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焦化废水深度处理回用技术的创新与实践

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焦化废水在煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生,含有大量芳香族、杂环类等难降解有机物以及氨氮、氰化物、硫化物等无机污染物,对水环境安全构成严重威胁。2012年以前,对焦化废水普遍采用二级处理方法,即预处理除油和悬浮物,生化处理去除COD和氨氮,处理后的废水允许达标排放或用于湿法熄焦。2012 年,国家环保部颁布了《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171—2012),代替《钢铁工业物排放标准》(GB 13456—1992)中对焦化废水的相关规定。新标准不但对废水中的COD、氨氮、悬浮物、挥发酚、氰化物等已有指标提出了更为严格的要求,而且增加了总氮、总磷、硫化物等新排放指标,并对吨焦排水量提出了明确限制,规定单位产品基准排水量为0.4 m3/t。

从目前焦化行业的废水处理现状来看,绝大多数企业难以达到新标准规定的污染物排放浓度要求,其中COD和总氮的处理难度尤为突出,加上吨焦排水量的严格限制,依靠现有工艺几乎不可能达标。另外,近年来许多焦化企业为实现能源的综合利用大力发展干熄焦技术,几乎不再需要熄焦用水,这就使得原来用于湿法熄焦的焦化废水必须寻求新的出路。

另一方面,焦化企业在生产过程中需要消耗大量以新鲜水为来源的循环冷却水,新水指标不足也成为制约企业发展的瓶颈。为解决焦化企业新水不够用、废水无处排的难题,开发出稳定可靠的废水深度处理回用技术,实现焦化废水的资源化回收利用,成为当前众多焦化企业的迫切需求。

1、研发进展

笔者所在公司自2010 年开始研发焦化废水深度处理回用技术,深入调研了焦化企业各股废水的来源分布和水质特性,分析现有工艺处理过程中存在的问题,通过大量实验室试验,研究可行的预处理、生化处理和脱盐工艺,分别在宣化钢铁集团有限责任公司焦化厂和迁安中化煤化工有限责任公司进行了2 m3/h 和10 m3/h 的现场中试,实地考察全套深度处理回用技术的有效性、经济性和耐冲击性,摸索各个工艺单元的工艺参数和控制指标,为工程设计和调试运行积累了第一手资料。依靠自主研发的工艺技术,在工程应用方面做出一些探索性的尝试,积累了一些技术应用和运营管理方面的实践经验。

2、应用案例

笔者选取了3个典型案例,简要介绍焦化废水深度处理回用技术在工程应用方面的技术创新和实践经验。

2.1 案例一:生化后深度处理,直接回用

2.1.1 项目概况:项目名称:迁安中化煤化工有限责任公司废水深度处理回用项目。设计规模:生化后的焦化废水220 m3/h;循环排污水350 m3/h。原有工艺:隔油→气浮→O/A/O→混凝沉淀。业主要求:产水直接回用作循环水补水,回收率≥80%。

2.1.2 处理工艺:根据循环排污水水质较好、焦化废水水质较差的特点,采用两条工艺路线分别处理,既相互独立又有交叉,将循环排系统的浓水并入焦化废水处理系统,提高了系统整体的净水回收率。

焦化废水深度处理回用技术的创新与实践

循环排污水经调节、澄清、过滤处理后,采用频繁倒极电渗析(EDR)脱盐,产水进入回用水池作为循环水系统补水,浓水并入焦化废水深度处理系统进行二次回收。经过生化处理后的焦化废水超越原有工艺的混凝沉淀单元,直接进入焦化废水深度处理系统,经氧化、絮凝、沉淀、过滤处理后,进入由EDR、超滤和反渗透(RO)组成的工艺单元,RO产水进入回用水池作为循环水系统补水,RO 浓水回流至预脱盐EDR 前端进行二次回收,预脱盐EDR 排出的系统浓水输送至首钢迁钢公司和矿业公司,用于转炉焖渣和烧结拌料。系统排泥经离心脱水处理后,外运至烧结料场配料。至此,迁安中化公司的废水在钢铁联合企业内部实现了“零排放”。

2.1.3 处理效果:水厂自2013年10月全线通水以来,已平稳运行超过3年,回用水水质优于国家标准,完全达到业主规定的设计标准。焦化废水深度处理系统主要控制的8项进出水水质指标如表1所示。

焦化废水深度处理回用技术的创新与实践

水厂投产以来,循环排污水系统与焦化废水系统的平均净水回收率保持在84%左右,2015 年4个季度的日平均进水量、产水量与回收率的统计结果如图2所示。

焦化废水深度处理回用技术的创新与实践

由图2可见,凭借深度处理回用水厂的稳定运行,迁安中化公司2015 年减少向环境排放废水405.3万m3,并从中回收优质工业水344.2万m3,以4元/m3 的工业格计算,全年节省新水费用1 376.8万元,取得了良好的环境效益和经济效益。

2.1.4 创新与经验:(1)对于已有生化处理系统的钢铁联合企业焦化厂,废水经过深度处理,产水直接回用于循环水系统,浓水和在钢铁联合企业内部消化,既摆脱了废水无处排的困境,又实现了废水资源化,部分解决了新水不够用的难题。(2)根据循环排污水和焦化废水的水质水量特点,采用分别处理、局部交叉的工艺路线,既提高了系统整体的净水回收率,又降低了工程投资和运行费用,技术经济性能优异。(3)在国内首次将电渗析应用于焦化废水深度处理,与反渗透耦合,形成优势互补的组合脱盐工艺,有效解决了反渗透膜易污染结垢的难题,净水回收率高,浓水水质水量可控,能长期稳定运行。(4)在运营管理过程中,加强来水水质波动的监控,制定快速合理的应急预案,优化加药、排泥、反洗、电流、电压等工艺参数的控制,创造了自验收投产以来无一次故障停机的平稳运行记录。

2.2 案例二:原系统升级改造,间接回用

2.2.1 项目概况项目名称:攀枝花盘江煤焦化有限公司焦化废水处理项目。设计规模:蒸氨废水120 m3/h。原有工艺:隔油→气浮→A2/O3→混凝沉淀。业主要求:委托第三方运营,通过局部改造提高现有系统处理效果,出水污染物排放限值达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB 16171—2012)中4.1.5条款高炉冲渣水质指标要求,用于渣场浇渣。

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编辑:李丹

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