某焦化廠用水預處理工程設計

李瑞齋

（河北協同水處理技術有限公司 河北 石家莊 050000）

引言

焦炭行業是我國的重要支柱產業，是“水十條”重點管控行業。2018年我國焦炭產量接近4.4億噸，伴隨鋼鐵工業、煤炭工業等的焦炭煉制、煤氣終冷、化工產品精制過程產生大量的焦化廢水，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 水質分析

焦化廢水深度處理進水水質中難降解的COD一般為150～400mg／L，達不到反滲透膜系統的進水條件（≤50mg／L），廢水直接進入膜處理系統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化設計流程，調整設計參數，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狀

①在焦化廢水主生化處理方面，中冶焦耐最早研究開發的焦化污水處理A/O內循環生物脫氮工藝即缺氧—好氧處理工藝，能夠實現進水COD900～1700mg/L、氨氮質量濃度300mg/L、酚類質量濃度90mg/L、氰化物質量濃度50mg/L、油類質量濃度80mg/L的條件下，出水達到COD小于100mg/L、氨氮質量濃度小于15mg/L、酚質量濃度小于0.5mg/L、氰化物質量濃度小于0.5mg/L。為了提高焦化廢水的處理效果，在A/O工藝的基礎上開發了A2/O生化處理工藝。該工藝是目前國內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出水進行深度處理提標改造，深度處理系統出水作為循環水補水回用。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4萬立方米調蓄水池中，經原水提升泵提升進入河水預處理裝置的調節池中，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節池中，然后提升入水力循環澄清池中，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處理，超濾產水進入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澄清池排出的污泥排入污泥濃縮池中，污泥經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節池中[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、氣浮分離區、出水區及刮渣設備。

4.2 水力循環澄清池

水力循環澄清池是集混合、絮凝和沉淀于一體的泥渣循環型澄清池。原水經過水射器噴嘴，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。水力循環澄清池。單池容積為550m3，尺寸為φ11m×5.8m。水力停留時間為4h。內設斜管，鋼砼結構[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結合了給水快濾池和接觸氧化法的優點，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，出水水質較好。BAF在焦化廢水深度處理中主要應用于常規生化處理后。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、不會產生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質好等優點，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對膜面的污堵。

5.2 高級氧化技術

在實際工程應用中，Fenton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的波動影響，同時反應體系中引入鹽類會使廢水中總溶解固體(TDS)含量增加30%～40%，且產生大量危廢污泥，增加末端污泥的處理處置費用。此外，Fenton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勢[5]。

6 結束語

由于河水的水質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進行實施檢測，并根據水質的變化及時進行調整，使其滿足用水要求。