隨著國家環(huán)保政策的日趨嚴格，焦化廢水的深度處理已經(jīng)成為水處理技術領域研究的熱點和難點。雖然高級氧化對焦化廢水中大分子有機物具有開環(huán)、斷鏈的處理效果，但是普遍存在前期投資和運行成本高、工業(yè)化應用操作復雜且不易管理、后續(xù)仍需要生化再處理等不足之處。過濾和吸附等物理工藝具有顯著的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性，但是其焦化廢水的深度處理中試研究和工業(yè)化應用鮮有報道。本論文采用絮凝沉淀／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，以期克服化學氧化技術的不足之處，并且為工業(yè)化應用奠定基礎。
１實驗部分
１.１試驗用水:某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)化工廠污水處理站的焦化廢水處理能力為４８００ｍ３／ｄ，試驗所用廢水來源于處理站的Ａ２／Ｏ工藝穩(wěn)定運行期間的排水。
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物，以及能夠被重鉻酸鉀氧化的氯離子等無機物，嚴重影響消解法測定ＣＯＤ的結果，故選用ＴＯＣ作為定量指標。ＴＯＣ的分析采用德國元素公司的ＬｉｑｕｉＴＯＣＩＩ總有機碳分析儀。
１.３工藝路線:中試試驗裝置的處理能力為１.５ｍ３／ｈ，安放在現(xiàn)場二沉池出水附近。工藝路線為，Ａ２／Ｏ生化系統(tǒng)處理后的二沉池出水經(jīng)過加藥后進入絮凝沉淀反應器，上清液進入活性炭吸附罐，出水經(jīng)過加壓后進入４級串聯(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。
本中試研究的參數(shù)設定范圍是基于早先的實驗室小試研究的成果，希望以此能夠為最終的工業(yè)化應用奠定技術基礎。
２結果與討論
２.１絮凝沉淀工藝:雖然試驗用水來源于現(xiàn)場生化系統(tǒng)處理后的二沉池出水，但是焦化廢水毒害性較大、水質波動劇烈，使得污泥中的微生物分泌胞外聚合物較多、種群結構松散，從而導致二沉池出水色度大、懸浮物多，經(jīng)常出現(xiàn)少量跑泥的現(xiàn)象。為了減輕后續(xù)吸附和過濾工藝的負荷，需要對廢水再次進行有針對性的絮凝沉淀。
研究表明焦化廢水生物處理二沉池出水所含的懸浮物以不溶性有機物和膠體為主，往往帶有一定量的同性電荷，相互排斥且難以自動聚集成大顆粒。因此試驗藥劑采用自主研制的ＸＡＣ高效絮凝藥劑，屬于長鏈的高分子聚合物，其特點是在水中可形成帶電荷的長鏈多功能基團，具有壓縮膠體雙電層作用，使基團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２７０ｇ／ｔ和０.４ｇ／ｔ，在管道內(nèi)部混合絮凝后的沉淀時間為４５ｍｉｎ，處理效果如圖２所示。
試驗結果表明，ＸＡＣ絮凝劑對廢水中的ＴＯＣ具有明顯的去除效果，雖然進水ＴＯＣ濃度波動范圍為２０～４０ｍｇ／Ｌ，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的設施，便于工業(yè)化的應用。該藥劑對廢水的色度同樣具有良好的去除效果，穩(wěn)定在６０～１８０倍，去除率達到５０％～６５％，同時水回收率控制在９０％～９５％。
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、操作簡單和效果顯著等優(yōu)勢，在工業(yè)化廢水處理中具有廣泛地應用，特別是對有機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，試驗裝置配備了自動反洗和蒸汽再生系統(tǒng)。基于實驗室小試的研究結果，中試試驗采用廣東鴻生１０號顆粒木質炭，吸附停留時間為１.５ｈ，處理結果如圖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％～３２％之間，出水色度達到５０倍以下，處理效果明顯。由于從Ａ２／Ｏ系統(tǒng)的出水到進入活性炭吸附，經(jīng)過了兩級絮凝沉淀，因此有效的降低了活性炭負荷，在此試驗期間并沒有運行反洗和蒸汽再生程序。并且由于試驗操作規(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和活性炭技術相結合發(fā)展起來的新技術，具有過濾和吸附的雙重作用，國內(nèi)外關于采用此工藝深度處理含有機物的廢水的報道逐漸增加。文章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，對比傳統(tǒng)的纖維束過濾工藝提高了對較小粒徑懸浮物的處理效果，同時較大的比表面積具備一定的吸附能力。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％～３０％之間。結果表明，低壓膜元件所具備的過濾和吸附雙重功效，能夠有效地降低焦化廢水中殘余的難處理的有機物。同時四組膜組件采用獨特的連接方式，正常工作時四級串聯(lián)運行，而當其中的一組反洗時，其它三級能夠正常依次串聯(lián)工作，保證處理效果。除此之外，低壓膜工藝出水色度小于３０倍，ＳＤＩ小于４，為后續(xù)的反滲透脫鹽等工藝的應用提供了條件。
綜上所述，由絮凝沉淀／活性炭吸附／低壓膜過濾構成的物理處理集成工藝，在進水ＴＯＣ濃度波動范圍較大時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％～４０％；活性炭吸附工藝的出水ＴＯＣ穩(wěn)定在１２～１４ｍｇ／Ｌ，去除率為１２％～３２％；而低壓膜的出水ＴＯＣ穩(wěn)定在９～１２ｍｇ／Ｌ，去除率為５％～３０％，實現(xiàn)達標排放的同時，為后續(xù)的脫鹽提供了條件。
３結論
（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總體去除率在６０％左右，實現(xiàn)有機污染物的達標排放。
（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％～４０％；活性炭吸附工藝的出水ＴＯＣ穩(wěn)定在１２～１４ｍｇ／Ｌ，去除率為１２％～３２％；而低壓膜的出水ＴＯＣ穩(wěn)定在９～１２ｍｇ／Ｌ，去除率為５％～３０％。
（３）集成工藝出水色度小于３０倍、ＳＤＩ小于４，不僅達到枟遼寧省地方排放標準枠（ＤＢ２１／１６２７－２００８）的要求，而且為后續(xù)的反滲透脫鹽等工藝的應用提供了條件。
來源:《冶金能源》 作者:胡紹偉等
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