焦化废水处理工艺综述（通用6篇）
焦化废水处理工艺综述 篇1
引言
南京钢铁联合有限公司 (以下简称“南钢”) 炼铁新厂焦化车间2×55孔焦炉, 进水设计值为50 m3/h, 出水设计值为100 m3/h。在生化水处理驯化、调试、改造和运行管理过程中, 积累了焦化酚氰废水处理的经验, 保证了水处理的稳定运行。
1生化水处理工艺
南钢炼铁新厂焦化生化水处理采用了A (厌氧Anaerobic) -A (缺氧Anoxic) -O (Oxic好氧) 法废水处理工艺。整个系统可分为预处理、生物处理、混凝处理和污泥处理4个部分。
1.1工艺流程
生化水处理工艺流程如图1所示, 其主要特点:把污水中难以生物降解物质、多环芳烃等高分子污染物质在厌氧段得以水解或使多环芳烃开链, 使得在下一处理装置得以降解, 缺氧段在前、好氧段在后。其优点是原污水中的COD为反硝化提供大量有机碳源, 不需再向缺氧段过多投加碳源。
1.2原水水质
生化处理原水主要包括粗苯终冷水、蒸氨废水、生活污水、煤气水封水和焦油污水等, 处理水质相对复杂, 原水水质见表1。
1.3废水预处理
预处理的目的是使生化装置运行稳定、可靠, 针对工艺的特点选用使用效率高、性能稳定的水处理设备, 降低并稳定进入生化A-A-O水处理环节的COD、NH3-N、油、氰等有害物质。
1.3.1 终冷水
终冷塔上下段终冷水用循环泵送机械化澄清槽, 经机械化澄清槽混合、除油, 送蒸氨处理后进生化除油池。
1.3.2 剩余氨水
剩余氨水经加碱蒸氨后, 将剩余氨水中固定铵尽可能转化为挥发氨, 减少剩余氨水中固定铵盐含量, 降低蒸氨废水中NH3-N浓度。同时要兼顾控制废水中氰化物的含量, 防止pH值过高导致氰化物进水含量过高。
1.4生物处理
1.4.1 生物脱氮的原理
生物脱氮是硝化与反硝化反应的应用。硝化 (nitrification) 是指污水处理中, 氨氮在好氧条件下, 通过好氧菌 (亚硝化毛杆菌属和硝化杆菌属) 的作用被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的反应。反硝化 (denitrification) 是在缺氧条件下, 兼性异养菌利用硝化反应所产生的NO2-和NO3-来代替氧进行有机物的氧化分解。
好氧池内进行的生化反应一部分属硝化作用, 硝化作用是指NH3首先被氧化成NO2-, 然后再进一步氧化成NO3-的过程。硝化过程中, NH3-N耗于异化氧化和同化合成的经典公式为:
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反硝化是指氧化态氮, 通常是指NO2-和NO3-被还原为气态的氮 (N2O和N2) 的过程。在NO3-→N2的过程中, 氧化水平较高的氮化合物 (+5价) 被还原为分子氮 (0价) , 与此同时有机基质作为反硝化过程中的电子供体被氧化, 整个反应过程可表示为
2N5O3-+5H2A → N20+2OH-+4H2O+5A-
在缺氧池内又可去除部分有机物, 以减轻好氧生物处理的负荷, 并对大分子有机物有水解作用, 使原难于被好氧微生物所分解的有机物变为较易降解, 从而提高了全系统去除有机物的能力。
目前为大家所公认的从NO3-还原为N2的过程, 由以下4步完成
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1.4.2 运行参数控制要点
整个系统的运行、蒸氨、厌氧、缺氧、好氧、二沉池、混凝沉淀池等工序的运行参数必须通过操作控制在适当的范围, 以利于生化反应的良性循环。
(1) pH值和碱度控制
对于缺氧池, 反硝化反应适宜的pH值7.0～8.0, 此外pH值影响到反硝化最终产物, 当pH超过7.3时, 最终产物为氮气 (N2) , pH低于7.0时最终产物为N2O, pH高于8.0时最终产物将出现NO2-积累。从反硝化反应中可以看到, 与硝化作用相反, 反硝化会使碱度增加。增加的碱度是对硝化段耗去碱度补充的一个来源。
