焦化废水简介last

焦化废水资源化关键技术和产业化示范

中科院过程工程研究所

一 、概述

焦化废水作为钢铁行业的主要废水污染源，废水量大，成分复杂，难以治理，一直是钢铁行业可持续发展的重要制约因素。焦化废水治理经过多年研究，取得一定进展，但缺乏资源化关键技术和全过程高效控制的技术集成，陷于单个技术研究阶段而无法取得关键突破，处理成本较高，难以稳定达标。处理出水只能部分回用于湿熄焦和水淬钢渣等低水质要求场合，且回用水质较差也会影响产品质量，无法实现废水资源化和零排放。随着我国钢铁和焦化行业的产业升级，钢铁和焦化企业广泛采用干熄焦先进工艺，焦化废水处理后无法回用于湿熄焦，对现有焦化废水处理和资源化提出了更高的水质要求。

由于焦化废水中难生化降解有机物成分较高，且具有生物毒性，同时氨氮含量高，使得传统活性污泥法常常处理效率不高，即使在较大稀释比的情况下能将酚和氰化物能处理达标，可是COD和氨氮达标困难，特别是氨氮处理效率低。所以，一直以来焦化废水的有效治理成为环境工程领域的难点。本项目正是为了解决以上问题而展开的。

二 、现有技术分析

目前焦化废水的处理技术主要分为三类：物理法、高级氧化技术和生化方法。由于焦化废水水量大，高级氧化处理技术（如Fenton法、电化学氧化法等）的处理成本相对较高，难以实际应用，多处于实验室研究阶段。物理方法由于单一处理难以达标，往往用于预处理。生化处理成本相对较低，二次污染小，污染物去除彻底，应成为大规模焦化废水处理的主要技术。所以，目前焦化废水处理工业化流程主要是先经过物理方法（除油、蒸氨、萃取脱酚等）预处理后，再进行生物处理，如图1所示，其中部分企业根据实际情况取消了萃取脱酚和生物处理前的除油工段。

冲渣

图1 现有焦化废水处理流程图

除油：从氨水澄清槽排放的剩余氨水，先经过隔油和气浮去除重油和轻油，甚至采用焦炭过滤器进行过滤处理。氨水澄清槽已经将大粒径分散油去除，剩余的焦油是小粒径分散油、乳化油和溶解油，隔油已几乎没有去除效果。由于煤焦油不同于其他油类，环状有机物含量高，特别是部分成分含羧基等基团而具有表面活性，容易发生乳化，难以与气泡结合，同时普通气浮机产生的气泡较大，更不易与油滴结合，油滴发生气浮到表面后，刮板回收只能得到含水高的油水混合物。即使加入破乳剂进行破乳，破乳效果差，油水分离困难，且药剂用量大，成本高。所以，现有工艺的除油效率较低，只有50％左右，回收油的品质较低，必须经过后续的进一步油水分离，同时由于含油量高会引起后续萃取脱酚操作的溶剂乳化，从而严重影响后续萃取操作，较高的含油量也会造成后续蒸氨的管道及塔板堵塞，降低回收氨的品质，也会严重毒害微生物而影响生物处理。

萃取脱酚：除油后的剩余氨水通常含酚1000－1400mg/L，通过萃取脱酚能将酚含量降低到500-700mg/L。由于酚的高效萃取剂N503价格较高，国内焦化厂目前多使用溶剂油轻苯或重苯进行溶剂脱酚。但是轻苯或重苯对酚的分配系数仅有2-3，萃取效率很低，溶剂苯的损耗很大。特别是由于前置的除油工段的除油效率低，容易引起溶剂乳化，溶剂油消耗变大，油水分离困难，降低萃取效率，并降低酚盐品质。所以，考虑到回收酚的经济性，许多焦化厂取消了脱酚装置，而是将含酚水进行蒸氨后，进行稀释至满足生化要求。由于酚的回收率不高，出水酚含量高，使得后续生物处理需要较大清水稀释。

蒸氨：目前我国绝大部分焦化厂所用蒸氨塔仍然采用上世纪80年代以前的塔板，弹性负荷小、塔板阻力降大、分离系数低，造成蒸汽消耗大大高于计算值，平均吨水的蒸汽消耗高达200-250kg（0.4-0.6MPa），难以适应波动的剩余氨水水质，出水氨氮不稳定，严重影响后续生化处理。

