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焦化废水深度处置技能办法

焦化废水是一种高浓度、高净化的无机废水,其毒性大,可生物降解性差,是钢铁产业最难处置的一类废水。现在钢铁企业广泛接纳预处置+生化处置+混凝沉淀处置工艺,出水多回用于湿法熄焦、煤场散水等对水质要求不高的用户。随着国度环保尺度的日益严厉以及水资源的日益告急,对焦化废水举行深度处置并回用于钢铁消费变得日益急迫。

1 焦化废水现行排放尺度
 
为美满国度净化物排放尺度系统,引导钢铁、焦炭行业标准和控制净化物排放,国度环保部对《钢铁产业水净化物排放尺度》(GB13456—1992)举行了修订和美满,并在2012年10月1日公布实行了新的《炼焦化学产业净化物排放尺度》(GB 16171—2012),该尺度对焦化废水的排放提出了愈加严厉的要求:关于新建企业2012年10月1日起和现有企业2015年1月1日起,悬浮物≤50 mg/L,COD≤80 mg/L,氨氮≤10 mg/L,煤油类≤2.5 mg/L,氰化物≤0.2 mg/L〔1〕。别的,新尺度中还明白了监测地位和单元单品基准排水量,从而制止了以往因监测地位差别和排水量差别惹起的实行尺度不一致。而且对处置后回用于洗煤、熄焦和高炉冲渣等的焦化废水水质也提出了明白的划定,而以往由于该方面尺度的缺失,有的消费厂乃至将未经任那边理的焦化废水间接用于熄焦。

2 焦化废水深度处置技能
 
由于现有的焦化废水处置工艺很难满意日益严厉的环保尺度,因而从企业开展的临时来看,必需对焦化废水举行深度处置。现在,焦化废水深度处置技能次要包罗混凝沉淀法、吸附法、生归天学法、初级氧化法和膜分散法〔2〕。

2.1 混凝沉淀法
 
混凝沉淀法是在废水中参加肯定量的混凝剂,使废水中难以沉淀或过滤的净化物经过物理或化学作用使其调集成较大的颗粒,从而到达分散的目标。常用的混凝剂有聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)等〔3〕。现在研讨的重点便是开辟新型高效复合混凝剂。如宝钢焦化废水接纳M180复合型混凝剂、邯钢接纳JY-202复合型混凝剂后,其处置结果均优于PFS等混凝剂。

2.2 吸附法
 
吸附法是使用多孔性吸附剂的吸附作用,对焦化废水中的净化物质举行去除。现在研讨的吸附剂有活性炭、粉煤灰、褐煤、膨润土、焦粉、高分子聚合物和吸附树脂等〔4〕。由于活性炭具有共同的孔布局和吸附功能,被普遍地使用于焦化废水深度处置工艺中,如韩国浦项、中国台湾中钢和中国宝钢等。同时也可以接纳多种吸附剂团结利用,如炉渣过滤-树脂吸附、沸石-活性炭复合质料吸附等。

2.3 生归天学法
 
现在用于焦化废水深度处置的生归天学法次要有曝气生物滤池(BAF)和膜生物反响器(MBR)〔5, 6〕。BAF是一种新型生物膜法,对无机净化物和氮、磷等具有较好的去除结果,其特点是集生物氧化和扣留悬浮固体于一体,节流了后续沉淀池,具有基建投资少、出水水质好、运转能耗低、运转用度省等好处。 MBR是将膜技能与生物技能相联合的一种先辈的废水处置办法,次要是先使用生物技能去除水中可生物降解的无机净化物,然后使用膜技能过滤悬浮物和水溶性大分子物质,低落水浊度。MBR具有处置服从高、占空中积小、主动化水平初等好处,是21世纪最具有开展远景的污水处置和中水回用技能。

2.4 初级氧化法
 
初级氧化法是指经过差别途径发生具有高反响活性的羟基自在基(·OH),再使用其强氧化性将水中的无机净化物降解,天生小分子物质,乃至间接转化为CO2和水。初级氧化法可以无效去除水中难降解的无机净化物,具有处置服从高、无二次净化等好处。在焦化废水深度处置范畴,研讨和使用较多的初级氧化法有Fenton氧化试剂法、臭氧氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法和超声波氧化法等〔7, 8〕。

