采用：过滤保护+FU超滤+吸附，生化处理出水经机械过滤器、全自动过滤器过滤去除水中悬浮物质，使悬浮颗粒粒径小于30μm，利用中空纤维超滤过滤，去除水中溶解性生物酶及大分子有机物，降低水中COD，经吸附过滤器在柱形活性炭滤料的吸附作用下，去除水中小分子有机物，使出水COD达到50mg/L以下。达到道路喷洒、绿化、冲厕的中水回用要求。

污水脱盐处理采用：RO反渗透处理工艺，经RO反渗透处理后，水中含盐量达到循环冷却水回用水的要求。由于设计前系统进水含盐量不清，污水处理系统运行过程中需加入碱、絮凝剂等大量盐类物质，因此RO反渗透脱盐系统设计时做为预留，待污水站建成，出水稳定，经详细测定后，再确定建设。

2.2工艺简述

焦化废水经调节池调节、均衡污水水质、水量，用提升泵送入隔油池，除去水中轻油、重油。隔油池出水自流进入气浮装置，除去水中残留矿物质油，收集的轻、重油分别送入轻、重油池收集后，定期抽送至厂内焦油回收设备回收或掺入锅炉房煤中焚烧。

气浮池出水自流进入厌氧池，水中苯、苯酚等苯环系类难于好氧生物降解的有机物质，在高效微生物的分解作用下，破环分解成直链有机物、CO2和水，氰化物、硫化物等在微生物的作用下，有效分解去除。污水经过好氧池中硝化细菌的硝化作用，将水中的氨氮分解转化成NO3-和NO2-。

好氧池出水部分回流至厌氧池，利用厌氧池进水COD、BOD，在厌氧池内反硝化菌的作用下，进行反硝化脱氮反应，使水中的NO3-和NO2-转化成氮气。好氧池出水与集水池收集的生活污水混合进入缺氧池，在缺氧池中微生物的反硝化作用下，将水中的NO3-和NO2-分解成氮气释放，生活污水中的BOD做为缺氧池反硝化反应的碳源补充，使水中的氨氮达到排放要求。

污水中残留有机物质在二级好氧池中的高效好氧微生物作用下，分解成CO2和H2O，有效去除水中COD、BOD，使出水各项指标达到环保要求。A2O2工艺对氨氮具有很高的去除效率，是国内外普遍采用的先进的高效生物脱氮技术。

工艺流程及水平衡图：
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根据设计要求，出水COD达到50mg/L以下，需进行深度处理。目前污水深度处理在生活污水中水回用方面应用已较为普遍，并取得很好的效果。污水零排放，冷却循环水脱盐处理在火力发电厂已普遍应用，但在工业废水，尤其焦化废水的深度处理方面应用较少。

主要难点在于工业生产污水排放的水质水量不稳定，水质变化较大，污染物成分复杂。所以，如何保证生化处理后污水的水质能够稳定进入深度处理系统是深度处理系统运行稳定的关键。

该项目深度处理系统首先将清水池内生化处理后污水经提升泵将污水送至机械过滤器，过滤去除水中大颗粒悬浮物杂质，自清洗过滤器将水中悬浮物粒径处理到10微米，利用UF超滤系统去除水中生物酶等大分子有机物，降低水中COD。

UF超滤出水经超滤水池提升，污水经吸附过滤器的吸附作用，进一步去除水中COD，使出水达到污水杂用水标准，COD小于50mg/L。

吸附过滤器出水进入RO水池，污水经RO反渗透系统脱盐处理后，脱盐水达到冷却循环水回用要求，回用冷却循环水系统。浓水进入浓水池，送煤场喷洒降尘。

机械过滤器、自清洗过滤器、UF超滤系统、RO反渗透系统反洗水及UF超滤浓水经污泥浓缩池沉淀杂质后，上清液回流集水池。UF超滤系统和RO反渗透系统化学清洗水，自流进入浓水池。沉淀池污泥排入污泥浓缩池，污泥泵将污泥送到污泥脱水机，干污泥外运。

