（环境工程专业论文）鞍钢化工总厂焦化污水处理技术的分析与研究.pdf

ad i s s e r t a “o ni ne n v i r o n m e n t a l e n g i n e e r i n g 煳糍 a n a l y s i sa n ds t u d yo nt r e a t m e n t t e c h n o l g yo f c o 心n gw a s t e w a t e rf r o mg e n e r a lc o k e m a k i n g p l a n to fa n s t e e l b yg a nx u s h i s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rh ux i a o m i n s e n i o re n g i n e e rz h a om i n g3 e n l o re n g l n e e rz h a om i n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y d e c e mb e r2 0 0 8 东北大学硕士学位论文摘要 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 = 出 恧。 学位论文作者签名：_ 日孑芝磊 日期： 沈移zp 卜哆 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半酉两年口 学位论文作者签名：苗铂 签字日期：力纺夕弓 、咖h 砚 导签 i - - i 东北大学硕士学位论文 摘要 鞍钢化工总厂焦化污水处理技术的分析与研究 摘要 本文通过对鞍钢化工总厂焦化污水的处理工艺、设备设施情况、污水主要来源、水 温、水量、主要污染物酚、氰、油、c o d 、氨氮及p h 、外排污水的酚、氰、油、c o d 、 氨氮、s s 等项目进行调查，收集、整理并分析大量数据，得出所用普通生化处理工艺( 活 性污泥) 对焦化污水中酚类、氰类、油类化合物处理是有效的，但c o d 、n h 3 - n 去除率 达不到环保排放要求，影响鞍钢西部第一污水厂的污水处理效果，必须改进。 通过查找相关文献，对现行焦化污水处理技术的发展及方法进行简述和比较，针对 鞍钢化工总厂焦化污水水量大，污染物含量高的实际情况，结合己积累的生物脱酚生产 经验和现场设施场地情况，提出将生物脱酚改为缺氧好氧( 丸，o ) 法的内循环工艺流程， 该方案充分利用原有生物脱酚大部分构筑物，仅新增加缺氧池、混合反应池、混合沉淀 池，最大限度节省投入资金，同时具有污染物降解率高、流程简单、操作费用低、容积 负荷高、耐负荷冲击能力强等优点。 通过对改建焦化污水处理工艺按回收蒸氨系统、预处理、生化处理、后混凝沉淀进 行系统的试验调试，对工艺采取增加蒸汽保温设施提升反应池冬季温度，污泥驯化新增 碳源等完善措施，使工艺运行稳定，并得出一套最佳工艺参数，有效指导生产运行。 通过鞍钢化工总厂焦化污水处理技术的改进，实现焦化外排水主要污染物的下降， 酚、氰、油排放量总量降低率分别为5 7 4 4 ，1 2 5 1 ，1 8 0 1 ，c o d 降低6 3 ，氨氮 降低9 6 6 1 ，效果明显，达到了预期的目的。该焦化污水处理技术的改进的实施，技 术可行且经济合理，有效改善鞍钢化工总厂焦化污水处理质量，对其它焦化企业改造有 一定借鉴意义。 关键词：焦化污水；硝化一反硝化：混凝沉淀：氨氮；化学需氧量 一 j t 一 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t a n a i y s i sa n ds t u d y o nt r e a t m e n t t e c h n o i g y o fc o k i n g 、s t e w a t e rf r o m g e n e r a ic o k em a n gp l a n to fa n s t e e l a b s t r a c t t h i st h e s i sb a s e do ns u r v e y i n g 、c o l l e c t i n g 、a r 】r a n g i n ga n da n a i y z i n gm a s sd a t ao ft h e c o k i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s 、f a c i l i t i e sc o n d i t i o n s 、m a i ns o u r c eo