对于好氧池, 硝化反应方程式进一步表明, 硝化反应生成氢离子, 这会影响系统的pH值, 氢离子与HCO3-反应产生CO2。从化学方程式推出, 每硝化1kg (NH3-N) 会失去7.14 kg碱度 (以CaCO3计) , 每还原1 kg (NO3--N) 会产生3.75 kg碱度, 整个水体在脱氮过程中碱度有近半量被消耗。为了维持正常所需pH值7～8, 好氧池内要加入一定量的碱液。
长期分析结果表明, 应严格控制蒸氨来水进水pH值在7.0～8.0, 蒸氨脱出氨盐尽量用蒸氨塔的蒸汽蒸吹出, 而避免通过加碱量增加解决。因为氰化物在碱性状态易固定, 蒸氨pH值偏高的话, 会导致进水氰化物含量高, 容易引起生化出水总氰含量超标。
(2) 温度的控制
温度对反硝化速率的影响似乎比普通废水生物处理的影响更大。反硝化最适宜温度为15～35 °C, 温度低于10°C反硝化速率明显降低。这是因为低温能使反硝化细菌的繁殖速率降低, 也会使菌体代谢速率降低。硝化控制温度25～35 °C是比较适应的, 温度高时, 硝化速度快, 30 °C时硝化速度是17 °C时的一倍。因而硝化-反硝化适宜控制温度为30 °C左右。
(3) 溶解氧 (DO) 的控制
反硝化段硝酸盐还原受溶解氧的限制, 一般认为缺氧段溶解氧应控制在0.5 mg/L以下。虽然氧的存在对反硝化有抑制作用, 但氧的存在对能进行反硝化作用的反硝化菌却是有利的。这类菌为兼性厌氧菌。菌体内的某些酶系统组分只有在有氧时才能合成, 因而在工艺要求上使缺氧段还留有部分分子或原子态氧, 这部分氧主要来自硝酸盐和回流水中, 被利用在悬浮污泥反硝化系统中。在膜法反硝化系统中, 菌周围的微环境的氧分压与大气环境的氧分压是不同的, 即使池内有一定DO, 但膜内层应呈缺氧状态, 为此, 膜法缺氧段溶解氧控制在0.5 mg/L以下时, 不影响反硝化的进行, 所以回流上清液携带的溶解氧在膜法脱氮池内并不影响反硝化反应。
DO是好氧段硝化与否的关键因素之一, 好氧硝化段的DO控制在2～4 mg/L可满足要求。当DO<2 mg/L时, 硝化速率呈下降的趋式。
由于硝化反应曝气时间长, 属延时曝气型, 细菌处于内源代谢时期, 因而在大量充氧的情况下污泥细碎, 易发生污泥膨胀现象, 影响后续处理设备;在好氧池内利用回流污泥适当控制硝化段的溶解氧DO是保持系统正常运行的关键。
(4) 营养源的控制
在活性污泥系统中, 由于微生物细胞是由多种化学成份所组成, 因此其生长繁殖需要有一定比例的营养物质, 污水中营养源除以BOD所代表的含C有机物外还需要一定比例N, P及其它微量元素, 对于焦化酚氰污水, 就缺乏P元素, 而N元素过量, 所以要补充一定P使其平衡, 否则会影响微生物的代谢活动, 降低处理效果或诱发污泥膨胀异常情况发生, 一般认为, 生物对 N、P需求比例为BOD∶N∶P=100∶5∶1, 对焦化废水而言, COD∶BOD=2～3∶1, 为此焦化废水处理要投加一定量的磷盐。
(5) 有毒有害物质控制
凡在污水处理中存在对活性污泥细菌具有抑制和杀害作用的物质都称有毒物质。
对反硝化有毒害影响, 又同反硝化密切相关的因素是NH4+、NO2-以及重金属、H2S等无机物质和氰、酚等有机物质, 它们对细菌的毒害作用或是破坏细菌细胞某些必要的组织, 或是抑制细菌的代谢进程。对反硝化有毒害影响, 又同反硝化密切相关的因素是NH4+、NO2-以及前面提到的几种因素。
A:NO2-累计浓度超过30 mg/L (硝化反应不彻底) 时可抑制反硝化作用。
B:NH4+-N含量在500 mg/L (突变值) 会抑制反硝化作用。
C:另外, 重金属、H2S等无机物质和氰、酚等有机物质, 它们对细菌的毒害作用或是破坏细菌细胞某些必要的组织, 或是抑制细菌的代谢进程。