3系统存在问题

该项目自建成后运行过程中存在的主要问题有：

(1)导流中心筒位置不够高，与刮泥机距离一米漏接，生化污泥容易跑冒，不利沉降。

(2)混合液回流位置未安装流量计，无法准确知道回流比大小。

(3)污泥回流采用汽提方式，回流污泥量不固定。

(4)因前段处理不够稳定，机械过滤装置经常堵塞。未能有效保证出水效果。

(5)无完整实验室数据，无法建立系统的数据档案供参考。

4改进措施

(1)中心筒改造。

(2)混合液回流管上安装流量计。

(3)污泥回流方式采用回流泵方式，回泥管上安装流量计及取样口。

(4)后端增设混凝沉淀段，进一步保证出水水质。

(5)建立实验室，配备专业实验人员，每2小时取样检测，共测12组数据。

(6)前段气浮装置增设除油设备，增加药剂用以去除硫化物，固液分离在原气浮设备完成。

5运行效果

2018年5月至7月蒸氨废水进水及出水COD、进水氨氮及缺氧池亚硝酸盐氮对比图如下图所示。

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对比得出：

(1)进水COD与出水COD无明显联系，原因是焦化废水原水成分复杂，当惰性有机物含量较高时，则表现为COD去除率降低。

(2)进水氨氮浓度与缺氧池亚硝酸盐氮联系密切，进水氨氮超平均值时，缺氧池亚硝酸盐氮值也飙升。当缺氧池亚硝酸盐氮升高时，说明对外界条件敏感的硝化菌被影响，硝化作用被抑制，已发现的无机污染物对硝化菌起抑制作用的物质主要有：CN-、SCN-、氟化物、氨和亚硝酸等。

(3)当进水氨氮超高时，与出水COD也有关联，原因是游离氨有强烈的杀菌效果。生化系统中废水的氨氮超过200mg/L就会破坏微生物的氧化作用。这种破坏作用主是体现在过高浓度的氨氮会降低废水中的微生物脱氢酶活性，从而很大程度上抑制了微生物活性。因此，高氨氮废水须进行适当的预处理：其一，通过预处理降低进入生化系统的氨氮浓度;其二，通过出水回流或混合其污水稀释氨氮的浓度。

6总结及建议

焦化废水处理工程的出水水质由原水水质、处理工艺选择、运行工况及微生物活性等因素决定。废水原水水质受原煤性质，炼焦工艺及产品回收方式等影响。由此，在焦化废水运营过程中建议：

(1)若无应急池或其他应急预留工艺的情况下，建议原水进水水质氨氮含量控制在200mg/l以下，酚浓度控制在300mg/l以下，PH值最适宜在8-9间。

(2)必须设立实验室，配置齐全所有实验室器材，密切监测废水水质。建议指标有进水COD、硫化物、石油类、氨氮和PH。缺氧池和好氧池的亚硝酸盐、硝酸盐以及碱度;选择性监测磷酸盐含量。二沉池氨氮和COD。巡检人员每半天监测污泥回流和好氧池的SV30,厌氧池及调节池的PH和温度，观测活性污泥沉降和絮凝状况。每半天进行一次镜检，记录活性菌个数及形态特征。

(3)因焦化废水的可生化性极差，容易造成好氧池活性污泥量难以培育，此时操作人员容易造成是好氧池溶解氧过高的错觉，将DO值调低。仅需半日，镜检即可发现胖头虫等反应溶解氧过低的生物菌特征。实验室检测数值一般会滞后，若不及时调整，很容易引起系统难以恢复，此时镜检和现场专业技术人员对水色、气、味及活性污泥沉降情况的判断经验是十分难能可贵的。因此对焦化废水的运行，现场必须配备专业技能过硬的技术工程师。

(4)在运行过程中，水质颜色、气味，好氧池活性污泥色泽、气味和泡沫情况，微生物情况，实验数据都必须整理成册，建立系统的工程学方法。