鞍钢化工焦化二级生化处理水深度处理技术方案.doc

鞍钢化工焦化二级生化废水深度解决实验报告
焦化废水在煤高温裂解得到焦炭和煤气,在回收焦油等副产品的过程中产生的。焦化废水的成分比较复杂,具有较高浓度的各类有机、无机污染物。其中涉及酚类化合物,氨氮以及许多生物难以降解的多环芳烃和杂环化合物。如吲哚、萘、喹啉等,对环境危害较大,是一种难解决的工业废水。使用传统的二级生物解决仍对焦化废水中COD和色度的去除不抱负,不能达标排放，给水环境带来严重污染。为了实现达标排放和回用，我们新源公司采用絮凝、吸附、氧化组合新工艺对二级生化废水进行深度解决，可以有效大幅减少焦化废水生化出水中的色度和COD并在去除酚、氰化物、油和氨氮方面效果十分显著。并使出水达成国家颁布的污水综合排放标准（GB8978-1996）及辽宁省地方标准（DB21/1627-2023）一级指标规定标准:色度40倍;COD为50mg/L。
混凝吸附法深度解决焦化二级生化废水实验方案
一、现状：
通过我们在化工焦化厂连续一个月的观测、取样分析和实验比较（详见一个月原水水质表-1），目前通过二级生化解决的废水COD仍在100 ~340、氰化物在3.25~7.35、氨氮在5.6~9.8、酚在0.06~0.14、油在0.86~4.6之间，详见原水水质分析，不难看出二级生化废水波动很大，为我们带来很大困难，我们需要随水质波动变化指标不断调节复合絮凝剂和加入量。
表-1鞍钢化工焦化废水原水检查报告
时间2023-10-1单位mg/L
日期
酚
氰
COD
氨氮
PH
油
悬浮物
碱度
硝酸盐
亚硝酸盐
10.1
1.0
1.4
124
7
6-7
4.1
52
450.36
—
—
10.2
12.0
1.6
128
2.8
6-7
2.9
—
550.4
—
—
10.3
14.0
1.4
140
5.6
6-7
3.2
—
500.4
—
—
10.4
12.0
1.35
116
2.8
6-7
3.0
—
400.32
—
—
10.5
1.0
1.35
112
5.6
6-7
2.8
—
550.4
—
—
10.6
无检查结果
10.7
0.09
3.0
148
5.6
6-7
1.96
45
750.6
33.06
1.3
10.8
0.07
5.0
114
4.2
6-7
2.24
50
700.56
31.94
1.06
10.9
0.08
2.4
108
8.41
6-7
4.2
55
300.24
24.66
0.25
10.10
0.08
2.55
148
7.01
6-7
3.6
45
—
27.46
0.46
10.11
0.06
2.50
140
7.01
—
4.4
—
—
—
—
10.12
0.05
1.95
100
1.40
—
3.40
—
—
—
—
10.13
0.10
2.45
168
1.40
—
3.2
—
—
—
—
10.14
0.07
3.25
148
5.60
—
0.86
—
—
—
—
10.15

