鼎鑫煤化有限公司焦化废水处理工程实践.pdf

鼎鑫煤化有限公司焦化废水处理工程实践 景长勇李敬苗楼静张伟裴燏 中国环境管理干部学院环境工程系， 河北 秦皇岛 066004 摘要 介绍了河北涉县鼎鑫煤化有限公司的焦化废水处理工程， 详细论述了该工程所采用的“隔油 气浮 生化处 理 脱色混凝” 处理工艺， 分析了 DO、 pH 及温度等因素对运行效果的影响， 并对该工程运行后的综合效益进行了分 析。运行结果显示 系统出水的 COD、 SS、 NH3-N、 挥发酚、 氰化物、 硫化物、 石油类质量浓度分别为 140， 100， 20， 0. 4， 0. 3， 0. 9， 8 mg/L， 满足 GB 1345692 钢铁工业水污染物排放标准 二级标准值的要求。 关键词 焦化废水; 处理工艺; 效益分析 PROJECT OF COKING WASTEWATER TREATMENT FOR DINGXIN COKING COAL CO． ，LTD Jing ChangyongLi JingmiaoLou JingZhang WeiPei Yu Department of Environmental Engineering， Environmental Management College of China，Qinhuangdao 066004， China AbstractIt was presented the project of coking wastewater treatment for Dingxin Coking Coal Co． ， Ltd in Hebei Province， and also described in detail the process of oil removal-flolation-biotreatment-coagulation bleaching for the project． It was analyzed the effects of DO， pH and temperature etc on the operation． The running result shows that the concentration of COD， SS， NH3-N， volatile phenol， cyanide， sulfide and oils in the effluent was 140， 100， 20， 0. 4， 0. 3， 0. 9 and 8 mg/L respectively， which could meet the requirements of the second-order in “Water Pollutant Discharge Standard of Iron and Steel Industry” GB 1345692 ． Keywordscoking wastewater;treatment process;benefit analysis 0引言 焦化厂除生产焦炭和煤气外， 还回收苯、 焦油、 氨、 酚等化工产品。在煤气洗涤、 冷却、 净化以及化工 产品回收、 精制过程中， 产生大量废水。焦化厂在生 产过程中产生的酚氰废水， 组分复杂， 除含有氰、 无机 氟离子和氨氮等有毒有害物质外， 还含有大量的酚 类、 联 苯 等 有 机 污 染 物， 污 染 物 浓 度 高， 处 理 难 度大 ［1- 3］。 河北涉县鼎鑫煤化有限公司为了消除污染、 保护 环境， 决定对生产过程中产生的废水进行净化处理， 使其达到排放标准。 1主要设计参数 1. 1设计规模 根据企业的生产规模及企业提供的资料， 废水处 理站的设计规模为100 m3/d 4 m3/h 。 1. 2设计进水水质 该工艺的设计进水水质见表 1。 表 1进水水质 mg/L pH 除外 pHρ CODρ SS ρ 氰化物 ρ 挥发酚 ρ 硫化物 ρ 石油类 ρ 氨氮 7. 5 ～ 9. 5≤3 500 ≤50 ≤20 ≤900 ≤30 ≤90 ≤300 2废水处理工艺及说明 2. 1处理工艺的确定 本工程主要采用物化法 － 生化法处理工艺， 即针 对废水中的焦油类物质， 采用隔油、 气浮等物化方法 进行处理; 采用生化法 ABR/OBR 处理废水中的有 机物、 氨氮等污染物。该工艺特点是污染物去除率 高， 出水水质好， 应用广泛。 2. 1. 1菌剂脱氮及 A/O 工艺流程说明 物化 生化工艺是目前焦化废水处理的基本工 艺， 其中 A/O 工艺是国内外普遍认可的工艺。传统 A/O 工艺存在稀释水量大， 无独立酸化水解单元， 抗 冲击性差， 出水水质无法全面达标等问题 ［4- 6］。