焦化廢水是一種典型的難處理工業(yè)廢水，即使經(jīng)過傳統(tǒng)的生化工藝處理后，仍然存有大量的有毒有害成分，難以實(shí)現(xiàn)污水的達(dá)標(biāo)排放和回收利用。隨著國(guó)家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，焦化廢水的深度處理已經(jīng)成為水處理技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。高級(jí)氧化工藝的應(yīng)用較為廣泛，其中包括芬頓氧化、臭氧氧化等技術(shù)，雖然對(duì)焦化廢水中大分子有機(jī)物具有開環(huán)、斷鏈的處理效果，但是普遍存在前期投資和運(yùn)行成本高、工業(yè)化應(yīng)用操作復(fù)雜且不易管理、后續(xù)仍需要生化再處理等不足之處。
相對(duì)于化學(xué)氧化技術(shù)而言，過濾和吸附等物理工藝具有顯著的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，但是在焦化廢水的深度處理中試研究和工業(yè)化應(yīng)用鮮有報(bào)道。本工作采用絮凝沉淀/活性炭吸附，低壓膜過濾集成工藝深度處理焦化廢水，考察各工藝段的處理效果，以期為工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1試驗(yàn)用水:某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)化工廠的焦化廢水處理能力為4800m3/d，試驗(yàn)用廢水來源于A加工藝穩(wěn)定運(yùn)行期間的排水，具體水質(zhì)如表1所示。為了確保焦化廢水安全排放或回收利用，深度處理效果要到達(dá)《遼寧省地方排放標(biāo)準(zhǔn)))(DB21/1627—2008)的要求。
1.2分析方法:由于焦化廢水中含有一些不能被重鉻酸鉀氧化的有機(jī)物，以及能夠被重鉻酸鉀氧化的氯離子等無機(jī)物，嚴(yán)重影響消解法測(cè)定COD的結(jié)果，故選用TOC作為定量指標(biāo)。TOC的分析采用德國(guó)元素公司的LiquiTOCII總有機(jī)碳分析儀，其它指標(biāo)按文獻(xiàn)晰述方法測(cè)定。
1.3工藝路線:中試試驗(yàn)裝置的處理能力為1.5m3/h，安放在現(xiàn)場(chǎng)二沉池出水附近。工藝路線為，A2/O生化系統(tǒng)處理后的二沉池出水經(jīng)過加藥后進(jìn)入絮凝沉淀反應(yīng)器，上清液進(jìn)入活性炭吸附罐，出水經(jīng)過加壓后進(jìn)入4級(jí)串聯(lián)的低壓膜過濾罐，最終得到深度處理后的廢水，如圖1所示。
鑒于較大規(guī)模的中試研究不適于工藝參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化，此試驗(yàn)的參數(shù)設(shè)定是基于早先的實(shí)驗(yàn)室小試研究的成果。
2結(jié)果與討論
2.1絮凝沉淀工藝:雖然試驗(yàn)用水來源于現(xiàn)場(chǎng)生化系統(tǒng)處理后的二沉池出水，但是由于焦化廢水毒害性較大、水質(zhì)波動(dòng)劇烈，使得污泥中的微生物分泌胞外聚合物較多、種群結(jié)構(gòu)松散，從而導(dǎo)致二沉池出水色度大、懸浮物多，甚至出現(xiàn)跑泥的現(xiàn)象。為了減輕后續(xù)吸附和過濾工藝的負(fù)荷，需要對(duì)廢水再次進(jìn)行有針對(duì)性的絮凝沉淀。
研究表明二沉池出水所含的懸浮物以不溶性有機(jī)物和膠體為主，往往帶有一定量的同性電荷，相互排斥且難以自動(dòng)聚集成大顆粒。因此試驗(yàn)藥劑采用自主自行研制的XAC高效絮凝藥劑，屬于長(zhǎng)鏈的高分子聚合物。特點(diǎn)是在水中可形成帶電荷的長(zhǎng)鏈多功能基團(tuán)，具有壓縮膠體雙電層作用，使基團(tuán)凝聚成較大顆粒絮狀礬花，并快速沉降易于分離。絮凝劑和聚丙烯酰胺的投加量分別為2709/T和0.4g/t，絮凝時(shí)間為2min，沉淀時(shí)間為45min，處理效果如圖2所示。
