BAF-MBR-RO组合工艺处理焦化废水中试研究.pdf

第 2期 总第 1 5 3期 2 0 1 1 年 4月 煤化工 C o a l Ch e mica l I n d u s t r y N o 2 T o t a l N o 1 5 3 Ap r 2 01 1 3 T AF B A F MB R R o组合工艺 处理焦化废水 中试研究 王清涛 1 丁心悦1 张洪涛1 李沧海z 王文波 付建军2 王桂伟 1 山东焦化集团有限公司 山东淄博 2 5 5 0 0 0 2 北京三泰正方生物环境科技发展公司 北京 1 0 0 0 8 5 3 陶氏化学欧美环境工程公司 浙江湖州 3 1 3 0 0 0 摘要介绍了 3 T A F B A F 固定化高效微生物滤池 M B R 膜生物反应器 R O 反渗透 组合工艺用于焦 化废水深度处理的试验研究情况 采用固定化高效微生物滤池可适应高氨氮 高盐分负荷下的生化处理 采用膜 生物反应器 起到生化的后处理和反渗透预处理的双重作用 采用反渗透去除各种盐类 制取脱盐水 试验结果 表 明 在进 水 C O D 质量浓度高达 4 0 0 0 m g L N H N 4 0 0 m g L 挥发 酚质量 浓度 3 0 m g L时 R 0出水 C O D 2 0 m g L N H 3 N 5 m g L 挥发酚质量浓度 0 0 1 2 m g L 为工业化应用提供了相关参数和依据 关键词 焦化废水 固定化高效微生物 膜生物反应器反渗透组合工艺 文章编 号 1 0 0 5 9 5 9 8 2 0 1 1 一 0 2 0 0 1 3 0 4 中图分 类号 X 7 8 4文献标识 码 B 山东焦 化集 团有 限公司 简称 山东焦 化公 司 对 焦化废水处理技术进行了全面考察和研究之后 提出 了固定化高效 微生物滤 池 3 T A F B A F 膜生 物反应 器 船R 反渗透 R O 的工艺路线 并与其他公 司合 作进行了该工艺的中试 试验达到了预期效果 目前 在 中试 的基础 上 l 套 日处 理量为 7 2 0 0 t的焦化废 水 制取脱盐水工程已在山东焦化公司进行建设 其中一 期 日处理 量 3 6 0 0 t 焦 化废 水处 理工程 生化部 分 已投 运 膜生物反应器和反渗透部分正在调试中 现将采 用 3 T A F B A F M B R R 0组合 工艺进行 焦化废水 中试 处 理的有关情况进行介绍 1 中试技术工艺特点 固定化高效微生物滤池的特点在于在滤池 内采 用了高分子材料合成的大孔网状生物载体 比表面积 大 生物附着力强 在载体上接种专用高效微生物菌 种 膜生 物反应器 和反渗透采用 专用产 品 虽 然上述 技术曾在不同场合进行过应用和实践 但组合应用于 焦化废水的处理尚未见报道 收稿 日期 2 0 1 0 1 卜0 5 作者简介 王清涛 1 9 6 2 一 男 1 9 9 8年毕业于山东理工 大学 高级经济师 现从事煤化工生产技术及管理工作 本 中试工 艺的主要技术 特点是 1 采 用能 承受 高氨氮和高盐分负荷的生化处理工艺 即高效微生物 滤 池工艺 达到不用稀 释废水 的 目的 2 采用先进 的 膜生 物反应器 技术 使其起 到生化反 应 的后处 理和反 渗 透的预处理 双重作用 3 在 现有焦化废水 处理 回 用技术中 若没有脱盐措施 回用水的使用范围将受 到极大限制 因而本技术采用了反渗透技术制取脱盐 水 用于锅炉 给水的方案 4 本项 目将 多种先 进污水 处理技术进行了结合 体现 了技术的先进性 5 由于 最终产物为用于锅炉给水的脱盐水 使得项 目能承受 因采用新技术而带来的投资和运行费用的压力 2 中试的工艺流 程和设计参数 2 1工艺流程 焦化废水 中试处 理工艺流程示 于 图 l 图 1 焦化废水中试处理工艺流程示意图 1 4 一 煤 化 工 2 0 1 1 年 第 2期 生产装置排放的废水首先进入蒸氨塔进行预处 理 出水进入调节池 调节水量 水质和 p H值 以保证 后续 系统 的稳定 运行 出调节池 的废水 通过泵提升 进入 高效微生 物厌 氧滤池 3 T A F 池 进行酸化和厌氧生化处理 将有机 物进行酸化水解和降解 并通过回流 在反应池内实 现反硝 化 去除废 水 中的硝 酸盐 和亚硝 酸盐 实 现生 物脱 氮 3 T