本工 艺引进专有技术， 并将传统的 A/O 工艺改良为 ABR/ OBR 工艺， 以提高生化系统生物的抗冲击性及分解 31 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 能力。 在本工艺中短程硝化 － 反硝化生物脱氮和全程 或完全 硝化 － 反硝化生物脱氮同时存在， 微生物 制剂以兼氧为主， 好氧厌氧并存。 2. 1. 2影响生物脱氮的因素 1 DO。亚硝酸菌和硝酸菌均为好氧菌， 在生物 反应器中， 当 DO ＞ 0. 5 mg/L时， 硝化作用可顺利进 行。为了有效完成亚硝化和硝化反应， 本设计需控制 较高的溶解氧， 其值为 3 ～ 6 mg/L， 反硝化 DO 控制在 0. 5 mg/L以下。 2 pH。随着硝化反应的进行， 硝化过程产酸使 废水 pH 下降， 亚硝化菌生长的最适 pH 在 7 ～ 8. 5， 硝 酸菌为 6 ～ 7. 5。反应器中 pH ＜ 7， 则硝化反应会受 到一定的抑制。反硝化菌受 pH 值的影响较小， pH 值在 7. 0 以下和 9. 0 以上， 反硝化反应均能保持较高 的速率， 即使是在 pH 值波动较大的情况下， 反硝化 菌经过 2 ～ 3 h 的适应， 即可恢复活性。 3 温度。生物硝化反应在 4 ～ 45 ℃ 内均可进 行， 适宜温度为 20 ～ 35 ℃ ， 一般低于15 ℃ 时硝化速 率降低， 菌活性受到抑制。高于40 ℃ 时则会使 NO － 2 的浓度升高， 影响 COD 指标。 4 有害物质。硝化菌相对环境较为敏感， 废水 中酚、 氰及硫等有害物质对硝化过程有明显抑制作 用。相对于亚硝酸菌， 硝酸菌对环境适应性慢， 因而 在接触有害物质的初期会受抑制， 出现亚硝酸积累。 2. 1. 3工艺方案的确定 针对焦化废水特点， 本方案采用“隔油 气浮 生化处理 脱色混凝” 工艺， 其中生化处理拟采用厌 氧折 流 式 反 应 器 ABR 好 氧 折 流 式 反 应 器 OBR ， 并添加专有微生物的生化处理工艺。 2. 2工艺技术介绍 2. 2. 1专有微生物 专有微生物技术是焦化废水生物处理强化技术 的一种。废水处理方法中， 在生物处理方面， 生物膜 法、 活性污泥法或加入生物菌剂等方法均是利用微生 物的分解能力， 但大多仅靠存在于废水中的自发菌作 用， 由于其生物种类不全、 数量不足， 分解污染能力欠 佳， 以至于处理效果很不稳定。 专有微生物是由 103 种经过筛选、 驯化及强化的 微生物所构成的分解有机物的生物链， 大多数为兼氧 菌。将其接种至反应器内， 利用多种不同的菌群， 分 解不同的污染物， 使处理槽内的菌群互相依赖形成特 殊的分解链。在微生物周而复始的新陈代谢过程中， 废水中的有害物质得以转化及分解， 以达到污水处理 的目的。 专有微生物本身无毒性， 无致病性， 不会造成二 次污染。微生物菌群具有去除 COD 速度快、 分解 NH3-N 及难降解有机物能力强、 污泥沉降性能佳、 污 泥紧密度高、 污泥产生量少、 生物制剂一次投加等特 点。同时， 其具有有毒抑制物浓度比传统污水微生物 处理法高的特点， 即抗抑制能力较强。 2. 2. 2ABR 及 OBR 反应器 ABR 及 OBR 反应器实际上由分极多相厌氧反 应器 SMPA 衍生而来， 该工艺适用范围更为广泛， 对 于高浓度有机废水有较高降解能力， 与其他厌氧、 好 氧反应器相比具有水利条件好， 生物固体截流能力 强， 微生物菌群分布好， 结构简单， 启动较快， 稳定等 优良性能。 该反应器通过对不同隔室的合理设计， 在反应器 内形成数个独立反应单元， 可使反应器内混合物实现 种群的分离， 在每个反应单元内驯化出与该环境相适 应的微生物群落， 即分别培养适应流经不同单元的废 水水质， 实现稳定运行的工况。提高了处理效果， 即 ABR OBR 工艺实现了一体化的多相处理过程， 更 为灵活方便。 2. 3处理工艺流程说明 2. 3. 1工艺流程简介 在生产过程中排出的酚氰废水首先经过平流隔 油池去除废水的焦油类物质， 再经过集水池， 由污水 泵提升进入气浮池， 在反应区投加药剂， 使其与废水 充分混合， 通过加压溶气气浮装置分离出水中的乳状 油及部分 COD、 SS 等污染物， 废水得到初步净化， 为 后续的生化处理单元创造良好条件。处理工艺流程 如图 1 所示。 除油后废水进入中间水池调节水质水量， 不符合 原水控制要求的异常废水进入事故水池， 事故废水在 中间水池水质水量允许的条件下逐步调整进入中间 水池。中间水池出水经水泵提升进入 ABR/OBR 组 合生化池， 组合生化池由厌氧池、 缺氧池、 好氧池共 5 部分组成， 其中厌氧池、 缺氧池采用潜水搅拌方式混 合， 好氧池采用微孔曝气管方式曝气。污水首先进入 厌氧池， 厌氧微生物将水中难降解的大分子有机物分 解为易降解的小分子化合物， 提高废水的可生化性。 