常州焦化厂污水处理现状及工艺指标控制

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1、常州焦化厂污水处理现状及工艺指标控制前言：焦化污水又称酚氰废水，其中除了含有大量的酚、氰、氨氮外，还有少量的如吲哚、 苯并芘(a)、萘、茚等，这些微量有机物中有的已被确认为致癌物质,且不易被生物降解， 这种高浓度有毒废水正是焦化厂污水处理的重点.一、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

2、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：(84 孔/日)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 23 400T200 1540 5001200 5000T5000 粗笨分离水 2 20120 580 1050 5005000 煤气水封水 1 12001700 1030 500600 50006000 储配冷凝水 0.5 m3/d 4070 1030 1500020000 500012000 生活污水 34 1 1 100 60200表中未列出其他废水

3、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.二、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:重力平流式隔油 池除油效率平均在60%左右，最高达88%； I级气浮除油率达90%以上，经预

4、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I、II级气浮中与加入的混凝齐I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)6 3+，I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，曝气池中污水温度能控制在2535C范围内.污水在经过上

5、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 2535C。(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-TC5H7O2+H2O+NO3-+H2CO3NO2-+3H+T0.5N2+ H2O+OH

6、-NO3-+5H+T0。5N2+2H2O+OH 一HCN+ H2OTCH2O=NHTHCONH2+ H20THC00H+ NH2TCO2+ 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。本工艺的反硝化细菌、硝化细菌对温度的要求高于一般 细菌，属中温菌，在31-36C范围内，细菌表现出较强的活性，各项污染物出水浓度均能 达标（其它条件正常情况下）。超过这一温度范围，出水水质恶化，细菌由生化膜上脱落死亡,水质发黑且严重超标。工厂采用蒸气

7、及热空气两种方法确保31-36C的温度 范围。曝气池中的PH值由纯碱来调节，工艺设计时，前置反硝化段生成部分碱供硝化段消 耗，纯碱投加在硝化段进口底部，随着池内污水的湍流，池内PH值得以很好地调节，保证了 微生物生存所需的酸碱度，纯碱投加量视池中 PH 值而定。微生物生长、繁殖条件除温度、 PH值外，还必须有营养物质磷元素，工厂用投加NaH2PO4的方法来补充污水中磷元素的不足, 磷的投加量不宜过大，否则导致池内微生物疯长、脱落，造成池内污泥量过多，增加风机负 荷，浪费动力消耗经测算，磷的投加量为15Kg/日，每天24小时均匀投加。从每天池底排 泥情况看，剩余污泥量尚可。 处理效果污水处理投运

8、几年来,设施（备）运行较为稳定， A-O 工艺运行正常.几年来，各类 污染物处理率逐年好转，出水达标由稳定三级逐步向稳定二级过渡，目前部分指标已达一级 标准。 99 年上半年，部分指标达到或优于二级综合排放标准，见表（2）。处理后的达标污 水部分回用熄焦，部分排入城市污水管网，出水标准执行污水综合排放标准GB8978-1996表 四。（3）后处理曝气池出水送III级气浮设备进一步作除色、除氰处理以达到更好的排放水质.（4）污泥处理I、II、III级气浮的浮渣、气浮槽底沉积的焦油以及曝气池所排剩余污泥，都汇集于 污泥贮槽,再用液下泵送至污泥浓缩池，在污泥浓缩池里,污泥靠重力沉降自然分层，污泥浓缩

9、23天后,撇出上层液体，将含水量99%的污泥排至污泥干化场（144m2）。 在干化场内，一部分水分通过过滤层渗入底部渗管内汇集于窨井中,再与污泥浓缩池撇出的 上层液体一起回到集水井中；一部分水分在晾晒过程中自然蒸发。失去水分的污泥称为干污 泥.干污泥的处理是运至工厂的煤场配煤焚烧。干污泥年产量约为5吨。（5）污水处理工艺流程示意图三、经验教训和存在问题酚氰废水是焦化行业较难处理的 一种废水，对此,国内外研究、探索出了多种处理方法， 但鲜有成功的范例。为此，工厂在广泛比较的基础上采用了A一O生物膜加三级气浮”的污水处理工艺。从近几年的运行情况及分析数据看，工厂污水处理运行较为 成功。参考焦化环保