A F池 出水 自流进入 高效微 生物曝气 滤池 3 T B A F池 将有机污染物和氨氮降解 在反应池 内 进行碳化 和硝化 去 除废水 中的 C O D和氨氮 3 T B A F池 出水 自流进入膜生物反应 器 M B R 去 除废水 中的悬浮物 和难 以生化 的有机 物 对 生化出水 进行 固液分离 出水 进入反渗透 系统进行脱盐 处理 出水 回用 2 2主要设计参数 2 2 1 本试 验装置 主要设计 参数 表 1 2 2 2 设计进水水质 蒸氨后 主要指标 表 2 表 1 中试试验设计参数 3 T A F B A F单元 有效容积 m s水力停留时间 h 表面水力负荷 m s m h 回流比 处理水量 h 有效接触时间 h 气水比 载体用量 m 7 O 7 0 1 1 6 l 0 含回流 2 1 0 6 1 0 4 8 8 0 8 0 1 4 8 M B R单元 R O单元 水力停留时间 h 通量 L m h 过滤通量 L r n h 系统脱盐水 产水率 4 6 1 5 2 0 1 4 2 O 9 8 7 0 表 2 进水水质指标设计值 mg L 3 试验 结果 试验 自 2 0 0 7年 1 月 开 始运行 至 同年 l 1月结 束 废水来 自工厂的剩余氨水 首先经本试验配套的 蒸氨装置进行蒸氨处理 然后进入各级试验设备 进 行主要试 验数据 的测 定 3 1生化试 验结果 3 1 1 处理水 量与水力停 留时 间 试 验处 理水 量 0 6 m h 水 力停 留时 间 1 1 6 h 有 效接触 时间 8 0 h 3 1 2 C O D处理结果 表 3 表 3 C O D 处理 结果 蒸 氨后 出水 n a g L 最大值 最小值 平均值 3 T A F B A F出水 m g L 最大值 最小值 平均值 去除 率 3 9 4 5 3 2 4 9 3 4 6 1 3 7 5 3 1 0 3 3 8 9 0 2 3 进 出水 C O D变化见 图 2 3 1 3 氨氮处理效果 表 4 进 出水氨 氮变化见 图 3 3 1 4 酚处理效 果 下 页表 5 进 出水 酚变化见下 页图 4 挂 艇 皿 噩 I 1 l 壁 丑 蛹 0 00 9 00 8 00 7 00 6 00 5 00 4 00 30 0 2 00 1 5 O 8 1 6 8 一 l 7 8 18 8 一 l9 8 一 z 0 8 2 1 8 2 2 8 2 3 8 2 4 8 2 5 采样 时间 一 一蒸氨出水一 一生化出水 图 2 进 出水 C O D 变化 曲线 表 4氨氦处理效 果 3 8 3 7 36 3 5 3 4 3 3 3 2 3l 3 0 燃 皿 噩 l1 瞧 8 2 2 蒸 氨后 出水 m g L 最大值 最小值 平均值 3 T A F B A F 出水 m g L 最大值 最小值 平均值 去除 率 4 2 3 2 5 1 3 53 7 3 4 9 8 8 7 删 芷 l1 酶 2 2 4 0 2 0 0O 8O 6 0 4 0 2 0 O 0 8 0 6 0 4 0 8 1 6 8 1 7 8 1 8 8 1 9 8 2 0 8 2 1 8 2 2 8 2 3 8 谢 8 2 5 采样 时间 一 一蒸氨出水一 一生化出水 图 3 进 出水氨氮 变化 曲线 6 恕 4 蓄 2 2 0 1 1年 4月 王清涛等 3 T A F B A F MBR R O组合工艺处理焦化废水中试研究 一1 5 表 5 酚 处理效 果 蒸氨后出水 m g L 最大值 最小值 平均值 3 T A F B A F出水 m g L 最大值 最小值 平均值 去除 率 3 6 1 2 7 6 3 0 0 7 0 0 1 6 0 0 0 7 0 0 1 0 9 9 9 7 皿 噩 l1 瞧5 丑 臁 糕 采样 时间 一 一 蒸氨出水 一 一反渗透出水 图 4 进出水挥发酚变化曲线 普 诖 蛏 皿 芷 l1 蛊 0 2 3 2 膜 生物反应器试 验结果 M B R在本 工艺 中 一方 面可作 为 生化 的后 处理 在生化 产生 波动 时 起 到一 定保 护作 用 同时 又起 到 R 0的前处 理作用 3 2 1 试验条件 试验采 用 的 中试装 置在 现场 完成组装 其 中 M B R 膜分 离装置 和 R O 装 置都是一 体化设 