fw a s t e w a t e r 、t h e w a t e rt e m p e m t u r e、w a t e ry i e l d、m a i np o l l u t a n t ：p h e n o l ，c y a n o g e n ，o i l ，o o d ，猢o n i a n i t i d g e n ，p ha n dp h e n o l ，c y a n o g e n ，o i l ，c o d ，a m m o n i a ，n i t r o g e n ，s si nt h ee m u e n t t h e c o m m o nb i o c h e m i s t r ) ， p r o c e s sh a de 行b c to nm ep r o c e s so fc o k i n gw a s t e w a t e rn - e a t m e n t t e c i l n i q u ea n dt h ea p p l i c a t i o no ft h ee n g i n e e r i n go nt r e a t i n gp h e n o l ，c y a i l o g e n ，o i lc o m p o u n d s i nw a l s t e w a t e r ，b u tr e m o v eo fc o d 、n h 3 - nw a sd i 硒c u l tt om e e tt h er e q u i r e m e n to f e n v i r o n m e n te m i s s i o n i th a da 脏c t e dt h ew a s t e w a t e r 仃e a t i n ge f 诧c to fg e n e m lc o k em a k i n g p l a n to f a n s t e e l ，s om u s ti m p r o v e a r e rs e e k i n gt h er e l e v a i l td o c 啪e n t ，w ec o m p a r e dt h ep r e s e n tt e c h n o l o g i e sa n dm e t h o d s o f t r e a t i n gc o k i n gw a s t e 、忱t e rc u r r e n t l y a c c o r d i n gt ot h eb i gy i e l d so fc o k i n gw a s t e w a t e ra j l d p o l l u t i o nc o n t e n t s ，c o m b i n i n gw i t hf a c i l i t i e sc o n d i t i o na l r e a d ya n dt h ep r o d u c i n ge x p e r i e n c e s s ow ec h a n g e dt h eb i o l o g i c a lp h e n o ir e m o v a lt e c h n o l o g yi n t oa ow i t hi n n e rc i r c u l a t i o n p r o c e s sf l o w t h i ss c h e m em a d ef h l lu s eo fo r i g i n a ls t r u c t u r e s ，o n l ya d d e da i l o x i cp o o l ，b l e n d r e a c t i o np o o l ，b l e n da i l ds e d i m e n t a t i o np o o l ，s a v e dt h ei n v e s t m e n tf u n da tm a x i m u ml i m i t ， 锄dp o l l u t i o nd e g r a d a t i o nr a t e sw a sh i g h ，p r o c e s sw a ss i m p l e ，h a n d l i n gc o s tw a sl o w ，v o l u i 】 i o a dw 嬲h i g ha n ds oo nm e r i t s a d j u s t e dw i t ht h ei m p r o v e dp r o c e s so fw a s t e w a t e rt r e a t m e n ta c c o