試驗(yàn)結(jié)果表明，XAC絮凝劑對(duì)廢水中的TOC具有明顯的去除效果，雖然進(jìn)水TOC濃度波動(dòng)范圍較大，但是沉淀后出水濃度在15—20mg/L，去除率為20%-40%。由于生化出水的pH為7.0左右，滿足XAC絮凝劑的工作要求，無需額外的增加調(diào)節(jié)pH的設(shè)施，便于工業(yè)化的應(yīng)用。同時(shí)該藥劑對(duì)廢水的色度同樣具有良好的去除效果，去除率達(dá)到50%以上。
2.2活性炭吸附工藝:活性炭吸附工藝憑借自身的投資節(jié)省、操作簡(jiǎn)單和效果顯著等優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)化廢水處理中具有廣泛的應(yīng)用，特別是對(duì)有機(jī)物具有非選擇性的吸附作用。由于存在物料流失和吸附飽和等不足之處，試驗(yàn)裝置配備了自動(dòng)反洗和蒸汽再生系統(tǒng)?；趯?shí)驗(yàn)室小試的研究結(jié)果，中試試驗(yàn)采用的是廣東鴻生10#顆粒木質(zhì)炭，吸附停留時(shí)間為1.5h，處理結(jié)果如圖3所示。
從圖中可以得出，活性炭吸附工藝出水TOC穩(wěn)定在12—14mg/L，去除效率保持在12%一32%之間，出水色度達(dá)到50倍以下，處理效果明顯。由于從AJO系統(tǒng)的出水到進(jìn)入活性炭吸附，經(jīng)過了二級(jí)絮凝沉淀，因此有效的降低了活性炭負(fù)荷，在此試驗(yàn)期間并沒有運(yùn)行反洗和蒸汽再生程序。并且由于試驗(yàn)操作規(guī)范，沒有發(fā)生物料流失的現(xiàn)象。
2.3低壓膜過濾工藝:活性碳纖維是碳纖維技術(shù)和活性炭技術(shù)相結(jié)合發(fā)展起來的新技術(shù)，具有過濾和吸附的雙重作用，國(guó)內(nèi)外關(guān)于采用此工藝深度處理含有機(jī)物的廢水的報(bào)道逐漸增加。本文的低壓膜元件由高活性碳纖維制成，裝填在圓柱形過濾罐中，采用四級(jí)串聯(lián)運(yùn)行方式，每一級(jí)可以單獨(dú)的進(jìn)行反沖洗。主要工藝參數(shù)為，工作壓力為0.15—0.3MPa，孔隙率為85%，過水流量為3.5—4.5m3/(h˙m2)。低壓膜過濾工藝出水TOC及其去除率如圖4所示，
排水TOC穩(wěn)定在9—12mg/L，去除效率范圍保持在5%一30%之間。結(jié)果表明，低壓膜元件所具備的過濾和吸附雙重功能，能夠有效的降低焦化廢水中殘余的難處理有機(jī)物;四級(jí)串聯(lián)的運(yùn)行方式使得當(dāng)其中的一級(jí)反洗時(shí)，其它三級(jí)正常工作，不影響處理效果。除此之外，出水色度小于30倍，SDI小于4，為后續(xù)的反滲透脫鹽等工藝的應(yīng)用提供了條件。
2.4深度處理效果:綜上所述，由絮凝沉淀/活性炭吸附/低壓膜過濾構(gòu)成的物理處理集成工藝，在進(jìn)水TOC濃度波動(dòng)范圍較大時(shí)能夠保證良好的處理效果。絮凝沉淀工藝出水TOC穩(wěn)定在15—20mg/L，去除率為20%一40%;活性炭吸附工藝的出水TOC穩(wěn)定在12—14mg/L，去除率為12%一32%;而低壓膜的出水TOC穩(wěn)定在9—12mg/L，去除率為5%一30%，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)，為后續(xù)的脫鹽提供了條件。
3 結(jié)論
1)采用絮凝沉淀/活性炭吸附，低壓膜過濾物理處理集成工藝處理焦化廢水的生化尾水，具有良好的處理效果，TOC總體去除效率在60%左右，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的達(dá)標(biāo)排放。
2)集成工藝中的絮凝沉淀工藝出水TOC穩(wěn)定在15—20mg/L，去除率為20%一40%;活性炭吸附工藝的出水TOC穩(wěn)定在12—14mg/L，去除率為12%一32%;而低壓膜的出水TOC穩(wěn)定在9—12mg/L，去除率為5%一30%。
3)集成工藝出水色度小于30倍，SDI小于4，為后續(xù)的反滲透脫鹽等工藝的應(yīng)用提供了條件。
來源:《冶金能源》 作者:胡紹偉等
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