焦化廢水零外排技術研究與應用

翟偉光，潘君偉

（本鋼北營鋼鐵（集團）股份有限公司煉鐵總廠，遼寧 本溪 117017）

0 引 言

焦化廢水是焦炭生產(chǎn)過程中，來自于配合煤水份和煉焦過程反應的化合水，隨荒煤氣回收經(jīng)蒸氨處理產(chǎn)生的含酚氰廢水，本鋼北營鋼鐵（集團）股份有限公司煉鐵總廠焦化廢水主要成分包括COD≤4 000 mg/L，氨氮≤50 mg/L，pH值：6~9，揮發(fā)酚≤700 mg/L，氰化物≤20 mg/L。由于近年來的環(huán)保管控要求日益嚴格，對焦化廢水減量化、無害化處理技術需求呼聲越來越高，無論從經(jīng)濟效益角度，還是從環(huán)保效益角度，進一步開發(fā)和研究焦化廢水技術，減少對環(huán)境水體的污染勢在必行。本文通過研究和開發(fā)焦化廢水零外排技術，確定并實踐了源頭預處理系統(tǒng)建設、生化系統(tǒng)升級、后混凝系統(tǒng)處理更新、中水系統(tǒng)建設的工藝技術線路，最終使中水系統(tǒng)產(chǎn)水達到工業(yè)生產(chǎn)用水補水標準，中水系統(tǒng)濃水達到《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB16171-2012）中表1.1規(guī)定的間接排放限值要求，用于煉鐵高爐沖渣。至此焦化廢水經(jīng)處理后全部回收利用。從根本上實現(xiàn)了無害化、減量化的目標。

1 焦化廢水概述

本鋼北營鋼鐵（集團）股份有限公司煉鐵總廠焦化廢水（簡稱蒸氨廢水）由3個生產(chǎn)區(qū)組成：一區(qū)蒸氨廢水產(chǎn)生量：34 m3/h；二區(qū)蒸氨廢水產(chǎn)生量：26 m3/h；三區(qū)蒸氨廢水產(chǎn)生量：70 m3/h，需處理總量合計為130 m3/h。原一區(qū)蒸氨廢水工藝為AAO+芬頓，二區(qū)蒸氨廢水工藝為AAO，三區(qū)蒸氨廢水工藝為AAO生化系統(tǒng)+超電解（芬頓）+生物曝氣濾池，一、二、三區(qū)蒸氨廢水處理系統(tǒng)均含有投加稀釋水的設計（蒸氨廢水∶稀釋水=1∶1）。一、二區(qū)處理后廢水均送至污水處理廠進一步處理后回用至各廠工業(yè)補充水，三區(qū)處理后廢水全部送至鐵廠高爐沖渣。但各區(qū)處理后總水量偏大不符合集團公司減量化、無害化的管理理念，也影響到零外排的戰(zhàn)略目標，所以急需規(guī)劃新的廢水處理工藝方案并提高處理后水質。

2 焦化廢水生化系統(tǒng)零外排技術研究與應用

本鋼北營鋼鐵（集團）股份有限公司在廢水減量化、無害化及零外排方面一直進行探索研究，針對3個生產(chǎn)區(qū)物理距離分散，各區(qū)廢水處理系統(tǒng)能力有所區(qū)別：一區(qū)蒸氨廢水設計處理能力50 m3/h，二區(qū)蒸氨廢水設計處理能力35 m3/h，三區(qū)蒸氨廢水設計處理能力100 m3/h，均執(zhí)行蒸氨廢水與稀釋水比例為1∶1的生產(chǎn)模式。三區(qū)設計處理最大。結合實際蒸氨廢水需處理量和現(xiàn)場占地空間有限無法擴建的情況，決定將一、二、三區(qū)蒸氨廢水統(tǒng)一到三區(qū)廢水系統(tǒng)處理，并采取零稀釋水的工藝，增設預處理系統(tǒng)以降低蒸氨廢水污染物濃度，從而實現(xiàn)現(xiàn)有三區(qū)生化系統(tǒng)處理能力可滿足3個生產(chǎn)區(qū)產(chǎn)生的蒸氨廢水處理需要的目標，最后輔助完善混凝加藥系統(tǒng)、增設中水系統(tǒng)，達到實現(xiàn)減量化、無害化及零外排。

2.1 確定基本工藝路線

預處理系統(tǒng)（新增）、生化系統(tǒng)（更新厭氧缺氧池舊的花環(huán)填料、好氧曝氣微孔改為懸插式）、混凝加藥系統(tǒng)（完善加藥種類）、增設中水系統(tǒng)（臭氧發(fā)生器、催化氧化塔、一級超濾反滲透），產(chǎn)水自回用水池送至三區(qū)工業(yè)水蓄水池作為生產(chǎn)消防水補充水，濃水收集在濃鹽排放水池，送至高爐沖渣水池作為沖渣補水。

