焦化廢水膜法深度處理的開工調(diào)試和過程控制

孫晨曦

（山東鋼鐵集團日照有限公司焦化部，山東日照 276805）

焦化廢水是在煉焦過程中產(chǎn)生的一種污染物濃度高、組分復(fù)雜、難降解有機物多的有機廢水。焦化廢水處理普遍采用以活性污泥法為核心的生化處理工藝，但是生化出水COD 指標很難達到排放標準。隨著環(huán)保要求的日益嚴格，為了穩(wěn)定達到鋼鐵行業(yè)廢水排放標準，生化出水還需進行深度處理。目前，已經(jīng)應(yīng)用于焦化廢水處理生產(chǎn)實踐的深度處理方法主要有膜法處理、芬頓氧化、臭氧催化氧化和次氯酸鈉氧化等方法。

山東鋼鐵集團日照有限公司焦化廢水處理單元是新建焦爐工程的配套水處理系統(tǒng)，出水指標必須達到最新的新建企業(yè)指標排放標準。為了達到上述指標，該公司采用了目前焦化廢水處理工藝流程最長、出水指標最嚴格的一套焦化廢水處理工藝。

1 焦化廢水處理工藝

1.1 完整的焦化廢水處理工藝流程

根據(jù)進水水質(zhì)特點和出水水質(zhì)要求，污水生化處理工藝采用了“AA1/O1-A2/O2工藝”的兩級生物脫氮工藝，輔以沉淀池、混合反應(yīng)、生物流化床等物化處理措施；對生化出水進行高級氧化處理和回用處理，采用了“臭氧紫外光接觸氧化+軟化澄清+多介質(zhì)過濾器+超濾+反滲透”的處理工藝[1]。

完整的焦化廢水處理工藝流程包括5 個階段。第1 階段是預(yù)處理階段，焦化廢水進入除油池，上部浮油進入輕油池后定期外運，池底重油定期排放，其他廢水經(jīng)過均合池進入旋流反應(yīng)器后進入初次沉淀池。當生化系統(tǒng)異常時，廢水進入事故池，待系統(tǒng)恢復(fù)后由事故池進入均和池。第2 個階段為生化處理階段。來水經(jīng)過厭氧吸水井、厭氧池、一段缺氧池、一段好氧池、一段沉淀池、二段缺氧池、二段好氧池、二段沉淀池、生物流化床、混合反應(yīng)池、混凝沉淀池后，進入第3 個階段氧化處理階段。生化出水進入臭氧紫外光接觸氧化池、軟化澄清池后，進入第4 階段——深度處理回用階段，經(jīng)過過濾器、多介質(zhì)過濾器、超濾裝置、超濾產(chǎn)水池、反滲透裝置后，部分進入反滲透產(chǎn)水池后產(chǎn)品水外，部分進入臭氧紫外光接觸氧化池、濃水池后濃水外運。第5 個階段是初次沉淀池、一段、二段沉淀池剩余污泥池和混凝沉淀池污泥，全部進入污泥濃縮池、疊螺脫水機進行處理，然后泥餅外運。

1.2 超濾、反滲透膜法處理工藝流程

焦化廢水經(jīng)過生化處理、臭氧氧化處理后，再進行超濾、反滲透雙膜處理，出水達到除鹽水標準，用作煤氣凈化冷卻塔補水[2]。工藝流程如圖1所示。

圖1 膜法處理工藝流程

2 膜法系統(tǒng)的開工調(diào)試

膜法系統(tǒng)的開工調(diào)試內(nèi)容主要包括：超濾、反滲透膜元件的安裝；超濾、反滲透加藥設(shè)備的調(diào)試，超濾、反滲透清洗管路的沖洗；針對反滲透膜進水，pH測定儀、濁度儀、電導(dǎo)率儀和氧化還原電位儀表的安裝及校正；超濾膜前自清洗過濾器、反滲透膜前保安過濾器的安裝調(diào)試以及電動閥門的安裝和調(diào)試；超濾、反滲透運行程序的調(diào)試；達到進膜要求的焦化廢水通過超濾、反滲透膜處理后達標回用。