10.16

10.17
0.11
5.35
148
7.01
—
3.0

10.18
0.07
5.60
192
5.60
—
1.82

10.19
0.13
7.35
260
5.60
—
1.74

10.20
0.07
5.95
300
8.41
—
3.1

10.21
0.07
6.95
344
5.60
—
1.60

10.22

10.23

10.24
0.14
5.45
248
7.01
—
1.36

10.25
0.06
4.65
180
9.81
—
4.6

10.26
0.05
4.55
156
9.81
—
3.80

10.27
0.05
3.75
132
7.01
—
2.5

10.28
0.04
3.75
136
5.60
—
1.90

10.29

10.30

10.31
0.05
2.25
100
5.60
—
3.70

二、混凝吸附脱色实验环节：
本实验混凝脱色选用聚合氯化铝(PAC)、SS-1和聚合硫酸铝铁(PAFS)等多种絮凝剂复合药剂，并配置美国LAKOS固液分离装置对混凝沉淀物进行分离;吸附脱色选用果核活性炭吸附剂，然后进入先进活性炭填料曝气流化吸附塔;为保证吸附塔出水进一步达标最后进入一套碳纤维低压膜装置。对絮凝、吸附和低压膜三种工艺进行了组合解决二级焦化废水生化水使出水中的色度和COD大幅减少，达成排放、回用标准。
下面对三种工艺实验分别叙述如下：
2.1、混凝脱色实验
一方面运用单因素分析法对SS-1和聚合氯化铝(PAC)进行了实验,拟定了去除效果最优时三种絮凝剂的投加条件分别为:SS-1,投加量450mg/L、pH值6、温度30℃、搅拌速度为900r/min;助凝剂PAM投加量5mg/L;聚合氯化铝,投加量400mg/L、pH值8、温度25℃、助凝剂PAM投加量5mg/L。实验结果表白:SS-1、聚合氯化铝(PAC)对色度的去除率分别在30%左右、63%左右、44%左右;对COD的去除率分别在28%左右、38%左右、24%左右。运用正交实验分析法对聚合硫酸铝铁(PAFS)进行实验,拟定了最佳实验条件为投加量300mg/L、pH为9、温度45℃、Al/Fe配比1:2,助凝剂PAM的投加量为5mg/L,实验结果表白PAFS对色度和COD的去除率分别在65%左右和34%左右。
2.2、吸附脱色实验
焦化废水经预解决和生化解决后废水中的COD、氨氮、色度等浓度都有极大的减少，但仍然不能满足出水指标，则需要进一步深度解决。有效去除二级生化废水剩余酚、氰化物、氨氮还需采用吸附工艺。
吸附作用是指各种气体、蒸汽、以及溶液里的溶质被吸附着固体或液体物体表面上的作用。吸附法解决废水，是运用多孔性吸附剂活性炭、焦粉、粉煤灰、分子筛等、吸附废水中的一种或几种溶质，使废水得到净化。
运用单因素分析法对活性炭吸附剂进行实验,拟定了去除效果最佳时吸附剂的投加条件分别为:活性炭,投加量15g/L、温度10℃、pH值4、吸附时间40min。实验结果表白:活性炭吸附剂对色度的去除率分别为39%左右、31%左右;对COD的去除率分别为20%左右、17%左右。
我们在实验室进行了各种活性炭深度解决焦化废水静态实验研究结果表白：在不同工艺得到的活性炭中，果壳炭对焦化废水的解决效果最为抱负。本实验采用对通过生化解决的鞍钢化工总厂焦化废水进行了静态和连续动态吸附的深度解决实验研究，探索吸附过程的重要影响因素，优化了吸附过程的工艺条件。对吸附前、吸附后的活性炭表面存在的有机物种类差异进行了FT-IR反射红外线表征比较，同时还研究了吸附前和吸附饱和后的活性炭的性能影响。
同时还进行活性炭在线蒸汽再生、循环运用的实验，经脱水蒸汽再生的活性炭可反复使用3~4次，从而减少活性炭吸附使用成本。
2.3、低压膜吸附脱色超滤实验
低压膜是实现超滤吸附使二次生化水回用的关键技术，在前面絮凝、吸附的基础上在吸附塔后配置一套碳纤维低压膜超滤系统，低压膜过滤精度为1-2μm，对废水中COD、氨氮、氰化物和色度有很大去除能力，可以保证出水达标排放并实现回用规定。由于低压膜前置混凝、吸附的预解决工艺，大大减轻了对低压膜超滤吸附承担。每8小时对低压膜进行一次等静压气体反冲洗，即可重新投入运营，克服了膜解决收得率低需频繁反冲洗的普遍问题，真正发挥低压膜在系统中超滤的关键作用。

三、实验检查方法
3.1实验设备
新源公司自行设计制造的移动式+2吨焦化废水深度解决现场实验装置（15m×6m×4m），设备功率20kw。
3.2实验材料
废水来源：所用废水取自鞍钢焦化经生化解决的焦化废水（以下简称原水）。
原水的水质指标如表1所示。时间2023-10-1—2023-12-10计三十天平均值
3.3检查设备及试剂
鞍钢化工厂化验室设备及试剂。
3.4实验参与人员
甲方：鞍钢化工焦化厂刘汉锐、化验室王利明、隋丽等六人。
乙方：新源水解决公司赵振良、王新、祝书魁和杨香敏等六人。
四、运营成本分析
整个深度解决系统运营成本见表2—1
表2—1运营费用一览表
序号
项目
装置
使用量
消花费用（元）
吨水费用（元/吨）
备注
1
电费
所有装置
196kwh
251.6
0.33

