焦化厂废水处理

1、焦化厂废水处理焦化废水是炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收过程中，产生含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水，是一种高CODcr、高酚值、高氨氮且很难处理的一种工业有机废水。其主要来源有三个：一是剩余氨水，它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水，其水量占焦化废水总量的一半以上，是焦化废水的主要来源；二是在煤气净化过程中产生出来的废水，如煤气终冷水和粗苯分离水等；三是在焦油、粗苯等精制过程中及其它场合产生的废水。焦化废水是含有大量难降解有机污染物的工业废水，其成分复杂，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物质，超标排放的焦化废水对环境造成严重的污染。焦化废水具有水质水量变化大

2、、成分复杂，有机物特别是难降解有机物含量高、氨氮浓度高等特点。    含氮化合物是焦化厂废水中数量众多且组成十分复杂的有机物。质谱仪定出的喹啉及某些烷基取代物，被疑为致癌物质。芳烃和芳香胺等同样有不少生物活性物质。酞酸醋类是废水中另一类致癌物质，其中的酞酸二甲酯、酞酸二异辛酯也是美国环保局优先检测污染物。总之，焦化废水的成分复杂，污染物种类繁多，其中不少属于有致癌致突作用的生物活性物质出水COD常常不能达到国家排放标准，因此，寻求效果好且成本低的深度处理方法具有积极意义。焦化废水排放出水各项指标均达到国家废水综合排放标准(GB89781996)。表1 废水排放标准

3、项目(CODCr) / (mgL - 1) (BOD5) /(mgL - 1) (SS) /(mgL - 1) pH 值排放标准150 30 150 6-9一、焦化厂废水的处理工艺1 改性沸石对焦化废水中COD的去除沸石是一种天然的多孔矿物，是呈架状结构的多孔含水铝硅酸盐晶体的沸石族矿物的总称，沸石化学成分实际上是由Si 、Al203、H2O、碱和碱土金属离子四部分构成。沸石的一般化学式为：AmBqO2q.nH20，结构式为Ax/q(AlO2)x(SiO2)ynH2O，其中：A为Ca、Na、K、Ba、Si等阳离子，B为Al和Si，q为

4、阳离子电价，m为阳离子数，n为水分子数，X为AJ原子数，Y为Si原子数，v，x通常在15之间，(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。沸石是一种廉价的地方性材料，在我国具有丰富的储量，来源广泛，作为水处理的吸附过滤材料，具有足够的强度，其价格低于活性炭120，接近于砂滤料的价格l5元，吨。可以在不增设专门构筑物和不增加设备的前提下，改善出水水质，适用于现有工厂的处理工艺改选和新建水厂。天然沸石在常温、常压下经过化学溶液的活化处理，可改变吸附有机物的效果。2 聚硅酸盐处理焦化废水    聚硅酸盐是一类新型无机高分子复合絮凝剂，是在聚硅酸(即活化硅酸)及传统的铝盐、铁盐等

5、絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物，这类絮凝剂同时具有电中和及吸附架桥作用，絮凝效果好，且易于制备，价格便宜，处理焦化废水有显著的效果。本文针对焦化废水二沉池出水COD较高，排放难以达标的问题，制备了新型絮凝剂聚硅氯化铝，采用絮凝与吸附相结合的方法对焦化废水进行深度处理，并对该处理工艺的反应条件、影响因素以及去除效果进行了研究，找出了最佳处理条件，处理后出水能够达标。3 SBR工艺SBR工艺是一种新近发展起来的新型处理焦化废水的工艺，即为序批式好氧生物处理工艺，其去除有机物的机理在于充氧时与普通活性污泥法相同，不同点是其在运行时，进水、反应、沉淀、排水及空载5个工序，依次在一个反

