焦化廢水是煉焦、煤氣凈化和焦化產(chǎn)品回收等過程中產(chǎn)生的有機工業(yè)廢水,主要特征污染物有COD、氨氮、酚類、氰化物等,是一種典型的高濃度難降解有機工業(yè)廢水,具有顯著的毒性和致癌性。據(jù)統(tǒng)計,我國每年焦化廢水的排放量近3億t,若任意排放,將對水環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害。
2012年10月,環(huán)保部新起草的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16171-2012)》正式頒布并實施。焦化廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)較原先的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格,CODcr、氰化物等污染物的限值分別改為80mg/L和0.2mg/L。因此,無論是基于社會責(zé)任,還是出于國家的法律約束,企業(yè)都必須對現(xiàn)有處理工藝進(jìn)行必要的完善補充,添加深度處理工藝,確保外排水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
據(jù)調(diào)研,目前國內(nèi)焦化廢水處理企業(yè)的運行管理普遍出現(xiàn)兩種情況。其一采用生化處理工藝和混凝-沉淀-過濾的深度處理工藝,但效果普遍不理想,尤其對于氰化物的去除效果十分有限,其二采用生物法疊加高級氧化(芬頓)、多級過濾、膜分離等深度處理技術(shù),其出水水質(zhì)基本能得到保證,但運行管理復(fù)雜,設(shè)備投資及構(gòu)筑物改造等工程投資巨大,甚至超出部分企業(yè)在環(huán)保治理方面的經(jīng)濟(jì)承受能力,因此該技術(shù)工藝也很難推廣。因此,焦化廢水處理行業(yè)迫切需要一種技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上可行、運行管理便捷的技術(shù)方案,以期緩解新形勢下的焦化廢水處理壓力。
針對焦化廢水的水質(zhì)特點以及焦化行業(yè)的運行管理現(xiàn)狀,本研究擬通過耦合混凝、吸附、絡(luò)合等多種技術(shù),制備新型復(fù)合混凝劑,提出一種基于常規(guī)水處理工藝及設(shè)施設(shè)備的“復(fù)合藥劑強化混凝深度處理技術(shù)”,并通過多個應(yīng)用案例研究其適用性,以期為焦化廢水的深度處理提供一種新方法。
一、試驗設(shè)計
1.1 儀器與試劑
儀器:ZR4-6混凝試驗攪拌機,深圳市中潤水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司。試劑:硫酸亞鐵、硫酸鋁均為工業(yè)級原料,聚丙烯酰胺PAM,相對分子質(zhì)量>1000萬,活性炭,300目,碘值950,凹凸棒石粉,300目,鹽酸、氫氧化鈉均為分析純。
1.2 復(fù)合混凝劑的制備
取一定量的硫酸亞鐵、硫酸鋁、活性炭、凹凸棒粉、以及聚丙烯酰胺等原料混合研磨,烘干后過100目篩(150μm),即得到強化藥劑。
1.3 原水水質(zhì)
試驗用焦化廢水取自不同地區(qū)焦化廠生化處理系統(tǒng)出水,其水質(zhì):pH值8.0~8.5,色度1500倍,COD150~450mg/L,呈棕褐色。
1.4 試驗方法
采用六聯(lián)混凝攪拌機進(jìn)行混凝試驗。將1L水樣放入試驗杯中,投加一定量藥劑后先快速(300r/min)攪拌5min,再慢速(100r/min)攪拌5min。靜置沉淀10min后,取上清液進(jìn)行分析。COD采用美國HACH公司的COD快速測定儀測定,色度采用標(biāo)準(zhǔn)目測比色法(GB11903-1989)測定。
二、結(jié)果討論
考慮到不同地區(qū)及企業(yè)間焦化廢水水質(zhì)組成差別較大,污染成分復(fù)雜多變的特殊情況,分別選擇焦化廠的二沉池出水進(jìn)行實驗,以期取得較為一般性的結(jié)論。
2.1 長三角地區(qū)某焦化企業(yè)廢水處理結(jié)果與分析