3
人工
所有装置
1人×12天
600
1.00

4
药剂
所有装置

2.27

5
膜芯
低压膜

0.28

6
活性炭
流化塔

055

7
其它

0.20

8
合计 4.63元/吨
五、结论
我们将设计制造的2吨实验装置在鞍钢化工厂通过二次不间断的14天连续实验掌握了大量的数据，对工艺设备进行考核，调节工艺参数更趋于完善，实验结果是不管原水如何波动，我们都可以稳定的调节出水指标达成排放标准。结论是混凝吸附+低压膜法对二次生化焦化废水中污染物具有显著的吸附、脱除和过滤效果。
研究了活性炭吸附解决焦化废水过程的重要影响因素，表白活性炭的投加量、活性炭粒径、废水的初始pH值以及吸附接触时间都对解决效果有一定的影响，其中尤以废水的初始pH值对解决效果影响最为显著，提高废水的酸度有助于活性炭吸附效果的提高。
连续动态实验表白在混凝、絮凝和沉淀与解决的基础上采用活性炭吸附和低压膜超滤吸附解决后的焦化废水，其色度、COD、氨氮、油、酚和氰化物得到了有效脱除。解决装置经300h的连续运营，废水出水COD≤50mg/L（COD最低16mg/l），氨氮、色度、氰化物和酚去除率达90％以上，深度解决后的废水达成公司回用水质规定。装置连续运营效果稳定、良好。
六、工艺流程
二次生化废水
混凝脱色
絮凝沉淀
活性炭吸取塔+曝气
活性炭吸附+脱色
低压膜吸附、过滤
活性炭离心脱水解决
活性炭蒸汽脱附再生
深度解决水达标排放
活性炭颗粒干燥解决

气力输送
气力输送
七、下一步设想
为了进一步减少运营成本，树立循环经济思想，我们希望在此后的实验中变活性炭吸附为焦粉吸附，运用焦化厂的中间产品焦粉进行废水的吸附、脱色解决，吸附饱和后焦粉可再回到生产环节中再运用。
目前，国内的焦化厂大多采用活性污泥生化法对该类废水进行解决但解决后的出水色度、COD和NH3-N等污染物很难同时达成国家颁布的污水综合排放标准（GB8978-1996）及辽宁省地方标准（DB21/1627-2023）一级指标规定。据调查国内钢铁公司除宝钢采用了活性炭对其进行深度吸附的二次解决外，其他大部分焦化公司均未对该外排水作进一步解决。用活性炭吸附解决一级生化解决后的焦化废水虽然在技术上完全可行，但由于活性炭自身的价格比较昂贵，并且废水量经常较大，使得活性炭用量很大，废水解决运营成本非常高。即便对饱和活性炭进行新的污水排放问题。因此，活性炭吸附法在工业实际应用中受到了很大的限制。
钢铁冶炼公司焦化过程所生产的焦粉，具有类似活性炭的物化性质，且作为还原剂大量用于铁矿石的烧结过程。因此，假如能用焦粉代替活性炭用于钢铁公司焦化废水的吸附深度解决，是解决后的废水达成工业回用水质规定，吸附饱和后的焦粉不经再生而直接用于烧结生产，则可同时实现钢铁公司焦化废水达标再运用与吸附饱和焦粉内部回用的循环经济发展目的。
八、附表
鞍钢化工焦化废水（三期生物脱氮混凝井出水）深度解决检查报告
表二时间2023-10-14单位mg/L
日期
酚
氰
COD
氨氮
pH
油
备注
10.14
0.05
0.35
28
2.80
—
1.04

去除率％
28.57
89.23
81.08
50.00

超原

10.17
0.07
0.35
16
2.80
—
2.0

去除率％
36.36
93.46
89.19
60.06

33.33

10.18
0.03
0.30
16
4.20
—
1.75

去除率％
57.14
94.64
91.67
25.00

3.85

10.19
0.04
0.25
44
2.80
—
1.35

去除率％
69.23
96.59
83.08
50.00

22.41

10.20
0.03
0.30
80
0
—
1.45

去除率％
57.14
94.96
73.33
—

53.22

10.21
0.03
0.35
88
2.80
—
0.88

去除率％
57.14
94.96
74.42
50.00

45.00

10.24
0.03
0.25
68
4.20
—
1.45

去除率％
78.57
95.41
72.58
40.09

超原

10.25
0.02
0.25
56
4.20
—
0.95

鞍钢化工焦化废水（三期生物脱氮混凝井出水）深度解决检查报告
表三化验时间2023-11-24（星期六、星期日休息）单位mg/L
日期/原水/深度解决水
酚
氰化物
油
COD
氨氮
备注
11.24原水
0.04
0.65
2.40
120
1.40

11.24解决水
0.01
0.10
0.29
36
未检出

去除率％
75.00
84.62
87.92
70.00
100

11.25原水
0.04
1.0
2.40
104
9.81

11.25解决水
0.03
0.10
0.06
16
未检出

去除率％
25.00
90.00
97.50
84.62
100

11.28原水
0.03
0.55
1.40
80
2.80

11.28解决水
未检出
0.10
0.60
40
未检出

去除率％
100
81.82
57.14
50
100

11.29原水
0.04
0.95
1.40
124
5.60

11.29解决水
0.01
0.10
0.85
44
未检出

去除率％
75
89.47
39.28
64.52
100

11.30原水
0.05
1.25
1.80
100
4.20

11.30解决水
0.01
0.15
0.60
40
未检出

去除率％
80
88
66.67
60
100