r d i n gt oa m m o n i a s t r i p p i n gs y s t e m ，p r e t r e a t m e n t ，b i o c h e m i s t r yt r e a t m e n t ，c o a g u l a t i o n a n ds e d i m e n t a t i o n a d o p t e di n c r e a s i n gs t e 锄h e a tp r e s e n ，i n gt h et e m p e r a t u r ei nw i n t e r ，i n c 陀髂e dt h ec a r b o n s o u r c ei nd o m e s t i c a t i o ns l u d g e ，r 锄t h ep r o c e s ss t a b i l i z i n g ，a n dr e a c h e das e to ft h eb e s t t e c h n o l o g i c a lp a r 锄e t e r t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fi m p r o v e dw a s t e w a t e rt r e a t m e n ts h o w e dt h a tt h er e m o v a l r a t eo f p h e n o l 、c y a u l o g e n 锄do i lc a na c h i e v e5 7 4 4 ，1 2 5 l a n d1 8 0 1 ，c o dr e d u c e d 6 3 ，t h e 锄m o n i an i t r o g e nr e d u c e d9 6 6l ，e f f e c tw 嬲o b v i o u s l y 。t h i st e c h n o l o g yi s e c o n o m i c 锄dt e c h n i q u ef e a s i b l e i th a sa ne f f e c tt 0i m p r o v ec o k i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n ti n g e n e r a lc o k em a k i n gp l a n to f a n s t e e l ，a n dt 0o t h e rc o k i n ge n t e 叩r i s et o o k e y w o r d s ： c o k i n g w a s t e w a t e r ；n i t r a t i o n ；a n t i n i t r a t i o n ； c o a g u l a t i o n a n d s e d i m e n t a t i o n ；a m m o n i an i t r o g e n ；c h e m i c a lo x y g e nd e m 锄d 善 一 一 东北大学硕士学位论文目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论l 1 1 引言。1 1 2 课题的背景、来源和意义1 1 2 1 课题背景l 1 2 2 课题来源2 1 2 3 课题意义2 1 3 课题研究方案3 1 3 1 课题的研究内容3 1 3 2 课题的研究路线3 1 4 本章小节。4 第2 章文献综述5 2 1 焦化污水概述一5 2 1 1 焦化污水的产生5 2 1 2 焦化污水的来源6 2 1 3 焦化污水的水质特征6 2 1 4 焦化污水的有机污染物组成与类别7 2 1 5 焦化污水的危害7 2 2 焦化污水处理技术的发展状况简述。8 2 3 焦化污水处理技术的基本方法简述1 0 2 3 1 焦化污水的预处理工艺1 0 2 3 2 焦化污水的常见二级处理工艺1 1 2 3 3 焦化污水的深度处理工艺1 2 2 3 4 新兴焦化污水处理工艺1 3 2 4 本章小结1 4 东北大学硕士学位论文 目录 第3 章鞍钢化工总厂焦化污水处理状况分析1 5 3 1 鞍钢化工总厂旧有焦化污水处理系统状况调查1 5 3 1 1 调查的目的一1 5 3 1 2 调查的内容一15 3 1 3 调查的方法。1 5 3 1 4 调查的结果1 6 3 2 鞍钢化工总厂旧有焦化污水处理系统状况分析l8 3 2 1 工艺概况的调查结果分析1 8 3 2 2 设备概况的调查结果分析1 8 3 2 3 污水处理装置入口焦化污水调查结果分析。