在随后的缺氧池中， 在厌氧菌、 兼性菌分解有机物的 41 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 图 1焦化废水处理工艺流程 同时， 反硝化细菌将好氧池回流水中的硝态氮、 亚硝 态氮还原为氮气放出， 达到脱氮的目的。缺氧池出水 依次进入 3 个好氧反应池， 通过硝化反应将水中的 NH3-N 转化为 NO － 2 、 NO － 3 ， 以 2 倍回流量回流至缺氧 池脱氮， 同时， 通过好氧微生物的作用， 有机物被彻底 分解为 CO2和 H2O， 使废水得到进一步净化。向组 合生化池内投加碱， 为生物脱氮提供必要的碱度。好 氧池出水投加高铁酸盐及 PAM， 起到脱色、 混凝、 氧 化的作用， 进入脱色混凝沉淀池进行反应， 最终上清 液出水可达到排放标准。 沉淀池污泥部分回流至好氧反应池， 剩余污泥经 浓缩池浓缩处理后， 由板框压滤机进行压滤处理， 最 后外运进行卫生填埋。 2. 3. 2运行处理效果 采用该工艺， 经一段时间运行， 处理效果如表 2 所示。 3环境效益分析 废水处理工程建成后， 日处理焦化废水 100 m3， 处理后系统出水的 COD、 SS、 NH3-N、 挥发酚、 氰化物、 硫化物、 石油类质量浓度分别为 140， 100， 20， 0. 4， 0. 3， 0. 9， 8 mg/L， 满足 GB 1345692钢铁工业水污 染物排放标准 二级排放要求 ［7］;COD、 SS、 NH 3-N、 挥发酚、 氰化物、 硫化物、 石油类物质等污染物的日削 减量分别为 240， 15， 20， 65， 1. 0， 2. 0， 6. 0 kg， 环境效 益显著。 表 2处理工艺的净化效果 mg/L pH 除外 单元名称pHρ CODρ SS ρ NH3-N ρ 挥发酚ρ 氰化物 ρ 硫化物ρ 石油类 系统进水6 ～ 9. 53 50050300900203090 隔油池出水6 ～ 9. 52 8005530025016. 02742 去除率 / 201073201053. 3 气浮出水6 ～ 9. 51 96025300508. 016. 215 去除率 / 3050. 080. 050. 04064. 3 ABR /OBR 出水7. 5 16024200. 40. 40. 98 去除率 / 92575. 097. 395. 092. 533. 3 脱色混凝池7. 514023200. 40. 30. 98 去除率 / 12. 05200 ～ 140 总去除率 / 94. 454. 093. 399. 9697. 097. 092. 5 排放标准6 ～ 9150150250. 50. 51. 010 4结论 采用“隔油 混凝气浮 ABR/OBR 生化处理” 工艺处理焦化厂酚氰废水， 处理规模为100 m3/d， 工 程实施后， 系统出水 COD、 SS、 NH3-N、 挥发酚、 氰化 物、 硫化物、 石 油 类 质量浓度分别为 140， 100， 20， 下转第 19 页 51 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 图 6不同复配方式下 HTCC /PAC 除浊效果比较 3结论 1 通过正交试验确定 HTCC 的最佳合成条件 m CTS ∶ m CTA ∶ m NaOH 1∶ 2∶ 1. 2， 反应温度 为60 ℃ ， 反应时间为7 h; 经 CTA 接枝改性得到的壳 聚糖衍生物 HTCC 的水溶性明显增强。 2HTCC/PAC 复配后絮凝能力显著增强， 其对 黄河兰州段水絮凝效果良好， 浊度去除率较 HTCC 及 PAC 单 独 投 加 时 有 显 著 提 高，且 在 复 配 比 为 m PAC ∶ m HTCC 3 ∶ 1 时， 投加量为1. 25 mg/L HTCC 3. 75 mg/L PAC 时达到最佳， 处理水样余浊 ＜ 3 NTU。 3 pH 对 HTCC /PAC 的除浊效果影响较大， 当 pH 为 7 ～ 9 时， 絮凝效果良好; 而 pH 为 5 ～ 7 时投药 范围内的最佳投药量提前， 除浊效果较 pH 为 7 ～ 9 时有所下降。 4 沉降时间对 HTCC/PAC 的絮凝效果无明显影 响， 表明絮体沉降速度快。 5 液 － 液复配得到的 HTCC/PAC 对黄河兰州段 水的絮凝效果较固 － 固复配的好。 参考文献 ［1］Ravi K M N V． A review of chitin and chitosan application ［J］． Reactive ＆ Polymers，2000，46 1 1- 22． ［2］蔡照胜， 王锦堂． 2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的制备及其表 征［J］． 