(6) 悬浮油
混合在废水中的油, 除重油可以靠重力法去除外, 其它种类油可分为浮油, 乳化油, 溶解油等几类, 对于焦化废水, 由于水中含有碱性物质加之生化反应过程中会产生脂肪酸盐等, 这些使油珠表示具有强烈负电性, ξ电位增高, 表面张力降低, 进一步加深油的乳化性质使之难以去除, 一般用气浮方法去除这部分油。流入到生物处理构筑物的污水含油浓度通常在20 mg/L左右, 否则将影响活性污泥和生物膜的正常代谢过程。
1.4.3 化验指标体系
通过运行控制, 新焦化生化逐步制定了一整套完善的化验指标体系, 规定工艺流程各工序必须监测的项目和应控制的最佳运行参数值, 为准确诊断系统提供了科学的依据, 并积累了丰富的操作经验。
1.4.4 混凝处理和污泥脱水
生物处理后, 废水进入二沉池, 通过污泥回水井部分污泥回流至好氧池, 部分进入污泥浓缩池, 二沉池出水经混凝反应池加强混凝沉淀的处理效果, 最终处理后废水进入活性碳装置进行有效处理, 确保废水生化废水出水稳定达到一级排放标准。
该工艺二沉池污泥回流井和混凝沉淀池产生剩余污泥, 通过污泥浓缩池浓缩后, 用泵提升进入压滤机进行脱水。生化污泥泥饼送煤场, 最终同煤混合装入焦炉焙烧。
2运行中存在问题
生化水处理系统自通过国家环保总局环保“三同时”验收至2008年一季度运行情况比较正常, 但自2008年5月份开始系统出现波动, 系统处理效果、出水水质出现异常, 特别是氨氮处理效果不好, 好氧池氨氮持续上涨。虽然对系统进行了一系列的调整, 降低进水蒸氨废水的氨氮含量, 稳定蒸氨加碱操作, 确保进水氨氮控制在50～70 mg/L, 适当降低生化的废水量, 将废水通过调度送熄焦系统进行熄焦, 但是经过一段时间的运行, 效果不好, 到6月初出水水质则日渐恶化, 氨氮严重超标, 从1.12 mg/L上涨到40 mg/L, 硝化反应基本停止, 反硝化完全消失, 缺氧池上出现大量死泥, 无反硝化气泡, 出水COD、挥发酚等各项指标均出现时有超标现象, 好氧池内的污泥颗粒细小, 沉降性能差。6月中旬, 好氧池的氨氮上涨到50 mg/L, 硝化反应完全停止, 好氧池内pH值较高, 加碱停止。
2.1原因分析
(1) 4月底, 一期脱硫大修时, 尽管采取了较为严密的防泄漏措施, 仍有部分脱硫液及硫膏外溢, 经过其他酚水井和其他酚水井收集来的生活污水汇合进入调节池处理, 进水的硫化物高, 导致污泥中毒。
(2) 5月底, 化产横管冷却器窜漏, 大量低温水窜进氨水系统, 增加了蒸氨负荷, 影响了蒸氨效果, 水中过量的杀菌灭藻剂对生化活性细菌产生杀伤作用。加上5～6月份, 恰逢雨季, 雨水较多, 煤中水分较高, 也导致剩余氨水水量增加。正常情况下, 蒸氨废水水量在35～40 m3/h, 蒸氨废水水量一直保持在40～50 m3/h, 有时甚至达到55 m3/h, 已超过了生化的设计处理能力。
(3) 终冷塔循环水冷却器、氨水换热器、风机油冷却器多次发生窜漏现象, 5月份二期风机漏油严重, 6～7月份更换换热器3台, 检修7次, 导致生化进水水质不稳定。
由于这几方面的原因, 造成生化系统受到严重冲击, 系统运行紊乱。
2.2整改措施
经过与焦耐院专家联系, 7月1日对调试方案进行调整 (见表2) , 改为间隙曝气, 排上清液, 重新开始驯化。这期间大量蒸氨废水经过厂部同意用于湿熄焦。
车间、作业区启动《生化系统异常期间应急方案》, 成立应急小组, 每天根据当日运行情况编制次日运行方案。为了保证驯化方案执行、检化验频次和质量可控, 安排人员跟班。
7月1日～7月31生化1#, 2#好氧池硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮含量见图2和3, 到8月7日, 生化进水恢复正常水量。
2.3加强管理