1 8 3 2 4 污水处理装置的出口焦化污水调查结果分析1 8 3 3 本章小结一1 9 第4 章鞍钢化工总厂焦化污水处理工艺改建方案的选择2 l 4 1 鞍钢化工总厂焦化污水处理工艺改建方案的原则2 1 4 2 鞍钢化工总厂焦化污水处理工艺改建方案的设想与分析2 l 4 3 鞍钢化工总厂焦化污水处理工艺改建方案的实施：2 3 4 3 1 源头工艺的改造2 3 4 3 2 酚氰污水处理站的工艺改造2 3 4 4 鞍钢化工总厂焦化污水处理工艺改建方案的特点分析2 4 4 5 本章小结2 5 第5 章鞍钢化工总厂改建焦化污水处理工艺的试验调试2 7 5 1 回收蒸氨系统的试验调试2 7 5 1 1 回收蒸氨系统的试验调试原理及工艺2 7 5 1 2 回收蒸氨系统的试验调试的调试数据一2 7 5 1 3 回收蒸氨系统的试验调试的数据分析一2 8 5 1 4 回收蒸氨系统的试验调试的调试结论一2 9 5 2 预处理系统试验调试2 9 5 2 1 预处理系统试验调试原理及工艺。2 9 5 2 2 预处理系统试验调试的调试数据一2 9 5 2 3 预处理系统调试试验的数据分析一3 2 5 2 4 预处理系统试验调试的调试结论一3 3 5 3 生化处理系统试验调试3 3 一 l 东北大学硕士学位论文 目录 5 3 1 生化处理系统试验调试的原理与工艺3 3 5 3 2 生化处理系统试验调试的污泥驯化。3 4 5 3 3 生物处理系统调试试验的数据分析3 6 5 3 4 生化处理系统试验调试的调试结论4 0 5 4 后混凝沉淀处理系统试验调试4 0 5 4 1 后混凝沉淀处理系统试验调试原理及工艺4 0 5 4 2 后混凝沉淀处理系统试验调试的调试数据。4 l 5 4 - 3 后混凝沉淀处理系统的调试的调试分析4 5 5 4 4 后混凝沉淀处理系统的调试的调试结论4 5 5 5 改建焦化污水处理工艺的调试效果4 6 5 6 本章小结4 7 第6 章结论与展望4 9 6 1 结论4 9 6 2 展望4 9 参考文献5 l 致谢5 5 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 1 引言 第1 章绪论 进入2 1 世纪，我国工业迅速发展和城市人口的高度密集，用水量迅猛增加，因而导 致工业污水和城市生活污水的排放量也相应的大幅度的增加，加剧淡水资源短缺和水体 的污染。2 0 0 0 年污水排放总量6 2 0 亿吨，约8 0 未经任何处理直接排入江河湖库，9 0 以上的城市地表水体，9 7 的城市地下含水层受到污染。由于部分地区地下水开采量超 过补给量，全国已出现地下水超采区1 6 4 片，总面积1 8 万平方公里，并引发了地面沉降、 海水入侵等一系列生态问题【。 鞍山钢铁集团公司所处的辽河流域是我国七大流域之一，1 9 9 6 年被国家确定为重点 治理流域，辽宁省的辽河( 东辽河、西辽河、浑河、太子河) 流域面积为广阔，它是我国重 工业企业集中区域。总体来说，辽河水质很差，l 3 断面为劣v 类水质，己失去使用功能； 其余2 3 断面也仅能满足一般工业或农业用水要求，水质污染居七大水系之首2 1 。为此， 辽宁省政府将建立生态补偿机制，按照“谁开发谁保护、谁破坏谁恢复、谁受益谁补偿、 谁排污谁付费”的原则，采用加大污水处理费的收缴力度并合理提高污水收费标准，加大 鞍山钢铁集团公司等重点污染源治理力度，新建成数座污水集中处理厂等有效措施，使辽 河流域水质总体上保持稳定，部分河段如浑河水质明显改善，浑河、太子河按化学需氧 量考核达到四类水质。 1 2 课题的背景、来源和意义 1 2 1 课题背景 鞍山钢铁集团公司为改变每年有大量外排的超标工业废水直接注入辽河的局面，采 取些行之有效的措施：首先，在世界银行贷款的支持下，鞍钢建成了中国规模最大的工 业污水处理设施一西部第一污水处理厂，这使鞍钢冶炼系统产生的工业废水得到了处 理，日处理工业废水能力达到2 2 万吨，还可将每天处理后的1 6 8 万吨废水作为工业 净环水再用于鞍钢生产，从而结束了每年排放6 0 0 0 多万吨工业废水污染辽河水系的历 史。其后，鞍钢又投资5 3 0 0 多万元，改建了北部污水处理厂，每年替代河水2 1 0 2 万吨， 节约水资源6 9 4 万元，消除了每年2 0 0 0 多万吨含油工业废水对辽河水系的污染。目前， 鞍钢工业水循环利用率超过了9 1 ，进入同行业先进水平。 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 建立集中处理城市污水和工业废水的污水处理厂只是拦截污水进入辽河的一道重 要闸门，鞍钢污水的处理任重道远，仍停留在较低的标准要求上，必须继续新建污水处 理装置，强化内部的工艺调整，适应国家愈加严格的环保要求。 