2.5 膜分散法
 
膜分散法是一种具有宏大潜力和适用性的废水处置技能,其原理因此选择性透过膜为分散介质,经过在膜双方施加一个推进力(如浓度差、压力差、电位差等),使废水中的组分选择性的透过膜,从而到达分散污染的目标。膜分散技能使用于废水处置具有能耗低、服从高和工艺复杂等特点。现在,使用的膜分散技能次要有微滤、超滤、纳滤和反浸透〔9〕。比年来,在焦化废水深度处置范畴,研讨与使用较多的是超滤-反浸透的双膜法焦化废水处置工艺,经超滤-反浸透处置后的焦化废水,出水切合产业循环冷却水水质尺度,可回用于净环增补水、汽锅软水补给水,乃至局部替换新水。

3 国际外焦化废水处置工艺近况
 
3.1 外洋焦化废水处置工艺近况
 
日本对焦化废水的处置大多接纳好氧活性污泥生化处置工艺,并将生化出水举行混凝沉淀或砂滤处置后排海,其次要净化物的排放质量浓度为COD 50~200 mg/L,酚0~2 mg/L,总氮100~900 mg/L。由于出水总氮较高,焦化企业会在排海前对出水再次举行浓缩处置。为了应对日即日益严厉的排水限值,近来几年一些日本焦化企业开端在活性污泥法焦化废水处置工艺后增长臭氧氧化和活性炭吸附等深度处置技能,使出水色度和COD有了分明地改进,详细工艺如图 1所示。日本的钢铁企业简直没有接纳缺氧/好氧(A/O)、厌氧/缺氧/好氧(A2/O)的生化工艺处置焦化废水。

图 1    日本焦化废水处置工艺

韩国浦项晚期使用活性污泥法处置焦化废水,2002年浦项开端在活性污泥法后增长高效活性炭吸附安装,无效进步了焦化废水的处置结果。厥后浦项又从大连宇都情况工程技能有限公司引进了两套生物挪动床(BMR)焦化废水处置工艺,处置量为500 t/d。BMR工艺接纳高效BioMTM微生物膜为载体,在挪动床底子上联合A/O、A2/O工艺,具有处置服从高、污泥发生量少、易于控制、占地小、投资少、运转本钱高等好处。BMR的工艺流程如图 2所示。

图 2    浦项BMR焦化废水处置工艺流程

欧洲的焦化废水处置工艺广泛接纳絮凝、气浮、沉淀、过滤等预处置技能举行除油,汽提法除氨,生化法除酚、氰化物、硫氰化物、硫化物,须要时还会接纳深度处置技能。接纳的生化法次要有好氧活性污泥法和硝化-反硝化工艺。此中瑞典SSAB Tunnpat A厂接纳好氧活性污泥法;安赛乐米塔尔比利时根特厂、法国Seremange厂、德国迪林根ZKS、德国蒂森克虏伯曼内斯曼公司Hüttenwerke厂等接纳硝化-反硝化焦化废水处置工艺。硝化-反硝化焦化废水处置工艺较好氧活性污泥法出水目标好,其工艺流程如图 3所示,出水目标如表 1所示〔10〕。

图 3    欧洲硝化-反硝化焦化废水处置工艺流程  
 

3.2 国际焦化废水处置工艺近况
 
现在,国际焦化废水处置工艺较多,生化处置阶段接纳的工艺次要有A/O、A2/O、A/O2和A2/O2,并且大局部企业接纳了混凝沉淀、活性炭吸附、生物氧化、初级氧化、膜分散等焦化废水深度处置技能,处置后的废水少数回用于湿熄焦、高炉冲渣、煤厂抑尘、转炉煤气洗濯水和除尘水、烧结混料等,多数回用于钢厂循环冷却水和汽锅增补水。