6、应池中周期性运行，所以该法不需要专门设置二沉池和污泥回流系统，系统自动运行及污泥培养、驯化均比较容易。该法处理焦化废水有着独有的优势：一是不要空问分割，时序上就能创造出缺氧和好氧的环境，即具有AO 的功能，十分有利于氨氮和COD的去除。二是该法的沉淀是一种静止的沉淀，对焦化废水这种污泥沉淀性能不好的废水，固液分离效果非常明显。三是该法可以省去二沉池，其占地面积相对要小一些。SBR工艺流程图见图1                 

7、;  4 高效微生物OAO工艺4.1 工艺流程焦化废水处理采用0一A一0工艺，总体分为两段，即初曝系统和二段生化系统。从功能上来看，初曝系统是对焦化废水进行预处理，为生物脱氮提供一个合适稳定的环境；二段生化系统主要是生物脱氮和去除剩余污染物，又分为兼氧反硝化、好氧硝化和去除COD两部分。工艺流程如图2所示。                       

8、60; 4.2 预处理系统初曝系统(初曝池、初沉池)的主要作用是对焦化废水进行预处理，去除对硝化反硝化系统有害和有抑制作用的有机和无机污染物(如酚、氰等)，为生物脱氮提供一个良好的环境。在运行过程中溶解氧和COD去除效果的控制非常重要：若溶解氧过低，则废水中酚、氰等去除效果不好，将直接抑制生物脱氮的效果；若溶解氧过高，则COD降解率会大大提高，造成后段生物脱氮的碳源严重不足，致使反硝化效率不高，影响总氮的脱除。实践证明，预处理系统溶解氧控制在11.5 mgL、COD去除率基本控制在5060 时处理效果最好，酚、氰等物质基本可以降到不影响生物脱氮的浓度。4.3 生物脱氮系统生物脱氮系统由好氧硝化

9、和兼氧(厌氧)反硝化及污泥回流系统组成。为了降低处理成本，充分用废水中的碳源，将厌氧反硝化进行了前置处理通过初曝预处理和前置反硝化处理，进入好氧阶段的COD含量为200300mgL，有利于硝化作用的进行。在硝化作用阶段投加氢氧化钠来调节系统pH值，使其维持在7.58.0；另外好氧硝化对进入系统的碳源反应比较敏感，一旦进入系统的COD>300 mgL，硝化作用就会受到限制，系统出水氨氮明显上升。但是在反硝化阶段控制COD的降解较难，只有在初曝系统中进行控制，合理地调控系统COD降解效率是控制硝化和反硝化的关键。5 硝化和反硝化工艺    全程硝化一反硝化生物脱

10、氮一般包括硝化和反硝化两个阶段。硝化反应是在供氧充足的条件下，水中的氨氮在亚硝化细菌的作用下被氧化成亚硝酸盐，再在硝化细菌的作用下进一步氧化成硝酸盐；反硝化反应是在缺氧或厌氧条件下，反硝化细菌在有碳源的情况下将硝酸根离子还原为氮气。硝化和反硝化工艺典型即AO法(包括A2O  AO ，A2O2法)，该法在国内焦化厂实际应用的时间虽然还不算很长、但从已运行的厂家来看，其处理效果还是比较好的 只要精心设计操作得当，出水水质是可以满足排放标准要求的。根据以上所述并结合焦化废水治理工程的具体情况，推荐采用以AO为基础的处理方案 AO法有以下4种组合方式：第1种AO法，即缺氧一好氧法；第2种A2

11、O法，即厌氧一缺氧一好氧法；第3种，AO：法，即缺氧-好氧-好氧法；第4种A2O2法，即厌氧一缺氧-好氧-好氧法。第1种处理方法，流程最短，投资最少，但处理效果较差；第3种方法由两部分组成：缺氧反应槽和两级好氧槽。废水首先进入缺氧反应槽，在这里细菌利用原水中的酚等有机物作为电子供体而将回流昆合液中的含氮离子还原成气态氮化物。反硝化出水流经两级曝气池，使残留的有机物被氧化，氨和含氮化合物被硝化。污泥回流的目的在于维持反应器中一定的污泥浓度，防止污泥流失。第2种和第3种处理方法，其流程、投资及处理效果介于第1和第4种之间；第4种处理方法流程最长，是生化处理最完善的技术处理效果最好。根据我们的实践经