10、简报95。3，工厂正常生产情况下，污水处理出水中各项指标处理 率及排放浓度均优于国内同行业厂家的污水处理。因此，就工厂的情况，本人认为，处理好 焦化污水可以从以下几点着手:（1）要从源头抓起，有效控制污染源的质和量，确保其稳定 有序地排放。（2）强化生产过程控制，积极提倡清洁生产，减轻末端治理的负担.在生产过程 中要严格执行各项管理制度，制止“三违”现象，避免高浓度重污染的非正常污水排入污水处 理。（3）重视预处理,降低污水中各污染物浓度，以免对生化曝气池产生冲击，确保生化处 理正常运行.（4）大力挖潜，降低出水各项指标，减少浪费和成本消耗；从现有工艺入手，向管理要效益。目前，工厂污水处理成本

11、仅为2.6元 /吨废水.焦化厂AO生物膜加三级气浮的污水处理工艺运行得较为成功各项出水指标完全达 到或优于市环保局规定的污水综合排放标准GB8978-1996表四中三级标准.如何进一步出水中氨氮含量、稳定出水水质，仍然是工厂污水处理今后一段时期内的主 要任务。附99年16月份工厂污水处理月平均数据统计（表2）一 二 三 四 五 六挥发酚 进水 105 157 123 144 120 122出水 0.13 0.16 0。4 0.07 0.06 0.07去除率 99.9% 99。9 99.7 99。9% 99。9 99。9氰化物 进水 3。32 3。23 2.3 3.84 3。43 2.7出水 0

12、.34 0.39 0.35 0.37 0。13 0.11去除率 90 88 85% 90.4 96% 96%氨氮 进水 118 200 141 150 114 133出水 73 87 85 66.6 33 28。8去除率 38% 56.5% 40 55。6 71 78.3%CODcr 进水 1065 1382 1156 1273 1105 1133出水 169 212 210 201 197 163去除率 84 85% 82% 84。2 82。3 85。6焦化厂酚氰污水处理新工艺及其应用李增强 1，葛 平 1,董廷凯 2(1 济南济钢设计院，山东 济南250101；2 济南钢铁集团总公司 工程

13、管理部，山东 济南 250101)摘 要：由于焦化厂酚氰污水中CODcr、焦油类、酚氰、N% N等污染物的含量 高，而传统的处理工艺处理后水的各项污染物达不到排放标准，为此提出了CAF 气浮除油-萃取-蒸氨-缺氧-好氧的污水综合处理新工艺，在治理污染的同时回收 了焦油、粗笨酚、氨水等化工产品。应用表明,酚氰污水经新工艺处理后，出水 完全可以达标排放或回收利用。关键词：酚氰污水;污染物；污水处理；CAF气浮除油中图分类号：X784文献标识码：A文章编号：10044620(2006) 020037-02New Treatment Technology of Hydroxybenzene andCy

14、anogen Waste Water from Coke Plant and Its ApplicationLI Zengqiang1， GE Ping1， DONG Tingkai2(1 Jinan Jigang Design Institute ， Jinan 250101, China；2 The Project Management Department of Jinan Iron and Steel Group Corporation ， Jinan 250101 ，China)Abstract： Because of high contents of the pollutants

15、such as CODcr, tar, phenolcyanogen， NH3-N etc， the every pollutant of the water which is dealt with by traditional treatment process doesnt reach the demand of the discharge standard。 Therefore the new technology of waste water treatment is put forward, that is， CAF airfloating deoiling-extractingdi

16、stilling ammoniaanoxic-oxic process， the pollution is controlled， at the same time， the tar crude phenol and ammonia water etc are reclaimed. Applications show that the water dealt with by new technology can reach the demands of the standard completely or be reused。Key words： phenolcyanogen waste-wa

17、ter; pollutant； waste-water disposal； CAF airfloating deoiling冶金工业焦化厂主要是向炼铁、炼钢、轧钢等生产厂提供焦炭和煤气，同时 回收了焦油、苯、酚等多种化工原料。焦炉煤气在脱萘、脱硫、除氨、终冷和脱 苯净化过程中，各工序均产生一些含酚、氰、氨氮的废水酚氰污水。国内大 多数焦化厂酚氰污水处理采用好氧生化处理法，酚氰污水微生物处理段处理效果 不好，其主要原因是污水中的有机污染物多为高分子环状类有机物，这些有机物 不容易被好氧性微生物所降解，出水NH-N、COD等不能达到钢铁企业钢铁工3 业水污染物排放标准（简称标准）的要求，并且污水处