在鞍山钢铁集团公司这样大型钢铁联合企业中，焦化污水是水体最主要污染源之 一，焦化污水直观上具有流量大，酚、氰、硫化物、苯、甲苯及多环芳烃等多种有毒有 害物质高，难于处理，尤其是氨氮、c o d 等含量居高不下，对鞍钢西部第一污水处理厂的 外排水带来极大影响。焦化污水本身含有被疑为致癌和致突变物质和大量恶化水体的有 机物，因此，必须采用先进可行的工艺对焦化污水的进行治理，降低其危害。 1 2 2 课题来源 j 鞍钢化工总厂是一个大型的煤化综合利用企业，上世纪8 0 年代建成酚氰废水处理 站，经多次工程改扩建，处理工艺采用分段一延时曝气法，深度处理采用混凝沉淀法。 其中酚氰等污染物的控制已达到满意的效果，但其他指标达不到要求，虽然经生物处理 和深度处理后污水回用熄焦，解决外排水超标，但是因此带来的熄焦设备腐蚀及周边大 气污染严重。为适应鞍钢整体钢铁的规模发展要求，目前鞍钢化工总厂正在进行大规模 建设，将形成6 0 0 万吨年的大型焦化厂，居全国第一位。为实现向“环境友好，资源节 约”的现代焦化企业迈进，鞍钢化工总厂的建设与发展不能地照搬现有的污水处理工艺， 面临着焦化污水处理的工艺选择改造问题，本课题就是来源此技术改造实践。通过课题 的实施，使焦化污水主要污染物降低，达到后续的外部污水处理厂的要求，使鞍钢的外排 水达到相应的国家标准要求。 1 2 3 课题意义 本课题旨在通过分析和研究鞍钢化工总厂近十年的污水处理工艺改造情况，结合国 内外焦化污水的不同处理工艺和处理经验，针对改造中焦化污水处理存在的方案选择、 改建后工艺调试达标、完善等问题，通过技术分析和实际效果标定，寻求研究提出针对 一 本厂的经济可行的焦化污水综合处理工艺，同时希望能对鞍钢化工总厂今后的焦化污水 治理提供参考和借鉴。本课题理论结合实际，具有重大的现实意义： 7 1 通过分析研究，提出适用的技术路线，使焦化污水处理工艺满足出水水质要求，达 到处理效果稳定、抗冲击负荷能力强、操作方便、节能降耗等目的，降低投资成本 和运行费用，使项目投资效益最大化； 2 通过对焦化污水不同处理工艺的选择比较，对鞍钢化工总厂今后的焦化污水治理提 供参考和借鉴，明确发展方向； 3 通过对焦化污水的处理可有效地防止地下水的污染，保护环境和供水源地，有利于 东北大学硕士学位论文笫l 章绪论 保护人民群众的身体健康和社会稳定； 4 通过本课题的研究，力图推动焦化行业环保设施建设，为焦化污水处理企业提供建 议和参考，推进水环境、土壤环境、大气环境质量的改善。 1 3 课题研究方案 1 3 1 课题的研究内容 本课题着重进行焦化污水综合处理技术研究，以鞍钢化工总厂的焦化污水为研究核 心，充分吸取污水处理基本理论和国内外焦化污水处理相关工程实际运行效果和经验， 特别结合在焦化污水处理工作中积累的焦化厂实际状况和一些工作实践所得，对焦化污 水处理技术进行技术分析比较研究，本着以废制废的原则，因地制宜，废物利用，综合 治理，选择适合本工程的经济适用的处理工艺，并对整个处理工艺进行研究。本课题与 鞍钢化工总厂实际联系紧密，研究的重点内容如下： 1 焦化污水的产生、来源、水质的特征与特性、有机污染物的组成与类别、焦化污水 的危害。 2 旧有焦化污水处理系统调查研究，包括工艺流程、主要设备配置及运行状态；进入 污水处理装置的各污水来源、温度、水量、酚、氰、油、c o d 、氨氮、p h ；污水处 理装置外排污水各指标情况； 3 分析旧有焦化污水工艺的缺陷和可利用性，改变传统的活性污泥法，提高现有的焦 化污水处理水平，并利用已有设备设施和场地，减少改造投资，降低工程造价，降 低运行成本。 4 通过改进工艺试验调试，验证改进效果和修订局部设计，得出最佳操作参数，优化 工艺，提高环境效益。 5 分析对比焦化污水处理工艺流程改进前后的环保效益于成果，形成相应结论和推广 途径探讨。 1 3 2 课题的研究路线 本课题围绕鞍钢化工总厂的焦化污水的处理工艺技术进行分析研究，开展改建工艺 方案选取的研究和最佳工艺参数的确定试验调试，实现焦化污水主要污染物降低，达到 后续的外部污水处理厂的要求，使鞍钢的外排水达到相应的国家标准要求。 根据拟定的研究内容，本课题的主要技术路线如图1 1 所示： 东北大学硕士学位论文第l 章绪论 图1 1 本课题研究的技术路线 f i g 1 1t e c h n i c a lr o u t eo f t h i ss t u d y 一 按照上述技术路线的各个步骤进行本课题的分析研究，而取得突破性研究结果的技 术关键在于如下两点： f ( 1 ) 分析和研究出一种可行的、适合鞍钢化工总厂目前生产实际的焦化污水处理工艺技 术方案。 ( 2 ) 通过工艺调试试验，局部修订改建方案，找到最佳工艺参数，降低焦化污水污染物 含量和处理综合成本。 