A/O是研讨最早的焦化废水生化处置工艺,安钢、宣钢、三钢的焦化废水处置接纳“A/O+混凝沉淀”工艺〔11, 12, 13〕。安钢接纳该工艺后,出水目标可以到达原国度二级排放尺度,出水回用于高炉冲渣、泡渣增补水和湿法熄焦增补水;宣钢在混凝沉淀后又增长了催化氧化过滤安装和睦浮污染体系,出水可以到达中水体系进水要求,代替产业水作为循环水的增补水;三钢接纳该工艺后,出水目标可以到达国度一级排放尺度。

为了进步焦化废水的处置结果,人们在A/O工艺的底子上开辟了A2/O生化处置工艺,该工艺运转波动,对氮和磷具有较好的去除结果,是现在国际焦化废水处置使用最为普遍的生化工艺,在国际钢厂的次要使用如表 2所示〔14, 15, 16, 17〕。

A/O2即短程硝化-反硝化工艺,也称节能型生物脱氮工艺,依据焦化废水处置历程分为前置反硝化(A/O/O)和后置反硝化(O/A/O)。武钢、杭钢、南昌钢铁、湘钢、重钢、攀钢的焦化废水处置主体工艺为O/A/O+HSB高效微生物+混凝沉淀,出水目标可以到达原国度一级排放尺度〔18, 19〕;邢钢、邯钢、唐钢接纳的是桑德环保公司的SDN(A/O/O)焦化废水处置工艺,工艺流程包罗预处置、生物处置、深度处置和污泥处置四个工段,出水可以到达原国度一级排放尺度〔20, 21〕。2011年,宝钢对其一、二、三期焦化废水脱氮工艺举行了后置反硝化改革,并在生物脱氮后增长了混凝沉淀+砂滤工艺,出水可以满意原国度一级排放尺度。

包钢的焦化废水处置接纳的是同济大学研发的Q-WSTN工艺(A2/O2),脱氮反响器接纳了生物膜和活性污泥共存的复合反响器,处置后出水到达二级排放尺度。鞍钢与中科院历程所互助建成的三期焦化废水处置,接纳的A2/O2+高效混凝+多介质过滤+臭氧多相催化氧化+曝气生物滤池的处置工艺,其出水COD低于100 mg/L,氨氮低于10 mg/L,出水总氰低于0.2 mg/L。

4 焦化废水深度处置技能的研讨偏向
 
从国际外钢铁企业的焦化废水处置工艺可以看出,现在还是以生化法为主导工艺,辅以响应的深度处置技能。随着环球环保尺度的日益严厉,焦化废水深度处置技能将普遍使用于焦化废水处置范畴,其次要研讨偏向会合于:

(1)吸附法和混凝沉淀法是现在使用较多的焦化废水深度处置技能,将来的研讨偏向是开辟高效、高选择性、无二次净化的混凝剂和吸附剂,进一步低落处置本钱和改进处置结果。

(2)MBR法和膜分散法具有处置服从高、占空中积小等好处,近来几年在国际外焦化废水深度处置中失掉了肯定的使用,将来将是焦化废水深度处置范畴的要害技能。关于MBR法和膜分散法的次要研讨偏向是开辟高效低本钱的过滤膜。

(3)初级氧化法具有处置服从高、氧化速率快、无二次净化等好处,固然现在少数初级氧化技能还处于实行室研讨阶段,存在处置本钱高或难以产业化的题目。但照旧在焦化废水深度处置范畴具有宽广的使用远景。将来初级氧化法的研讨重点便是加速推进初级氧化法的产业化实行,同时开辟低本钱、高服从的氧化剂和催化活性好、波动性强、服从高的催化剂。

(4)开辟多种焦化废水深度处置技能的团结工艺也是焦化废水深度处置范畴的研讨偏向。焦化废水深度处置技能虽多,但单一办法处置结果并不克不及满意要求,且各办法都存在着处置本钱较高的题目。在实践使用中可以将某些技能团结起来,扬长避短[yáng zhǎng bì duǎn]。

5 结语
 
现在,人们对焦化废水深度处置技能的研讨较多,产业化使用历程正在渐渐推进。关于钢铁企业,将焦化废水举行深度处置,并梯级回用于湿熄焦、质料洒水、烧结配料、高炉冲渣、转炉焖渣和循环水增补水,终极完成零排放,将是其可继续开展的一定办法。




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