(1) 加强对化产系统的跑冒滴漏的控制, 需要车间及作业区投入更多的精力。脱硫液中含有大量的硫化物, 脱硫区域管沟虽然进行了整改, 但整改处经过一段时间, 可能存在泄漏现象, 需将脱硫区域与外面相连通的酚水井、雨水井进行彻底检查, 并封堵。硫化物对生化系统的冲击很大, 当进水含硫超过50 mg/L, 就会对生化系统造成冲击, 导致系统紊乱。
(2) 大量的换热装置使用多年后, 极易发生内部窜漏。点检巡检工作需要加强, 以及时发现并避免设备窜漏方面的影响。一旦换热器串漏, 及时更换。建议点检统计换热器的更换频次, 以确定换热器的备件计划。同时加强净环水水质的化验, 加强净环水系统的监控和调研, 做好净环水水质稳定工作, 提高设备的使用寿命。换热器备件要到位, 一旦换热器发生传漏, 可以及时更换。
(3) 加强蒸氨操作, 保证生化进水水质的控制, 避免高浓度蒸氨废水对系统造成冲击, 进水COD、氰化物、含油超标均能影响处理效果。通过检查进水氨氮的检测数据, 进一步细化这方面的考核。
(4) 加强夜班生化操作管理 (水量调整、加药数量等) , 严格交接班制度, 以保证夜班操作在可控状态。
(5) 加强对化验的管理, 确保化验数据的准确性, 使操作调整有可靠性的依据。生化处理系统各工序需增加在线检测仪器, 提高系统监控的有效性。
(6) 因为废水处理以生物化学法为主, 如活性污泥中受到严重冲击, 菌群死亡可能就在一夕之间, 但恢复活性却是一个漫长的过程。所以当生化处理效果出现少量波动时, 不能一味为了保证排口水质而强行维持系统运行, 应及时进行调整, 以免小问题拖成不可收拾的大问题甚至系统瘫痪。
3结束语
南钢炼铁新厂焦化车间自投产以来, 通过不断摸索和改造, 生化系统运行出水水质达到一级排放标准。调整改进后, 系统运行进一步稳定, 提高抵抗风险的能力, 降低了运行费用。
摘要：通过对焦化废水处理工艺和控制要点的分析, 提出了稳定焦化水处理的具体方案, 并进行了相关的验证。
关键词：焦化,废水,污染,达标
焦化废水处理工艺综述 篇2
简述了生物脱氮工艺处理焦化废水的基本原理、工艺流程和主要控制要求,介绍了某企业采用该工艺处理焦化废水的调试运行过程和结果,可使废水中氨氮从150mg/L～250mg/L降至15mg/L以下,并且出水中COD基本维持在100mg/L左右,达到了<污水综合排放标准>(GB8978-)的二级标准.
作 者：阚学成 侯学轩 Kan Xuancheng Hou Xuexuan 作者单位：阚学成,Kan Xuancheng(山西省环境保护技术评估中心,太原,030024)
侯学轩,Hou Xuexuan(化学工业第二设计院,太原,030001)
刊 名：煤化工 ISTIC英文刊名：COAL CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)：2006 34(6) 分类号：X703 关键词：焦化废水 A2/O工艺 NH3-N COD
焦化厂废水深度处理工艺研究分析 篇3
焦化废水是煤高温干馏、煤气净化以及化工产品精制过程中所产生的高浓度有机废水。其组成十分复杂,含有酚、苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物,还含有氰化物、硫化物和氨氮等有毒有害物质,废水色度高。处理前焦化废水的COD浓度在3000~5000mg/L,氨氮浓度在300~500mg/L,由此可见,焦化废水是一种典型的高污染、有毒、难降解的工业废水。目前,国内大多数企业采用预处理(重力除油、浮选除油、污水调节)、生物脱氮处理及后混凝处理等工艺,基本可实现达标排放。但排放的焦化废水仍会对水体产生不利影响,许多企业开始探索将需外排的废水经深度处理后回用于生产,以实现焦化废水不外排。