如表1所示,長三角地區(qū)某焦化廠采用復(fù)合藥劑強化混凝
技術(shù)處理生化池出水,原水COD為150mg/L左右。藥劑投加量達(dá)到600ppm時,處理水COD值即可達(dá)到煉焦行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)的要求,并富有一定的安全容量,對水質(zhì)及水量的沖擊負(fù)荷有較好的應(yīng)對能力,當(dāng)藥劑量達(dá)到800ppm時,處理水氰化物能穩(wěn)定保持在0.1mg/L以下,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)的限值(0.2mg/L)。顯示出良好的處理效果和抗沖擊負(fù)荷的能力。
2.2 華北地區(qū)典型焦化企業(yè)廢水處理結(jié)果與分析
如表2所示,華北地區(qū)某3個焦化廢水處理企業(yè)采用復(fù)合藥劑強化混凝深度處理技術(shù)。當(dāng)焦化廢水專用混凝劑投加量分別達(dá)到800、1000和1200ppm時,三家企業(yè)的出水水質(zhì)COD均能達(dá)到煉焦行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)且留有安全余量,去除率達(dá)到80%~85%。雖然投加量普遍比長三角地區(qū)偏高,但主要原因在于原有工藝生化池的處理效率較低,導(dǎo)致生化池出水污染濃度明顯高于長三角地區(qū)的企業(yè)生化出水,因而需要較高的藥劑投加量。
2.3 西北地區(qū)典型焦化企業(yè)廢水處理結(jié)果與分析
西北地區(qū)某焦化廠生化工藝段二沉池出水,進(jìn)水COD在4000mg/L左右,二沉池出水COD在400mg/L左右,一步法投加藥劑時,最大COD去除率在75%左右,且去除率不隨藥劑投加量加大而提高??紤]該焦化廠的生化池實際運行效果不穩(wěn)定,懸浮雜質(zhì)較多,特采用兩步沉淀法,即分別使用常規(guī)鐵鹽混凝劑(投加量為500mg/L)和新型復(fù)合混凝劑(投加量為1000mg/L)進(jìn)行反應(yīng),可先后將COD降至250mg/L和62mg/L,COD去除率達(dá)到84.50%,并實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
2.4 技術(shù)特性分析
不同地區(qū)典型焦化廢水處理廠實驗結(jié)果表明,新型復(fù)合藥劑強化深度處理技術(shù)可以使處理水的COD穩(wěn)定在80mg/L以下,氰化物也穩(wěn)定在0.1mg/L以下,可以保證達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的排放要求,此外,基于新型復(fù)合混凝劑的強化混凝技術(shù)殘留氯離子較少,有利于減緩廢水對系統(tǒng)的腐蝕。在毒理效應(yīng)方面,處理水的致死率、致畸率均顯著低于芬頓工藝等高級氧化法的處理水,平均降低約20%,顯示出該技術(shù)的環(huán)境友好特性。
工藝方面,該技術(shù)方案的核心是新型復(fù)合混凝劑,集成了混凝、吸附、絡(luò)合等多種污染物降解作用(圖1),對三級處理中常用的混凝沉淀設(shè)施設(shè)備具有良好的兼容性,不改變原有主體工藝,不增加新的設(shè)備,不增加現(xiàn)場的運行管理難度和工作量,技改后見效快且效果穩(wěn)定。
三、結(jié)論
1)基于新型復(fù)合混凝劑的焦化廢水深度處理技術(shù)抗沖擊負(fù)荷能力強,出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)標(biāo),能適應(yīng)不同地區(qū)焦化企業(yè)的生產(chǎn)工況,
2)該技術(shù)對原有工藝設(shè)備改動小,無基建改造成本,無需添加大型構(gòu)筑物和復(fù)雜設(shè)備,
3)技術(shù)運行成本較低,操作管理簡易,顯示出較高的推廣應(yīng)用價值。( >
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