上述調(diào)試內(nèi)容如果統(tǒng)籌安排，將會極大地提高膜系統(tǒng)調(diào)試效率，縮短調(diào)試時間。

2.1 膜系統(tǒng)加藥設(shè)備調(diào)試、清洗管路的沖洗

膜系統(tǒng)加藥設(shè)備主要包括超濾膜EFM 清洗使用的次氯酸鈉投加裝置，反滲透膜進水使用的還原劑投加裝置、阻垢劑投加裝置、非氧化性殺菌劑投加裝置，化學(xué)清洗用的酸、堿投加裝置。每套藥劑投加裝置均包括加藥箱和加藥管線，為了杜絕堵塞對膜系統(tǒng)造成的影響，運行前都需要用除鹽水進行沖洗。清洗管路時主要利用超濾、反滲透的清洗裝置進行沖洗。沖洗需要使用大量除鹽水，設(shè)計加藥裝置和清洗裝置的補水來源均是反滲透的產(chǎn)水，而調(diào)試初期無自產(chǎn)的除鹽水，因此調(diào)試前需提前考慮沖洗用所需除鹽水的來源。

2.2 反滲透膜系統(tǒng)儀表安裝調(diào)試

反滲透進水管路上安裝在線電導(dǎo)率儀、濁度儀、pH 計、氧化還原電位儀。電導(dǎo)率儀檢測進水電導(dǎo)率指標，再結(jié)合產(chǎn)水電導(dǎo)率指標可以判斷反滲透膜的脫鹽率。濁度儀主要檢測系統(tǒng)進水濁度，濁度高容易加速膜的堵塞。氧化還原電位儀主要檢測系統(tǒng)的氧化還原電位，避免因還原劑投加量不足，造成膜被氧化。各種儀表作用都非常關(guān)鍵，使用前需校對。

2.3 膜法系統(tǒng)的運行程序調(diào)試及聯(lián)動試車

膜法系統(tǒng)的運行程序調(diào)試需要使用膜系統(tǒng)進水，考慮到前端工序焦化廢水水質(zhì)暫時還達不到進膜的水質(zhì)要求，為了減少膜堵塞和加快調(diào)試進度，一方面利用生產(chǎn)新水來進行膜系統(tǒng)調(diào)試，另一方面加快前端焦化廢水的處理，使之達到進膜的水質(zhì)條件。然后，逐步用焦化廢水替換生產(chǎn)新水，實現(xiàn)焦化廢水膜系統(tǒng)的全線貫通。在調(diào)試過程中，原設(shè)計是將多介質(zhì)反洗水、超濾正洗、反洗排水、反滲透沖洗、清洗排水引入前端軟化池，但是考慮到進水硬度不高，軟化池未投加熟石灰和PAM 藥劑，若直接進入軟化池，再經(jīng)過膜系統(tǒng)，將會造成對膜系統(tǒng)的污堵。因此，將上述排水改為進入生化后的生物流化床，進行混凝加藥處理，臭氧深度處理后再進入膜系統(tǒng)，有利于保證進膜的水質(zhì)。

3 膜系統(tǒng)調(diào)試和運行過程中的常見問題和解決方法

3.1 產(chǎn)水量很少，反滲透無法運行

調(diào)試期內(nèi)，1#反滲透遇到了一段產(chǎn)水量很少，二、三段產(chǎn)水量基本沒有的情況，反滲透無法運行。原因有以下兩點：進水水質(zhì)超標，膜堵塞嚴重；反滲透膜進氣，系統(tǒng)存在氣阻現(xiàn)象。筆者對超濾產(chǎn)水池水質(zhì)進行全分析，并且進行污堵指數(shù)SDI的檢測，結(jié)果均合格，因此排除了進水水質(zhì)超標的原因。接著，將1#反滲透膜進行一次化學(xué)離線清洗，清洗后再次開啟，產(chǎn)水量恢復(fù)正常。