12、验，第4种方法中的厌氧段通过 解酸化作用可以有效地将废水中难以生物降解的大分子有机污染物分解为小分子 提高废水的可生化性，这对保证后续处理构筑物的去除效果大有好处。最后阶段接触氧化将极大地提高出水水质。A2O 法的处理机理是利用厌氧段的水解酸化作用提高废水的可生化性，再利用硝化和反硝化作用去除废水中的氨氮并同时降解有机物。为了充分利用废水中的有机物作为碳源，将反硝化池设在硝化池之前，称为前置反硝化池。硝化作用是指废水中的氨氮在有氧的条件下，通过好氧菌作用，将氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。在硝化反应进行之前，废水中的大部分有机物必须得到有效降解。降解有机物和进行硝化反应是在好氧池进行。反硝化作用是

13、在缺氧的条件下，通过反硝化菌作用，将废水中的亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气，逸入大气而达到无害化。在反硝化过程中需要消耗碳源，因此，在反硝化进行的同时，有机物也同时得到降解。反硝化反应在缺氧池进行。为了对出水水质严格把关，在中沉池后加一段接触氧化池，以进一步提高出水水质，使出水达标排放。其处理流程见图3。                         

14、;  6 普通活性污泥法    普通活性污泥法是一种较好的焦化处理方法，该法能将焦化废水中的酚、氰有效地去除，两项指标均能达到国家排放标准。但是，传统活性污泥法的占地面积大，处理效率特别是对焦化废水中的氨氮、有毒有害有机物的去除率低，而且活性污泥系统普遍存在污泥结构细碎、絮凝性能低、污泥活性弱、抗冲击能力差、进水污染物浓度的变化对曝气池微生物的影响较大、操作运行很不稳定等缺点。为了解决上述问题，近年来出现了一些新的生化处理方法。7 工艺方案比选六种工艺都能达到预期的处理效果，但经分析比较，A2O2 法工艺方案在以下方面具有明显优势：第一，以废水中有机物作

15、为反硝化碳源和能源，不需要补充外加碳源。第二，废水中的部分有机物通过反硝化去处减轻了后续好氧段负荷，减少了动力消耗。第三，反硝化产生的碱度可部分满足硝化过程对碱度的需求，因而降低了化学药剂的消耗。第四，SBR对自控水平要求高，其相应的管理水平较高；而A2O2法管理较简单，适合公司污水处理管理水平现状。第五，A2O2法污水处理站建投资比SBR法略高，但其设备及自控方面的投资比SBR法低很多，相应的A2O2法的总投资要小一些 第六，目前A2O2 法工艺在焦化废水处理中应用较为广泛和成熟。7.1 A2O2 处理机理A2O2 处理流程包括废水处理、焦油处理及污泥处理3部分。7.2 废水处理废水处理由3

16、部分组成：预处理、生化处理和后处理。预处理包括除油池、气浮池和凋节池。生化处理包括厌氧反应器、缺氧池、好氧池、中沉池、接触氧化池和二沉池。后处理包括混合反应池、混凝沉淀池和过滤器。蒸氨废水和经过水泵提升的无压废水，酋先进入除油池，除去轻、重焦油后自流人气浮池。废水在气浮池中除去乳化油后进入调节池，以调节水量，均化水质。经过调节池的废水再经提升泵送至厌氧反应器，进行水解酸化反应，以提高废水的可生化性并降解部分有机物。厌氧反应器出水进入硝化液回流池并与从中沉池出水回流的硝化液相混合，再经回流泵提升至缺氧池进行反硝化反应，将亚硝酸氮和硝酸氮还原为氮气。并同时降解有机物。缺氧池出水进入好氧池进行脱碳和