18、理成本高、运行管理繁 琐、处理后的水外排易造成环境污染.为此，开发了一种酚氰污水综合处理的新 方法.1焦化酚氰污水的基本情况以某钢铁公司4座42孔焦炉为例，各排放点产生的酚氰污水的水量、水质 现场实测指标见表1.表1各排放点酚氰污水水量、水质监测分析化验结果污水名称pH值污水成分/mg。L-1水量/m3.h1酚氰NHN3硫化物油COD剩余氨水9。51587。 4336.02990.4462.4105。59310.122。0粗苯分离水8.6138.4350.0380.8464.013。37452。 02。5精本分离水1。012。740。016。078.4717.61。5焦油精制分离水9。5330

19、7.21000.01464.0264。025024.02。0刷车台污水7。523。560.061。640。055。2920。00。3煤气水封冷凝水8.2198。5170.0403.2832。062.62696.02。02酚氰污水处理新工艺选择对焦化厂酚氰污水各污染物的特性及去除方法综合分析如下:焦油类:在预处理中采用CAF涡凹气浮系统，可使油类去除率达90%以上，同时污水中的SS、CODcr等也可得到一定程度的去除。酚：焦化厂酚氰污水中的酚主要是苯酚，且含量较高。根据其在不同溶剂中溶解度相差很大的特性，适宜的处理方法为连续高效复合溶剂萃取法.某钢铁公 司焦化厂高浓度含酚污水（浓度约2000mg

20、/L）采用此方法，一级脱酚效率均在 95%以上,现已成功运行了5年多，效果良好。氨氮：酚氰污水采用单一的活性污泥法生化处理工艺，对氨氮的降解效果不 佳。设蒸氨塔对其进行预处理,氨氮的去除率达到了90%以上.再经过缺氧好 氧（A/0）生物脱氮处理工艺，处理后的水N%-N含量小于15mg/L,达到标准一级 限值的规定。济南钢铁集团总公司（简称济钢）焦化厂的高浓度氨水蒸氨工序采 用导热油蒸氨减少了外排污水量，最后经过缺氧一好氧（A/O）生物脱氮处理工 艺对污水进行处理，取得良好效果。CODcr: 般活性污泥法出水的CODcr较难达标。主要原因是焦化酚氰污水中 CODcr的成分较复杂，如喹啉、异喹啉、

21、吡啶、联苯、咔唑等是好氧微生物菌难 以降解的有机物。而生物脱氮的缺氧好氧工艺技术,在缺氧段细菌微生物主要 是兼性异养菌和部分厌氧菌，这些微生物能够使高分子链、多苯环类有机物外主 要有断链和开环的作用，将污水中高分子复杂有机物分解为脂肪类有机物，为后 序的好氧降解创造条件。缺氧-好氧二过程既可完成氨氮的转化降解，又可高 效去除水中复杂的CODcr成分，达到对氨氮、CODcr同时去除的目的。综合以上 因素，工程设计选择的新工艺流程见图1.图1 污水处理工艺流程3污水处理新工艺技术应用焦化厂酚氰污水先进入CAF涡凹气浮除油处理系统，去除并回收大部分焦油, 再进萃取塔回收苯酚类化工产品。除油脱酚后的废

22、水进入pH值调节池加碱调pH 值不小于 10，然后送入蒸氨塔蒸氨，回收氨水。除油、脱酚、蒸氨后的废水再 进行pH值调节，加酸调节pH值在6.0一8。0,进入缺氧一好氧池组成的微生物 处理系统，降解处理剩余的CODcr、酚氰、氨氮等污染物，再经高效斜板沉淀澄 清处理后达标排放或回用。各污水处理工序机理及效果如下：（1）除油：酚氰污水中焦油含量较高，生化处理系统对进水焦油的含量要 求较高，采用CAF涡凹气浮除油装置，油的去除率可达90%以上,能保证除油后 的焦油含量在10mg/L左右，同时CODcr、SS也可得到一定程度的去除。CAF是 国外高效先进的除油设备，主要的工作机理是利用空气管底部空气扩