3.2 保安過濾器壓差上漲快，濾芯更換周期短

1#反滲透調(diào)試運行期間，僅運行4 d 左右，筆者發(fā)現(xiàn)保安過濾器壓差增加較快，拆開后發(fā)現(xiàn)濾芯表面附著很多白色固體雜質(zhì)。經(jīng)分析，其主要是無機物，無機物含量高達80%。實驗室小試結(jié)果表明，出現(xiàn)白色物質(zhì)的主要原因是系統(tǒng)pH 較高，產(chǎn)生了堿性物質(zhì)沉淀。反滲透進水pH 剛開始要求控制在7.5～8.5，但是前端流化床液體藥劑投加后出水pH=5 左右，在軟化池加堿回調(diào)pH，pH 值變?yōu)?～8，pH 越高，產(chǎn)生的白色絮狀沉淀越多，越堵塞保安過濾器。

為了解決上述問題，調(diào)試人員停止投加流化床液體藥劑，使用固體藥劑和聚鋁藥劑搭配，并且停止在軟化池添加液堿回調(diào)pH，摸索最佳的pH 控制條件，濾芯上未出現(xiàn)上述沉淀物質(zhì)[3]。

在后來運行過程中，過濾芯上又出現(xiàn)白色沉淀，原因是多介質(zhì)進水管道上投加了次氯酸鈉，也使進膜的pH 值增加，生成了沉淀，堵塞濾芯。停止投加次氯酸鈉后，再次更換濾芯時未發(fā)現(xiàn)白色沉淀。

3.3 進膜水質(zhì)對超濾、反滲透膜的影響

3.3.1 超濾膜運行的影響因素

超濾膜的工藝運行參數(shù)主要有運行周期、膜的反洗技術(shù)參數(shù)（包括時間間隔、反洗時間等）、消毒劑的投加劑量以及過濾溫度等。

超濾前，正洗時間1 min，反洗+氣洗時間1 min， 循環(huán)清洗時間3 min。超濾每天進行一次EFM 清洗，清洗對于降低和穩(wěn)定膜運行壓差作用比較關(guān)鍵。超濾運行溫度控制在35℃以下。夏天氣溫較高，菌藻容易滋生，可以根據(jù)實際情況在多介質(zhì)進水管線上投加次氯酸鈉。

3.3.2 反滲透運行的影響因素

反滲透進水管線上有進水電導(dǎo)率儀、進水濁度儀、ORP 儀，溫度、pH 儀。反滲透進水管線上投加還原劑、阻垢劑、非氧化性殺菌劑。影響反滲透運行的主要因素有壓力、溫度、進水含鹽量等。進水含鹽量增加，進水壓力增加，通量就會降低。進水溫度控制在25～35℃。ORP 控制在300以內(nèi)。pH 值控制在6～7 較合適。

4 結(jié)語

山東鋼鐵集團日照有限公司焦化廢水超濾反滲透膜法深度處理系統(tǒng)從膜元件的安裝調(diào)試到焦化廢水經(jīng)過深度處理達標，整個過程經(jīng)過了22 d 時間。超濾產(chǎn)水率為90%，反滲透產(chǎn)水率為70%～75%。但是由于焦化廢水成分復(fù)雜，受多種因素的影響，進膜的COD 等指標存在波動，超濾一般壓差超過0.1 MPa，進行離線化學(xué)清洗，清洗周期為2月1 次。反滲透膜清洗周期為1月1 次。反滲透保安過濾器濾芯更換較為頻繁。下一步將從穩(wěn)定進膜水質(zhì)條件、提高混沉效果、降低進水濁度等方面著手，努力減少濾芯更換頻次，延長膜的清洗周期。