17、硝化反应。废水在硝化池中首先大幅度降解有机物，然后将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝酸氮。好氧出水进入中沉池，进行固液分离，上清液大部分回流。中沉池出水进入接触氧化池进一步降解有机物，然后进入二沉池进行沉淀。剩余的废水进入混合反应池，废水与絮凝剂经过混合和反应后进入混凝沉淀池，再次进行固液分离。混凝沉淀池出水再经提升泵送至过滤器进行过滤，过滤器出水送至厂内回用。7.3 焦油处理除油池分离出来的重油，经过蒸汽加热后由油泵提升至重油槽贮存。除油池轻油自流入轻油槽贮存。轻重油槽贮存的焦油及气浮产生的油渣定期用罐车拉入厂内焦油加工工段统一进行处理。7.4 污泥处理污泥处理包括污泥浓缩和污泥脱水。中沉池、二沉池的

18、剩余污泥和混凝沉淀池的污泥提升至污泥浓缩池，浓缩后的污泥经单螺杆泵提升至板框压滤机脱水。由于污泥产量不高，所以泥饼可供锅炉房焚烧或运至煤场。二、焦化含酚废水处理工程案例萃取脱酚工艺进行焦化含酚废水预处理，该法可以大幅度降低水中的酚含量，回收酚钠盐，有较好的经济效益。 焦化含酚废水的处理一般采用两级废水处理的方式，第一级是预处理，将高浓度的酚(212 g/L)降到200300 mg/L以下，并适当降低水中污染物浓度，然后进行第二级生化处理，使其达标排放。本文主要介绍用萃取脱酚工艺进行焦化含酚废水预处理，该法可以大幅度降低水中的酚含量，回收酚钠盐，有较好的经济效益。1废水来源 某焦化厂主

19、要生产焦碳、商业煤气、硫铵和轻苯等化工产品。该厂焦油回收系统采用硫铵流程，焦油加工采用管式炉两塔连续蒸馏，工业奈生产工艺为双炉双塔连续蒸馏、洗涤、精制。在焦炉煤气冷却、洗涤、粗苯加工及焦油加工过程中，产生含有酚、氰、油、氨及大量有机物的工业废水。2设计水量、水质含酚废水处理量：4050 m3/h含酚量：10001500 mg/L含油：300 mg/L含氰离子：20 mg/L3处理流程及说明在含酚废水中加入萃取剂，使酚溶入萃取剂。含酚溶剂用碱液反洗，酚以钠盐的形式回收，碱洗后的溶剂循环使用。萃取剂对混合物中各组分应有选择性的溶解能力，并且易于回收，对于萃取脱酚工艺来说，通常选用重苯溶剂油或N-5

20、03煤油。 萃取设备的结构应有利于溶剂和污水的混合，使得相表面充分接触、更新。选择设备时要考虑其脱酚效率、对负荷的适应能力、废水和溶剂的特性以及操作和费用的问题。 工艺流程如图1：该厂各种高浓度含酚废水流入氨水池均化，池底的焦化类物质定期抽出。高浓度含酚废水经焦碳过滤器除油，使出水符合进生化处理装置的要求。吸附油的焦碳定期用蒸汽吹脱。除油后的含酚废水经冷却器冷却至5565进入萃取塔上部。萃取剂选用N-503煤油，由循环油泵打入萃取塔底部。溶剂油与高浓度含酚废水在萃取塔中逆流接触，绝大部分酚转移至溶剂油中，溶剂油由萃取塔顶溢流进入碱洗塔与碱接触生成酚盐。溶剂油经碱洗后进入中间油槽，循环使用。萃取

21、后的含酚废水由萃取塔排出，经蒸氨脱除部分氨，再与其它废水混合，进入隔油池除油，然后经过调节池调节水质水量后，进入生化处理流程。4处理效果5主要构筑物及工作参数5.1主要构筑物6结果本工艺流程较为成熟，流程简单，操作方便。废水中含酚量的变化对萃取效果影响较小，脱酚效率较高。本工艺不仅回收大量的酚盐，而且保证了污水在进入曝气池前降低水中的酚、氰离子和油，以保证生化处理装置的正常稳定运行。三、焦化厂污水处理现状及工艺指标控制1、废水的来源、水量及水质根据焦化厂煤制气生产工艺的特点，废水主要来自煤中的水份，水同煤中挥发份一起进入煤气排送工序，煤气在冷却过程中，水和焦油形成混合冷凝液，经气液分离器和初冷