23、散叶轮的高 速旋转产生真空区，空气管不断供给空气,微气泡大量产生，并螺旋地上升到水 面，经现场使用达到了高效气浮除油的效果.该装置具有结构简单、操作方便、 能耗低、占地少、去除效率高等优点。（2）萃取系统:利用苯酚在水和有机溶剂中的溶解度不同，将苯酚从废水转 入有机溶剂,预处理后的废水用泵送入萃取塔，同时向塔中加入萃取剂，两液相 逆流振动充分混合，使废水中的酚快速转入溶剂内，然后萃取液上升到萃取塔顶 进入碱洗塔反萃，溶剂得以再生循环使用。济钢焦化酚氰污水在一级萃取脱酚效 率达到了 90以上。（3）蒸氨系统：当废水呈碱性时，氨氮在水中以游离态NH3的形式存在，随 pH值增高，NH3所占比例增大，

24、考虑到运行成本，pH值现场设定为10。除油、脱 酚后含NH3 N废水从塔顶进入蒸氨塔，塔底高温导热油管道将废水中的NH3蒸出, NH3 经冷凝后回收液氨。（4）缺氧池:缺氧池内溶解氧值控制在 0.20.35mg/L 之间时，兼性异养菌、 部分厌氧菌大量存在,微生物中钟虫占主要优势。对废水中大分子复杂有机物进 行酸化降解，使原本难以被好氧微生物降解的有机物变为易降解的脂肪族有机物, 为污水的好氧处理创造良好的条件，同时还有较好的脱氮效果。在兼性脱氮菌的 作用下，利用污水中有机碳化物作为氢供体，将废水中的N3-、NO2-还原成 排出,化学反应机理如下：2N0-+6HN +2H0+20H-2 2 2

25、/异化反硝化 NO 2H O 2OHNO 前言：焦化污水又称酚氰废水，其中除了含有大量的酚、氰、氨氮外，还有少量的如吲哚、苯并芘（a）、 萘、茚等,这些微量有机物中有的已被确认为致癌物质，且不易被生物降解，这种高浓度有毒废水正 是焦化厂污水处理的重点.一、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

26、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： （84孑L/日）污染源水量(m3/h)水质酚(mg/l)氰(mg/l)氨氮(mg/l)C0Dcr(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/d407010301500020000500012000生活污水3411HHHOI500II为进水量的1/4）。新焦炉投产后对NH3N的去除效果见图8。 J口仙皿2

27、哼严口詔.戶口舄/叱取曲E DDIr I rC10如用 I4（Jd開8新汨炉投产后中试乘统时MirW的去除效果在NH3-N高负荷冲击下，中试系统出水氨氮平均浓度为181 mg/L,平均去除率78-8%,这说明该系统对氨氮的去 除效果较稳定，抗冲击能力强.24处理效果比较表2为焦化厂现有酚氰废水处理系统（加1倍左右稀释水）与采用新工艺即物化预处理/生化/MBR工艺的中试 系统（基本未加稀释水）对主要污染物（COD、氨氮）的去除效果.衣2新俵炉投产前后黙化J -乌巾试系缆进出水也较H新焦炉投产神正常生产阶囲新焦炉投产匚（调式阶段J华化心试1 iAPtCOLNT址水丄3 t*J73 2064 724

28、4 710E44J俩2561S 4诉石RfNH/N)/平曲谨胪27ft2HI俩T纲烛3313LKL丿;険去心KE-095.2fi).2TKE连I）焦隹广现村工艺址鯉这荷向生化塞统加入I估左甫稀释水J!试处対装运行中未in稀#牝仅b:新庙炉找和1的闊试 阶段水頑秋 c惡劣时Jll a少颦纓冲水;囚焦41J fit理乘统的进水乗样测淀】从训疔也内敢水：啪试靈统的竝水直接从竣水来水慨逍接入“241 COD去除效果比较新焦炉投产前（图9）,中试系统在不加稀释水的情况下，p（COD）出水平均98 mg/L，去除率为96-9%。同期，焦 化厂处理系统加1倍左右稀释水，出水148 mg/L，去除率953%。