备 能够 选择手 动 和 自动两种 运行方式 M B R采用沉没 式 中空 纤维膜 负压操作 R 0采用专 用抗 污染膜组件 装 置配套 附属设 备和在线检 测全部 自动化 运行 试验水 质为 固定 化高效微 生物装置 出水 其 典型 分析数 据见表 6 表 6 试 验 中 MB R进水 水质 分析 mg L S 总碱度 以C a C 0 3 计 S P S C O D F e M n A 1 C a M g B a S r F S 0 4 2 C 1 0 1 1 5 2 79 7 1 3 3 3 95 1 72 0 05 9 0 5 20 4 61 2 67 0 02 9 0 0 39 7 0 1 7 3 0 1 1 31 3 2 2 M B R产水 S D I 变 化情况 S D I 值是污染指数的简称 在反渗透系统中 用 来衡量反渗透进水的一个重要指标 一般采用 1 5 m in S D I 值称作 S D I 值 反渗透系统进水要求 S D I 1 5 推荐值 S D I 3 反渗透进水 S D I 1 值越小 说明进水对 反渗透膜的污染程度越小 反渗透膜的清洗周期越长 试 验 中 R 0进水 为 M B R系统 产水 实验 期 间典 型 的数据见图 5 膜通量 1 4 L m z h 2 0 L m 2 h 其出水 S D I 可基本控制在 3以下 其变化波动与经过生化后 水 质 的波 动有关 运行 时间 d 图 5 MB R产 水 S DI值 3 2 3 M B R对 C O D的去除情况 当生化部分 由于进水水质不正常等原 因发生波 动时 M B R可起到相当程度的保护作用 图 6显示当 进水 C O D在 2 4 5 0 m g L 7 4 1 9 m g L 波动时 其 C O D去 除率可在 3 0 7 0 间波动 M B R的保护作用显而易见 8 00 7 00 6 00 5 00 4 0 0 咖3 0 0 略2 0 0 1 0 0 0 9 0 8 O 7 0 6 0 錾 5 O 40 3 0 次数 一 一进水一 一出水一 一去除率 图 6 MBR产 水 C O D 的去 除效 果 3 3 R O 系统的试验 结果 3 3 1 脱盐 率 图 7分别为给水量 4 0 0 L h 5 0 0 L h和 6 0 0 L h 通 量下 通过检测反渗透进出水电导率变化而得出的脱 盐率曲线 褂 馨 运行时间 h 一 一 4 o 0 L h 一 一 5 0 0 L h一 一 6 o 0 L h 图 7 R O进出水脱盐率变化 一 1 6 煤化工 2 0 1 1 年第 2期 3 3 2 R 0系统产 水水质 经 过 M B R生 化 处 理 后 的 焦 化 废 水 C O D 在 2 0 0 m g L 3 0 0 m g L的水平 同时含盐量高 成分复杂 硬度和氟离子等结垢离子的含量也高 具有很高的结 垢倾 向 为 了模拟 工业系统 的实 际状况 R 0系统采用 浓水循环的方式运行 实验期间在保持系统 7 0 7 5 回收率 条件下 R 0系统产水水 质情况见表 7 表 7 RO 系统产水 水质 mg L 检测项 目 C O D 挥发酚 氨氮 硫化物 检测平均值 2 0 0 0 1 2 5 0 产水 C O D受进 水 C O D含量影 响 对 C O D去 除率 可达 到 9 8 以上 R 0系统 在 通 量 自 4 0 0 L h提 升 到 6 0 0 L h 各 运行 周期 内 均 未发现 有 明显 污堵现 象 无 水 质冲击 的进水 条件下 产水水质达 到预期 目标 在 通过混床之后 可 以作 为锅炉 回用水 3 3 3 R 0系统标 准化产水分 析 由于进水水质 中 温度 电导 C O D 氨氮等含量 波动较大 难 以直接衡量 R 0系统 的稳定 运行情 况 因 此采用陶氏 R 0 膜产水标准化程序对 R 0系统产水进 行标准化 分析 从产水 情况看 试 验期间产水 量非 常 稳定 说 明 R 0系 统运行 比较 稳定 在 运行周 期 内 没 有较 明显 的污堵情况 发生 3 4混床 本试 验 还对 R 0产水 通 过 混 床后 的水 质 进行 分 析 其 电阻 率 为 0 3 5 s cm 1 9 3 s cm 满 足锅 炉脱 盐水要求 4 结论与讨论 4 1 试验表 明 