生化工藝流程如圖1所示。

圖1 生化工藝流程Fig.1 Biochemical process flow diagram

中水系統(tǒng)流程如圖2所示。

圖2 中水系統(tǒng)流程Fig.2 Flow chart of reclaimed water system

2.2 預處理系統(tǒng)技術

將一、二、三區(qū)蒸氨廢水集中至重油除油池，重力除油后送至納米氣浮池出去浮油，浮選出的油沫、油渣收集送至配型煤系統(tǒng)，廢水70%~100%轉入預曝氣池，30%~0依次進入?yún)捬?、缺氧池。?jīng)預曝氣池氧化、破鏈降解，將主要污染物濃度COD指標由4 000~4 500 mg/L降至300~500 mg/L，降解率可達到90%，氨氮＜30 mg/L。預曝氣池采用懸插式曝氣頭，由風機供壓縮空氣，同時投加磷類、純堿、葡萄糖藥劑補充穩(wěn)定C∶N∶P比例未100∶5∶1；池內(nèi)設置回流沉淀裝置，消泡水采用該回流沉淀裝置的上清液，沉淀的污泥部分回流、部分送至生化段的污泥濃縮池。預曝池沉降比控制在60%~70%，最高≤80%，沉降比超高就要加強排泥操作。

2.3 生化系統(tǒng)技術

由于70%以上的蒸氨廢水98 m3/h經(jīng)過預曝池提前降解，污染物濃度COD已降至300~500后進入好氧池（利舊未擴容），而剩余未經(jīng)預曝池處理的蒸氨廢水量最大僅為42 m3/h，進入原厭氧池和缺氧池（其原設計處理能力為100 m3/h），缺氧出口的污染物濃度COD也會被降解到COD 600~900 mg/L，氨氮＜20 mg/L。綜合預曝池出水和缺氧池出水總量在140 m3/h，COD 300~500 mg/L，氨氮＜30 mg/L進入好氧池。該好氧池原處理能力總流量200 m3/h（100 m3/h廢水：100 m3/h稀釋水，COD＜900 mg/L，氨氮＜80 mg/L）完全能滿足總流量140 m3/h、COD300~500 mg/L，氨氮＜30 mg/L的實際處理需求。1 a的實踐證明：好氧池出口COD可穩(wěn)定達到≤400 mg/L，氨氮≤3 mg/L，酚≤0.3 mg/L，氰≤0.2 mg/L。

2.4 混凝加藥系統(tǒng)技術

為保證生化處理后廢水能順利進入中水系統(tǒng)進行深度處理，需要對生化處理后廢水進行混凝、排泥操作，在原有混凝沉淀系統(tǒng)的基礎上，完善加藥藥劑種類和投加點位，利用凈水劑、聚鐵、液堿等藥劑將廢水進行絮凝沉淀，加藥后的廢水指標可實現(xiàn)COD≤80 mg/L，氨氮≤1 mg/L（甚至測不出）。懸浮物≤70，色度≤150倍。由于實際生產(chǎn)運行過程中，懸浮物指標易產(chǎn)生波動，所以在混凝出水的中間水池增加了一臺保安過濾裝置（轉盤過濾器），保障進中水系統(tǒng)的水質進一步穩(wěn)定合格。

2.5 增設中水系統(tǒng)技術

為達到中水回用及零外排的設計規(guī)劃目標，就要保證有可靠充分的中水處理能力，經(jīng)多方技術交流確定采用臭氧氧化+多介質過濾器+保安過濾器+超濾膜過濾+反滲透膜的工藝。

臭氧氧化環(huán)節(jié)主要是為了保障混凝后廢水COD指標在進入超濾膜過濾器前能穩(wěn)定保持在50 mg/L，減少其污堵的程度和反洗的頻次。但在臭氧氧化生產(chǎn)運行過程中會由于強氧化破鏈作用導致水體中懸浮物增加，此部分懸浮物顆粒不均勻，一方面稍大顆粒會在超濾膜前的保安過濾器被截留下來，造成保安過濾器濾芯更換頻率上升，另一方面微小顆粒會透過超濾膜進入反滲透膜，對反滲透膜造成污堵，外在表現(xiàn)為反滲透膜壓差增高頻率上升。所以臭氧環(huán)節(jié)的使用可視混凝后廢水懸浮物及COD含量而選擇調(diào)整氧消耗量、臭氧發(fā)生器功率甚至階段性開啟或者停運臭氧氧化工藝。

超濾膜日常使用壓差須保持在-20 Pa以內(nèi)，并設置自動反洗程序，當壓差達到-22 Pa以上時，則需要停產(chǎn)進行化學清洗。

3 焦化廢水零外排技術研究與應用的意義

3.1 示范意義的推廣

本鋼北營鋼鐵（集團）股份有限公司煉鐵總廠焦化廢水基于“無害化、減量化”的先進治理理念，針對日益嚴格的環(huán)境安全標準，運用源頭減負、過程減量的方法，深度研究和開發(fā)先進技術的融合，歸納并創(chuàng)造出一套績效雙優(yōu)的工藝技術，并在實踐生產(chǎn)中得到充分的驗證，取得了良好的治理效果，成功地實現(xiàn)了零外排的戰(zhàn)略目標。

3.2 顯著的效益

焦化廢水零外排技術研究與應用因減少廢水處理后的排出量，使后續(xù)污水處理廠不用再接收和處理焦化廢水，降低了其運行成本；同時可利用新系統(tǒng)產(chǎn)水作為三區(qū)生產(chǎn)用水的補充水，替代了一部分新水的消耗量，減少企業(yè)運行的成本。據(jù)統(tǒng)計，年減少污水處理廠運行成本512.46萬元，新水降耗每年可節(jié)約78.84萬立新水。

4 結 語

“焦化廢水零外排技術研究與應用”打造了績效雙優(yōu)的焦化廢水處理工藝，成為焦化廢水處理的標桿性技術，在眾多的焦化廢水處理類型中，從源頭減負、過程減量、結果穩(wěn)定合格3個方面給焦化廢水行業(yè)的治理提供了有力的參考和寶貴的經(jīng)驗。