精细化工，2004， 21 9 655- 656． ［3］Mi F L，Shyu S S，Chen C T，et al． Porous chitosan microsphere for controlling the antigen release of Newcastle disease vaccine preparation of antigen-adsorbed microsphere and in vitro release ［J］． Biomaterials，1999， 20 17 1603- 1612． ［4］Kim Y N， Choi H M， Yoon J H． Synthesis of a quaternary ammonium derivative of chitosan and its application to a cotton antimicrobial finish ［J］． Textile Research Journal，1998，68 6 428- 434． ［5］Suzuki K，Oda D，Shinobu T，et al． New selectively N-substituted quaternary ammonium chitosan derivatives ［J］． Polymer Journal， 2000，32 4 334- 338． ［6］蔡伟民， 叶筠， 陈佩 玺． 壳 聚 糖 季 铵 盐 的 合 成 及 其 絮 凝 性 能 ［J］． 环境污染与防治， 1999， 21 4 1- 4 ［7］杨春生， 蔡照胜， 王锦堂， 等． CTA 季铵化壳聚糖合成条件的优 化及其结构表征［J］． 功能高分子学报，2004， 17 649- 652． ［8］Gyliene Ona，Rekertas，Mudis． Removal of free and compld heavy metal ions by sorbents produced from fly Musca domestica larva shells［J］． Water Research ，2002， 36 16 4128- 4136． ［9］孙多先， 徐正义，张晓行． 季铵盐改性壳聚糖的制备及其对红 花油水提液的澄清效果［J］． 精细化工， 2003， 32 10 892- 893． ［ 10］汪玉庭， 刘玉红， 张淑琴． 甲壳素、 壳聚糖的化学改性及其衍生 物应用研究进展［J］． 功能高分子学报， 2002， 15 107- 110． 作者通信处常青730070甘肃兰州交通大学环境与市政工程学院 电话 0931 4956932 E- mailChangq47 mail． lzjtu． cn 2010 － 09 － 29 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 15 页 0. 4， 0. 3， 0. 9， 8 mg/L， 满足 GB 1345692 二级标准 值要求;COD、 SS、 NH3-N、 挥发酚、 氰化物、 硫化物、 石 油类物质等污染物日削减量分别为 240， 15， 20， 65， 1. 0， 2. 0， 6. 0 kg， 环境效益显著。从各项技术、 经济 指标看， 该技术工艺是可行的。 参考文献 ［1］尹成龙， 单忠健． 焦化废水处理存在的问题及其解决对策［J］． 工业给排水， 2000， 26 6 35- 37． ［2］毛悌和． 化工废水处理技术［M］． 北京 化学工业出版社， 2000 169． ［3］马英歌， 张清友． 不同絮凝剂处理焦化废水的研究［J］． 环境污 染与防治， 2002， 24 1 16- 18． ［4］杨元林， 周云巍． 高浓度焦化废水处理工艺探讨［J］． 机械管理 开发， 2001， 64 4 41- 42． ［5］张瑜， 江白茹． 钢铁工业焦化废水治理技术研究［J］． 工业安全 与环保， 2002， 28 7 5- 7 ． ［6］Arana J， Tello Rendon E． High concentrated phenolic wastewater treatment by the photo-Fentan reation，mechanism study by FTIR- ATR［J］． Chemosphere，2001，44 5 1017- 1023． ［7］GB 1345692 钢铁工业水污染物排放标准［S］． 作者通信处景长勇066044河北省秦皇岛市河北大街西段 73 号 中国环境管理干部学院环境工程系 E- mailxiaodier99 163． com 2010 － 10 － 18 收稿 91 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期