生物处理：由于焦化废水中氨氮含量高，且含有不少多环芳香化合物和杂环化合物等难以生物降解的有机物，传统生物方法（活性污泥法）虽然对酚的去除效果较高，但对COD和氨氮去除效果差。针对传统活性污泥法对COD和氨氮处理难以达标，自90年代来，国外和国内研究者分别从工艺角度研发了硝化反硝化生物脱氮工艺（A/O、A2/O），在反应器层面分别研究了生物膜反应器、膜生物反应器和序批式反应器，强化COD和氨氮的处理，取得一定效果。传统硝化反硝化工艺使用完全硝化，曝气动力消耗大，碱耗高，运行成本高（吨水生物处理成本高于4元），反硝化效率低（50％），总氮去除效率低（40％）；同时由于硝化细菌与碳氧化细菌的特性差异，常规硝化反硝化工艺难以一个好氧反应器内同时实现碳氧化细菌和硝化细菌的优势生长，使得常规硝化反硝化工艺对氨氮处理难以稳定达标，且抗冲击能力差，进水需要一定清水稀释。

混凝深度处理：生化处理后的焦化废水，色度非常高，剩余有机物主要是溶解性的难降解有机物，使得常规混凝剂（PAC、PFS、PAM等等）用量大，COD和色度去除效率较低，出水难以稳定达到一级排放标准。商用的M180焦化废水专用混凝剂虽然对COD和色度有一定去除率，但是用量大，成本高（吨水成本高达2元）。

总的说来，现有焦化废水治理技术大都是基于现有生物处理工艺的改进，缺乏全过程高效控制集成技术，从而原水需要大量清水稀释后才能处理，处理效果受进水水质影响大，难以稳定达标，处理出水无法满足回用要求，只能用于熄焦或冲钢渣。同时，现有技术常着重于污染物降解，而忽视了废水中资源的回收和再利用，不符合循环经济理念。特别是焦化行业已有的除油、蒸氨工艺和溶剂脱酚工艺落后，难以适应水质波动的焦化废水，资源回收率低，处理效果差，各工段相互影响，难以实现无缝衔接，加剧了后续生化处理的难度，使得处理效果极不稳定。如焦化废水现有工艺除油效率低，容易发生乳化造成萃取脱酚效果变差，从而引起回收氨品质的降低，甚至降低蒸氨效果；出水氨氮过高，必然使得生物处理受到抑制；水质波动时，已有工艺难以实现稳定脱酚与蒸氨，严重影响后续生物处理。生物处理后的焦化废水即使加上混凝三级处理，色度和COD虽勉强能达标排放，但难以达到企业高水质回用要求，且深度处理药剂成本较高。所以，开发全过程缺乏全过程高效控制集成技术和零排放技术，加强氨氮和酚资源有效

利用，促进焦化废水处理技术升级具有重要意义。

三、本技术简介

针对焦化废水高酚，高氨氮和难生物降解等特点，中科院过程工程研究所通过关键单元技术升级、全过程协同优化集成和物流能量梯级利用，实现有价资源高效回收与水回用，形成具有自主知识产权的焦化废水一体化综合处理技术，具体技术路线如下图：

焦油酚氨

冲渣低质水回用中质水回用高质水回用

图2 焦化废水资源化/无害化处理工艺流程

工艺路线描述如下：首先用气浮强化疏水聚油工艺预脱除水中分散油滴，再以过程所开发的焦化废水专用组合萃取剂预回收废水中酚和杂环化合物，然后采用自主研发的高效精馏脱氨技术回收水中大部分的氨，接着用A2/O2组合式生物工艺脱COD和氨氮，然后再分别用高效混凝剂和电化学高级氧化技术深度净化水中微量的难生物降解物后，大部分回用于冷却用水，最后采用反渗透工艺制备高品质回用水。

为了保证处理过程高效、稳定运行，本技术对废水处理各单元过程进行在线检测与工艺参数实时自动调控，确保各单元处于最佳运行状态。同时，针对我国北方地区四季温差大的现状，创新性地将蒸氨废水的内能进行梯级优 …… 此处隐藏：4999字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……