1 4 本章小节 本章通过引述鞍山钢铁集团公司在外排污水的处理所面临的严峻形势和所采取措 施及焦化污水的危害严重性，点出课题的背景、来源、意义，并阐述课题的研究内容和 研究路线。 东北大学硕士学位论文 第2 章文献综述 2 1 焦化污水概述 第2 章文献综述 2 1 1 焦化污水的产生 焦化生产工艺3 包括备煤炼焦、化产回收及焦化污水处理工艺三部分组成。在钢 铁联合企业焦化生产主要是向炼铁高炉提供优质的冶金焦以及向轧钢系统提供高热值 焦炉煤气。备煤炼焦生产工艺将炼焦用的各种洗精煤按照一定的比例配合，煤经过粉碎 机把煤粉碎到细度( 3 m m ) 为8 0 左右，加到焦炉的炭化室中经过高温干馏，煤料经预 热干燥、软化、熔融到固化收缩形成半焦、焦炭，同时产生大量的焦炉荒煤气。焦炭经 冷却按不同粒级要求层层筛分，分送各用户。荒煤气连同氨水、煤焦油等物质经副产的 冷凝鼓风、硫氨或脱硫、粗苯洗涤、蒸馏等多道煤气净化回收工序设备，达到工业或民 用煤气的标准，而回收下来的焦油、粗苯、氨等有用物质进行进一步提纯和处理，得到 各种工业原料。其示意简图如图2 1 初鼓脱终 洗 净 冷o风斗 冷 脱 煤 洗储粉煤炼 器机 硫器 苯 气 净 斗 煤 斗 碎 焦 煤场机塔炉 熄 筛 用 焦分户 图2 1 焦化生产工艺图 f i g2 。1 c o k em a k i n gp r o d u c t i o np r o c e s s 焦化工艺除产生焦炭和煤气外，其生产过程排放的污水主要来自炼焦煤中表面水及 化合水、煤气净化、产品精制以及设备管道清扫放空等产生的污水。污水量按经验数据 为o 3 5 m 3 t 干煤，其不均匀系数k = 1 3 一1 7 ，依据不同工艺选定。焦化污水的水质依 据煤的种类、工艺流程、工序种类和操作制度不同而异。主要需水点为物料冷却、换热、 选煤、熄焦、水封、化验、补充循环水系统和生活用水等几个方面。 东北大学硕士学位论文第2 章文献综述 2 1 2 焦化污水的来源 生产污水是指除生产净排水以外的污水，来源于与物料直接接触水，主要由原料带 入和煤干馏生成的化合水两个部分。生产污水排放的主要环节如下： 1 炼焦车间熄焦时熄焦塔排放的熄焦废水，含有焦尘及微量的挥发酚、氰化物等污染 物。熄焦补充水全部采用的是污水处理站排放的废水，以节约新鲜水； 2 冷鼓工段焦油氨水分离形成的剩余氨水含有焦油、n h 3 - n 、c o d 、酚、氰、硫化物 等污染物； 3 炼焦车间上升管水封、冷鼓、脱硫、氨回收过程设备水封和管道水封装置、冲洗地 坪及其它排水，含有焦油、n h 3 - n 、c o d 、酚、氰、硫化物等污染物； 4 硫氨工段油水分离器等设备排出的污水，含有n h 3 n 、c o d 、挥发酚等污染物。 5 粗苯工段油水分离器等设备排出的污水，主要成分为油、c o d 等； 6 冷却循环系统排出的循环外排水，含有盐类物质，污染成分少，可全部复用； 7 生活污水，污染物为c o d 、b o d 、n h 3 - n 、石油类、s s 等； 8 煤气管道冷凝水，含有酚、c n 。、氨、硫化物等； 9 化学水处理系统排水，含有一定的酸性“1 。 2 1 3 焦化污水的水质特征 依据上述源点取样分析，可得表2 1 焦化厂污水的水质“1 。 表2 1 焦化厂污水水质( m g 1 ) t a b 2 1c o k i n gw a s t e w a t e rq u a l i t y( m g 1 ) 东北大学硕士学位论文 第2 章文献综述 从表中不难看出，焦化废污水中以蒸氨废水、粗苯分离水、精苯分离水和终冷排污 水等的挥发酚、挥发氨、氰化物和c o d 含量较高，污染最为严重。 2 1 4 焦化污水的有机污染物组成与类别 焦化污水是含芳香族、杂环化合物的典型污水，采用高灵敏、高选择性气相色谱、 液相色谱作为g c m s 方法的补充，用来检测特定类型的毒性污染物，焦化厂污水检出 的污染物可达1 3 9 种，见表2 2 “1 。 表2 2 焦化厂主要检出有机污染物种类 t a b2 2t h em a i nk i n d so fo g a n i cp 0 1 1 u t a n t si nc o k em a k i n gp l a n t 主要检出物类型为p a h 5 、烃类和酚类，占总检出物的5 0 以上。含量最大的物质 为酚类，如苯酚、2 甲酚、3 甲酚、4 甲酚、2 ，4 二甲酚等。此外，还包含萘、甲基萘、 苊、苯并噻吩等。酚的含量最高，苯酚、2 ，4 二甲酚是美国环保局的水中优先污染物， 而间甲酚是我国的优先污染物。