采用组合工艺处理焦化废水 具有不 需稀释就可制 得脱盐水等特点 在技术上是 可行 的 4 2 主要试 验结果为 1 3 T A F B A F工艺处理蒸氨后 的焦化废水 不用 稀释可直接进行生化处理 C O D去除率可达 9 0 2 3 氨氮去 除率可达 9 8 8 7 2 M B R系统在 膜通量 1 4 L m 2 h 2 0 L m 2 h下能稳 定得到 S D I 均值 3 对 C O D去除率可达到 3 0 7 0 3 通过 R 0系统后 水 回收率 产水率 可达 7 5 系统 出水水 质 可达 C O D 2 0 m g L 挥 发 酚 0 0 1 2 m g L 氨 氮 5 m g L和电导率 2 5 0 p s cm 经混 床后 其水质完全满足锅炉进水要求 4 3 本试验结果用于工业装置 推荐主要技术指标 见表 8 表 8 3 T A F B A F MB R R O 组合工 艺处理焦 化废水 主要工艺 指标 C O D m g L 氨氮 m g L C O D去除率 S D I 脱盐率 一级处理电导率 s cm 进水 4 0 0 0 出水 4 0 0 进水 3 0 0 出水 5 3 0 7 0 3 9 8 2 5 0 4 4 采用 本水 处理 技术 后 R 0装 置所排 浓水 的处 理 是今 后进一步 的研究课题 目前 山东焦化公 司正 在针 对该课题进行 多项试验 其 指导思想是 采用一 系列措 施 提高回收率 最终实现零排放 目标 S t ud y o n t he Pil o t Te s t o f Co k ing W a s t e wa t e r Tr e a t m e nt b y Co mb in e d Pr o ce s s o f 3 T AF BAF M BR RO Wa n g Q in g t a o D in g X i n y u e Z h a n g H o n g t a o L i C a n g h a i Wa n g We n b o F u J ia n j u n a n d Wa n g G u i w e i S h a n g d o n g C o k in g Gr o u p C o L t d Z ib o S h a n d o n g 2 5 5 0 0 0 C h in a A b s t r a ct T h e 5 1 0 m d ca p a ci t y p il o t t e s t o f t h e co m b i n e d p r o ce s s of 3 T A F B A F MB R r me m b r a n e b io r e a ct o r 一 R O r e v e r s e o s m o s i s f o r d e e p p r o ce s s in g o f co k in g w a s t e w a t e r w a s in t r o d u ce d T h e i m mo b i l i z e d h i g h e ffi ci e n t m icr o o r g a n i s m fil t e r t a n k w a s a d o p t e d t o me e t t h e b io t r e a t me n t r e q u ir e me n t o f h ig h co n t e n t o f a mmo n ia n i t r o g e n a n d s a l t a n d a d o p t e d a l s o w a s t h e me mb r a n e r e a ct o r wh ich p l a y e d t h e d o u b l e r o l e o f a f t e r t r e a t me n t o f b io t r e a t me n t a n d t h e p r e t r e a t me n t o f r e v e r s e o s mo s is wh ich ca n r e mo v e v a r io u s s a l t s t o o b t a in d e min e r a l