22、器的水封排出到氨水机械化澄清槽，经澄清分离出焦油和氨水，氨水进入剩余氨水中间槽，多余的氨水送去蒸氨，形成蒸氨废水；粗苯工序在生产粗苯时形成粗笨分离水；全厂所有煤气水封直接排水；储配站煤气冷凝水；生活污水及其他废水。废水总量约为1000m3/d。工厂主要污染源的废水水量及水质见表1： 污染源水量（m3/h）水质酚（mg/l）氰（mg/l）氨氮（mg/l）CODcr（mg/l）蒸氨废水23400120015405001200500015000粗笨分离水22012058010505005000煤气水封水112001700103050060050006000储配冷凝水0.5 m3/d4070

23、10301500020000500012000生活污水341110060200表中未列出其他废水的量；工厂部分工业净废水直接外排。工厂制气车间根据生产需要，年开车率很低，且其产生的废水中污染物浓度较低，为节省能耗，工厂将这类低浓度废水循环使用。2、污水处理工艺流程工厂污水处理流程根据其装置及各构筑物的功能，可分为四个部分：预处理、生化处理、后处理、污泥干化。（1）预处理预处理保证污水水质和水量不产生大的波动，在进入生化曝气池前降低污水中的油类物质和氰化物，避免生化处理装置受油污染及高负荷冲击。预处理流程为：污水经吸水井、隔油池、二级气浮、调节池、调温池，最终进入生化曝气池。分析结果表明：重力平

24、流式隔油池除油效率平均在60%左右，最高达88%；级气浮除油率达90%以上，经预处理除油后，污水中的矿物油含量小于10 mg/l，满足了生化曝气对污水中矿物油含量的要求；污水中的氰化物在、级气浮中与加入的混凝剂（聚合硫酸铁）中的Fe作用生成电离度很小的络合物Fe(CN)64-、Fe(CN)63+，级气浮的氰化物去除率高达80%。气浮设备还能去除部分COD，但去除率不高，平均在35%左右，最低只有10%，大量COD需要靠生化去除。污水的温度一方面靠调温池中的直接蒸汽来保证，另一方面靠热空气来保证。直接蒸汽在给污水升温的同时蒸去了污水中部分挥发性物质，如氨、挥发酚等。污水经二级增温以后，在寒冷季节

25、，曝气池中污水温度能控制在2535范围内。污水在经过上述预处理以后，水质基本能达到本工艺的生化要求，各项指标分别为：挥发酚300 mg/l；氰化物5 mg/l；氨氮500mg/l ；COD2000mg/l；温度2535。（2）生化处理原理经预处理后的焦化污水与部分生活污水在曝气池前配水井中充分均匀混合后，进入生化曝气池，按r=1：5的回流比，与处理后污水混合回流至生化曝气池的前段。污水生化采用反硝化-硝化工艺。该工艺利用亚硝酸细菌、硝酸细菌、反硝化细菌分别对氨氮、挥发酚、氰化物的氧化分解原理可用下面几式表示：NH4+-N+O2+HCO3-C5H7O2+H2O+NO3-+H2CO3NO2-+3H+0.5N2+ H2O+OH-NO3-+5H+0.5N2+2H2O+OH -HCN+ H2OCH2O=NHHCONH2+ H2OHCOOH+ NH2CO2+ H2O工况污水处理量：42m3/h罗茨风机风量：88.6 m3/min回流比:r=1:5曝气池底部布置有高充氧效率的软管,经曝气后,池中溶解氧含量>3mg/l,能充分满足硝化段好氧细菌对溶解氧的要求。本工艺的