p a h 5 是焦化污水中种类最丰富的成分，检出数量为2 7 种，其中包括美国环保局城市和工业废水分析方法6 1 0 中需检测的1 6 种优先污染物中 的7 种，既苊、葸、屈、莹葸、萘和芘。焦化污水污染物种类繁多，含有多种无机和有 机化合物，成分复杂，无机化合物主要含有大量的氨硫氰化合物、硫化物、氰化物等， 有机化合物如主要是酚类及苯、萘、芴等多环与杂环芳烃等；焦化污水污染物浓度高， 难于降解，表中可见c o d 的浓度4 5 0 0m 酬，酚达到5 0 0m 鲋，由于污染物浓度高量大， 处理困难；焦化污水危害性大，无论有机或无机类污染物多数都属有毒有害或致癌性物 质，不但会对环境造成严重污染，同时也直接威胁人类健康。 2 1 5 焦化污水的危害 焦化污水的危害主要由其组成成分决定，可概括如下几类： 1 氨氮的危害：消耗受纳水体中的氧，使水体亏氧变质，造成恶臭；导致水体富营养 化，促使藻类等水生植物过盛繁殖生长，使水质恶化，使鱼类中毒，影响饮用水的 消毒，水中的氨与氯反应，生成氯氨，降低了投氯消毒的效率；高浓度的n h 3 n 本 东北大学硕士学位论文第2 章文献综述 身是不稳定的无机物，在微生物的作用下会氧化，消耗水中的溶解氧，生成的n 0 2 则会对人类产生更大的毒害； 2 氰化物的危害：氰化物毒性作用在于氰离子能快速与体内氧化型细胞色素氧化酶的 三价铁结合，从而抑制细胞色素氧化酶的正常活性，使组织细胞不能得到及时的氧， 以致中断生物的氧化作用，造成所谓“细胞内窒息”，甚至造成中枢神经系统缺氧， 产生中枢性呼吸衰竭而死亡。氢氰酸、氰化钾、和氰化钠等易溶于水，有剧毒，摄 入o 1 克左右就会致人死亡； 3 酚的危害7 ：水体受污染后，可严重影响水产品的产量和质量，水体中的酚的浓度 很低时已经能够影响鱼类的洄游繁殖，酚的质量浓度为o 1 o 2 m l 时鱼肉就会带 有酚味，浓度更高时可引起鱼类大量死亡。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长 速率，有时甚至使其停止生长。焦化废水含水量有大量的酚，饮用水若被它污染， 饮用者会出现疲倦、头晕等慢性中毒症状，苯酚可经皮肤、呼吸道、消化道进入肌 体，属高毒类物质，为细胞原浆毒物，对细胞有直接毒害作用。 4 苯及苯类化合物的危害：苯的氧化物比苯毒性更强，世界卫生组织( w h o ) 及国际癌 症研究机构认为苯是一种人类的致癌物。苯能透过血脑屏障，产生先兴奋后抑制的 作用，暴露于高浓度苯中会导致中枢神经系统受抑制，主要症状为头痛、恶心、激 动、麻木、抽搐等，苯可以产生血液毒性，苯是骨髓毒性剂，能引起再生障碍性贫 血和白血病，造血细胞增值减少。苯严重中毒时可因呼吸和循环衰竭死亡8 1 。 5 多环芳烃、杂环胺的危害：多环芳烃是间接致癌物，还可能损伤造血系统和淋巴系 统。杂环胺是前致突变物( 致癌物) ，还可能损伤造血系统和淋巴系统。 总之，焦化污水是具有成分复杂，有毒难降解，有机物含量高，氨氮浓度高，水质 变化大9 1 的水体严重污染源。 2 2 焦化污水处理技术的发展状况简述 我国对焦化污水的治理十分重视，焦化污水的处理技术是从无到有、从低级到高级 逐步发展起来的，主要可分为如下几个阶段n 们： 在5 0 年代至6 0 年代，焦化污水的污染控制主要沿用前苏联的处理技术，即将污水汇 集和经重力除油后，大部分作为熄焦补充水，剩余部分直接排入地面水系，致使设备管 道腐蚀严重，地面水系严重污染。 6 0 年代末期，对酚排放量实施控制，开发出微氧曝气的生化脱酚方法，并不断延长 曝气时间，采用处理前加水稀释的办法降低含酚量，从而出现了生化处理装置过大和处 理费用较高的问题。为此，污水在生化处理前，先进行蒸汽脱酚预处理或溶剂脱酚技术， 经过脱酚后的污水，再经生化处理后，水中的酚含量基本上得到了控制。 东北大学硕士学位论文 第2 章文献综述 至7 0 年代，我国相继开发成功了投加生长素和强化生化操作的控制氰的新技术，较 好地解决了投加载体后污泥上浮等问题，使脱氰技术广泛应用，酚、氰( 尤其是氰) 含量 的全面达标，并为降低出水中c o d 浓度提供了一条捷径。冶金建筑研究总院研制成功生 物铁法，使污泥浓度提高到3 5 9 l ，不仅可降解除酚，尤其可大幅度提高脱氰能力。 8 0 年代后，鞍钢化工总厂首先在南部生化脱酚水处理工程中使用两级除油和污水均 匀化等预处理技术，并将曝气时间延长至1 6 2 4 h ，还增设混凝处理和污泥脱水等后处理 工序。同期，宝钢于1 9 8 1 年由日本引进的焦化污水三级处理工艺设备，即采取萃取脱酚 一蒸氨一生化处理一活性炭吸附的工艺流程。由于该工艺仍属普通的生化处理，对氨氮 处理基本无效，出水中的氨氮难以达到国家或地方标准中的要求，处理费用高u 。 