某焦化廠用水預處理工程設計

李瑞齋

（河北協(xié)同水處理技術有限公司 河北 石家莊 050000）

引言

焦炭行業(yè)是我國的重要支柱產(chǎn)業(yè)，是“水十條”重點管控行業(yè)。2018年我國焦炭產(chǎn)量接近4.4億噸，伴隨鋼鐵工業(yè)、煤炭工業(yè)等的焦炭煉制、煤氣終冷、化工產(chǎn)品精制過程產(chǎn)生大量的焦化廢水，每噸焦排放廢水0.4～0.7t，2018年我國焦化廢水排放量達3.17×109m3。

1 水質(zhì)分析

焦化廢水深度處理進水水質(zhì)中難降解的COD一般為150～400mg／L，達不到反滲透膜系統(tǒng)的進水條件（≤50mg／L），廢水直接進入膜處理系統(tǒng)必然造成膜的嚴重污堵。因此必須應用前沿的高級氧化技術緩解膜的污堵、延長清洗周期和增加膜的使用壽命，與成熟的雙膜法水處理技術重新組合優(yōu)化設計流程，調(diào)整設計參數(shù)，尋求低成本、高效率的焦化廢水深度處理和回用技術[1]。

2 焦化廢水處理技術現(xiàn)狀

①在焦化廢水主生化處理方面，中冶焦耐最早研究開發(fā)的焦化污水處理A/O內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝即缺氧—好氧處理工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)進水COD900～1700mg/L、氨氮質(zhì)量濃度300mg/L、酚類質(zhì)量濃度90mg/L、氰化物質(zhì)量濃度50mg/L、油類質(zhì)量濃度80mg/L的條件下，出水達到COD小于100mg/L、氨氮質(zhì)量濃度小于15mg/L、酚質(zhì)量濃度小于0.5mg/L、氰化物質(zhì)量濃度小于0.5mg/L。為了提高焦化廢水的處理效果，在A/O工藝的基礎上開發(fā)了A2/O生化處理工藝。該工藝是目前國內(nèi)焦化廢水處理更為廣泛應用的主生化處理工藝。

②在焦化廢水深度處理方面，采用(高效軟化+過濾+超濾+反滲透)工藝，對包鋼慶華酚氰污水生化處理系統(tǒng)出水進行深度處理提標改造，深度處理系統(tǒng)出水作為循環(huán)水補水回用。臭氧氧化、光催化氧化深度處理技術已應用于實際工程，萊鋼焦化廠對焦化廢水處理系統(tǒng)采用MBR和臭氧工藝進行改造后，廢水COD由250mg/L降為150mg/L以下，廢水懸浮物質(zhì)量濃度由150mg/L降為20mg/L以下；鞍鋼化工總廠等采用催化臭氧氧化技術對其焦化廢水進行深度處理，處理后出水滿足國家一級排放標準的要求[2]。

3 工藝設計

原水從濁漳河水庫取水匯入4萬立方米調(diào)蓄水池中，經(jīng)原水提升泵提升進入河水預處理裝置的調(diào)節(jié)池中，再通過泵將水送至溶氣氣浮設備中。溶氣氣浮設備出水自流至曝氣調(diào)節(jié)池中，然后提升入水力循環(huán)澄清池中，提升過程中投加混凝劑及助凝劑。原水在澄清池內(nèi)反應、沉淀，泥水分離后，上清液流入過濾池中，進一步過濾后的水流入中間水池中，中間水池的水通過超濾增壓泵提升進入超濾系統(tǒng)處理，超濾產(chǎn)水進入1萬立方米清水池待回用，最終回用水再通過增壓泵增壓去使用水點。溶氣氣浮設備的浮渣和水力循環(huán)澄清池排出的污泥排入污泥濃縮池中，污泥經(jīng)帶式壓濾機進行污泥干化脫水，泥餅外運，滲濾水回流至曝氣調(diào)節(jié)池中[3]。

4 單元設計

4.1 氣浮設備

本單元主要起固液分離、油水分離作用，同時部分降低COD、色度等。氣浮設備采用平流式溶氣氣浮2臺，單臺處理量為70m3/h。氣浮條件：pH值為6～9，溫度≤45℃。氣浮溶氣水效果達到微米級。氣浮設備設有捕捉區(qū)、氣浮分離區(qū)、出水區(qū)及刮渣設備。

4.2 水力循環(huán)澄清池

水力循環(huán)澄清池是集混合、絮凝和沉淀于一體的泥渣循環(huán)型澄清池。原水經(jīng)過水射器噴嘴，在其周圍形成負壓吸入泥渣，使原水、泥渣、混凝劑充分而激烈地快速混合，從而增加懸浮顆粒間的碰撞。加快接觸絮凝作用，達到泥水分離的目的。水力循環(huán)澄清池。單池容積為550m3，尺寸為φ11m×5.8m。水力停留時間為4h。內(nèi)設斜管，鋼砼結(jié)構(gòu)[4]。

5 單元處理技術

5.1 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池(BAF)是一種特殊形式的生物接觸氧化法。BAF結(jié)合了給水快濾池和接觸氧化法的優(yōu)點，集曝氣氧化、高水力負荷、絮凝吸附等特點于一身，具有生物氧化和過濾的雙重作用，出水水質(zhì)較好。BAF在焦化廢水深度處理中主要應用于常規(guī)生化處理后。孫豐英等利用曝氣生物濾池(UBAF)作為某焦化廠生化二級出水的深度處理工藝，處理后的出水COD和NH3-N可達GB8987—1996《污水綜合排放標準》。目前BAF技術在焦化廢水深度處理中已有工程應用。將混凝氣浮增加至BAF前可有效去除污水中的懸浮物，同時具有有機負荷高、占地面積小、投資少、不會產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點，但其對進水懸浮物(SS)濃度要求較嚴，一般要求ρ(SS)≤100mg/L，最好ρ(SS)≤60mg/L，因此需要對進水進行預處理，盡可能減少黏性物質(zhì)對膜面的污堵。

5.2 高級氧化技術

在實際工程應用中，F(xiàn)enton氧化處理工藝的過氧化氫(H2O2)、Fe鹽投加量不易控制，難以滿足焦化廢水水質(zhì)的波動影響，同時反應體系中引入鹽類會使廢水中總?cè)芙夤腆w(TDS)含量增加30%～40%，且產(chǎn)生大量危廢污泥，增加末端污泥的處理處置費用。此外，F(xiàn)enton催化氧化過程活性組分流失，液體酸消耗量大會造成設備腐蝕。該方法在焦化廢水深度處理達標排放過程中存在藥劑消耗大、成本高，在回用過程中存在TDS、Cl－濃度高的缺點而不具競爭優(yōu)勢[5]。

6 結(jié)束語

由于河水的水質(zhì)受到氣象因素及補給類型的影響，在預處理過程中應對河水水質(zhì)進行實施檢測，并根據(jù)水質(zhì)的變化及時進行調(diào)整，使其滿足用水要求。