29、新焦炉调试期间（图10），焦化厂处理系统出水 p（COD）平均升至689 mg/L，去除率854%,中试系统出水256 mg/L，去除率94（%,效果明显好于前者。新焦炉调试期间，中试系统生化处理出水的p（COD）浓度平均为375 mg/L （图11），已经明显低于同期焦化 厂系统最终出水的p （COD）平均浓度689 mg/L，其后再经MBR,COD又有一定降低（至256 mg/L），由此亦可见 物化预处理和MBR对COD的处理效果有较大程度地提高.阳9和骗w严阙f豚统q屮时询村伽 士隐效屋比佗7JliOnt)l!O5i)l：()4CJi：02Cj|：i：.iiniioI 乘址止水III!M

30、 3d 朋 X:i.d閑10祈煤炉戰广R J处用五统|冲试岳统知3、启除效采比代1测|r询-1空山 120(；II讪8000(11)-Cl)I)J理察统阳朮汀|21-御II新恥炉樽严后训试阶用体统卜试疥统岀釈口山出代242氨氮去除效果比较新焦炉投产前（图12）,中试系统氨氮出水平均13 mg/L，去除率为95-2%，同期焦化厂处理系统出水33 mg/L，去 除率88-0%。新焦炉调试期间（图13）,焦化厂处理系统出水氨氮平均268 mg/L，去除率60-2%,中试系统出水 181 mg/L,去除率7888%,可见中试系统处理效果均好于焦化厂原有工艺，且抗污染物的冲击负荷能力明显增强。一 一二匚

31、二亠 7“一 Z二祈爲炉投产前.1处沖厳饥与业试聚统MtfDI去隐效较15110 r-詁匸二迂！二Z-二511(打业理系址进XKI毬理垂境出水才ii屮#丄上.“(I Ii:-川育竝III 10 II) ；141：-讥I團也 新焦炉投产hi.处沖泵统訓辭址NH护去除敦汉比较3结论1）采用物化预处理/生物系统/MBR工艺中试装置处理焦化废水，能有效去除焦化废水中的各类污染物，对COD、 NH3N的去除效率较传统工艺处理系统有显著提高；中试系统出水COD、NH3N含量较大程度地低于同期焦 化厂现有处理系统的出水含量。2）物化预处理可以缓冲和减轻废水污染物负荷的冲击，使部分有机物被降解并提高废水的可生

32、化性，从而提 高了整个工艺的处理效率；膜生物反应器（MBR）可截留绝大部分悬浮物和可溶性大分子污染物，出水清澈、水 质较好;整个处理系统耐冲击能力强，处理效果稳定。3）该工艺可根据各焦化厂的实际情况和具体要求，对物化预处理单元进行灵活组合生物处理系统不需要外加 稀释水，实现了废水减量化的目标，可大幅度减少废水外排。4）新工艺简单易行，运行成本较低。与常规生化处理/后混凝工艺比较，处理每立方米废水的成本略有降低（12 元/t）。5）中试结果证明，物化预处理/生物处理/MBR工艺是焦化废水深度处理和回用的一条可行的技术路线在正常 生产情况下，处理后的酚氰废水可以达标排放，由于水质较好,可直接用于高

33、炉冲渣、熄焦、冲洗地坪、冲厕等， 没有异味和二次污染。6）由于焦化废水的含盐量较高，处理后出水不宜直接用作循环水系统的补充水等，但该工艺处理后的水可直接进 入反渗透膜装置，脱盐后再回用于循环冷却水系统或锅炉用水,最终实现焦化废水零排放的目标，在焦化废水处理 领域具有广阔的应用前景。参考文献1 张能一，唐秀华。我国焦化废水的水质特点及其处理方法J。净水技术,2005, 24(2): 4247.2 钱易，文一波焦化废水中难降解有机物去除的研究J 环境科学研究，1992, 5 (2) :1-9。:3 任源,韦朝海，吴超飞，等生物流化床A/O工艺处理焦化废水过程中有机组分的GC/MS分析J。环境科学学报， 2006,11(11):17851791.4 杨元林高浓度焦化废水处理工艺探讨J。机械管理开发，2001 (4):41-42。:5 尹君贤，张一红焦化废水零排放的可能性探讨J 燃料与化工，2004,35(6)： 4143.6 马雁林。焦化废水生物脱氮处理开工调试J。给水排水，2000,26(12) :5053o:7史晓燕，肖波，杨家宽，等焦化废水处理技术的发展J。环境技术,2003(6)： 4448.:8 孙亮,李文英。固定化膜生物反应器处理焦化废水的运行特性J 中国给水排水，2008, 24