9 0 年代初，鞍山焦耐总院与多家单位合作分别于1 9 8 9 年和1 9 9 1 年完成了改进型 a o 生物脱氮工艺的小试和工业试验，取得了很好的效果。随后，鞍山焦耐总院先后为 焦化厂设计的a 0 生物脱氮装置也顺利投产，为进一步降低出水中的c o d c r 值，还增设 了投加聚合硫酸铁的后混凝处理装置，氨氮和c o d c r 等指标均可达到设计要求。处理后 废水的各项水质指标均达到了国家的的排放标准。处理后的水质见表2 3 。 表2 3 生物脱氮工业试验及大型装置处理结果( m g l ) t a b2 3t h er e s u l t so fb i o l o g i c a ln i t r o g e nr e m o v a lb yi n d u s t r i a lt e s t sa n d1 a r g e e q u i p m e n t st r e a t m e n t( m g l ) 进入新世纪，鞍山焦耐总院等单位结合我国实际情况和借鉴其他行业的先进技术， 在焦化污水的序批式处理、高效混凝技术和高效生物菌技术等新兴焦化污水技术开展大 量试验，有效地减轻了焦化污水对水体的污染。各时期焦化企业污水处理状况见表2 4 。 表2 4 我国焦化企业生化装置出水达标率( ) t a b2 4t h ee f f l u e n ts t a n d a r dr a t eb yb i o c h e m i c a le q u i p m e n tt r e a t m e n tf r o mc o k i n gp l a n t s o f0 u rc o u n t r y 东北大学硕士学位论文第2 章文献综述 2 3 焦化污水处理技术的基本方法简述 随着人们环境意识的增强和环保法规的日趋完善，形成多种现代污水处理技术，按 处理程度分为一级、二级和三级处理，按原理分为物理处理法、化学处理法、物理化学 法和生物化学处理法，同时还产生了许多新兴焦化污水处理方法。 2 3 1 焦化污水的预处理工艺 所谓预处理，是指将污水的部分对生物处理有害的物质利用物理或化学的方法将其 降低到生物处理的耐受浓度之内，而后进行生物处理方法。其目的在于去除焦炭微粒、 焦油和其它油类，确保生化池对酚、氰、c o d 的处理效果n 2 1 ，预处理通常包括除油、 p h 及湿度调节，浮上分离、均和等“钉。 1 萃取脱酚n 4 1 溶剂萃取除酚是利用与水互不相溶但对酚却具有较强溶解能力的有机溶剂，使其与 酚水密切接触，则酚水中的酚重新分配而转入溶剂中，然后靠重力差使溶剂与水分离， 从而达到污水净化和中回收酚的目的。溶剂萃取属于传质过程，其主要作用原理是基于 分配定律和传质定律。常用的溶剂除重苯外，还有重溶剂油、轻油、中油、洗油、n 。o 。、 异丙醚、醋酸丁酯、异丙脂等。低分配系数的溶剂用量大，效率低，但往往是本厂生产， 再生方便，成本低的产品，因此应用广泛。n 。o 。同煤油混合效果好，损耗低，对于不挥 发酚也有较好的选择性，毒性较小。几种萃取剂对酚的分配系数见表2 5 。 表2 5 萃取剂萃取酚的分配系数 t a b 2 5p a r t i t i o nc o e f f i c i e n to fe x t r a c t i n ga g e n ti np h e n 0 1 2 蒸汽法脱酚m 1 蒸汽脱酚是利用污水中挥发酚与水蒸汽形成共沸混合物，同时酚在气相中的平衡浓 度大于酚在水中的平衡浓度，因此含酚污水与蒸汽在强烈的对流时，酚即转入蒸汽中， 从而使污水得到净化。再用氢氧化钠洗涤含酚的蒸汽以回收酚。由于焦化污水中酚类物 质大多属于挥发酚，占总酚量的8 0 左右，因此有些焦化厂还设有蒸汽脱酚装置。 3 重力法去除重油、轻油 重力法去除重油、轻油，是去除废水中比重大于或小于l 的重油和轻油，这部分油 在水中能自然沉降或上浮，通过隔油设备，从底部或上部排出。对于乳化油或胶状油可 东北大学硕士学位论文 第2 章文献综述 采用溶气气浮法去除。如需进一步提高效率，可投加混凝剂。另外，生物处理前的水质、 水量、水温的调节对焦化废水的处理也很重要，生物处理中的微生物对水质的稳定性也 有一定的要求，往往焦化行业不可避免地水质、水量地波动，影响生化运行，国内大的 焦化厂，都建有大型的调节池。 4 电解预处理工艺 张文艺们采用电解工艺作为预处理措施，去除部分污染物并提高废水的可生化性， 再利用s b r 活性污泥法进行了深度处理实验。结果表明，微电解法不仅能去除焦化废水 中的c o d 、酚、氰、硫化物等有机物染物( c o d 去除率为7 0 ，酚、氰、硫化物去除率分 别为7 6 8 ，6 5 9 7 0 3 ) 而且还能提高废水的可生化性( b o d 5 c o d c r 由处理前的0 2