另外,焦化厂循环冷却水在使用之后,水中的钙、镁、氯根、硫酸根等离子,溶解性固体和悬浮物相应增加,空气中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体以及换热器物料泄露等,均可进入循环冷却水系统,使焦化厂循环冷却水系统中的设备和管道腐蚀、结垢,造成换热器传热效率降低,过水断面减少,甚至是设备管道腐蚀穿孔。
焦化厂循环冷却水系统中结垢、腐蚀还与微生物的繁殖息息相关,污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蚀,而腐蚀产品又引起污垢。因此,要解决焦化厂循环水系统中的这些问题,还必须进行综合治理。
因此,焦化废水深度处理既要处理水中的大量有机物、油类、悬浮物,同时兼顾去除水中的盐分、硬度、碱度与氯化物等。如果您这些杂质处理不当,回用于循环冷却水,会使冷却塔堵塞、结垢、腐蚀,还会加快微生物繁殖,外排则会造成更大的污染。就目前我国技术实际情况而言,有多种深度处理技术可供选择,包括离子交换、电渗析法、反渗透法、纳滤、超滤和微滤、过滤以及絮凝、氧化等。
2. 原水水质分析及工艺思路的确定
本工程处理的进水水源为乌海能源公司西来峰煤化公司反渗透浓水、甲醇厂循环排污水、新建硝铵厂排污水、焦化厂二期循环排污水及及焦化厂生化处理站出水,出水达到反渗透出水水质要求。
反渗透浓水、循环排污水水质情况特点是含盐量高,COD等污染物质不是太高,如果要进行回用,主要处理水中的盐分。根据水质报告,COD不高,混合后的反渗透浓水、循环排污水的COD的值在12.2mg/L左右,因此,这部分废水可直接采用超滤反渗透进行处理。另外,根据进水水质可知,水中的总硬度为634mg/l,总碱度为283mg/l,钙离子为125.72mg/l,镁离子为55.22mg/l,重碳酸根离子为374.13mg/l,硫酸根离子为382mg/l,由于本工艺采取的反渗透脱盐工艺,进水硫酸根与硬度较高,容易造成反渗透系统的结垢,造成系统产水量下降,不能满足其运行.本工艺预处理考虑去除水中暂时硬度,采用石灰高效澄清法去除水中暂时硬度。可去除大约370mg/l的暂时硬度。从而保证了后续脱盐工艺的正常运行。
焦化厂原废水处理工艺采用A/O法+混凝沉淀处理工艺,根据进水水质,出水CODCr为100mg/L左右,SS为22左右mg/L,油0.21左右mg/L。总固体悬浮物为2873mg/l,总硬度为399mg/l,总碱度为133mg/l,钙离子为86.1mg/l,总镁离子为32.27mg/l,重碳酸根离子为162.33mg/l,硫酸根离子为649.33mg/l,氟离子为33mg/l,由以上数据可以,这部分废水中的COD较高、含盐量较高,硫酸盐浓度较高,氟离子较高。根据用水水质要求,此部分水经过处理后一部分用于焦化厂的熄焦,一部分用于需要进行脱盐处理回用。由于这部分处理水中COD较高,如果直接采用除盐系统进行处理,会对超滤反渗透系统造成污染;另外,焦化废水中的COD中含有较多的芳香族类等苯环类物质,这些物质跟超滤或反渗透膜会有一定的反应,可能会对膜造成不可逆的损害,因此,必须对这些水进行进一步处理,去除水中的COD,然后再进入超滤反渗透系统进行脱盐处理。
根据水质特点,水中的氟离子含量较高,氟离子很容易与水中的钙镁离子形成沉淀,影响后续反渗透脱盐工艺的运行,前期预处理考虑采用石灰高效澄清系统,一方面去除水中的暂时硬度,一方面去除水中的氟离子,从而保证了后续脱盐系统的正常运行。
根据焦化废水排放水的水质特点,这种水要进行回用,合理的工艺路线是首先去除水中的COD,然后进行脱盐处理。由于这部分废水中的COD主要为溶解态,采用沉淀等物理法不能达到消除COD的目的,采用高级氧化的处理工艺运行费用过高,运行过程不好操作,运行不稳定;采用纳滤处理工艺投资高,并且纳滤对不同水质有不同的处理效果,水质的波动出水水质波动较大。因此,合理的去除COD的工艺是采用生化处理工艺去除水中的COD。本工艺采用P-MBR工艺,首先通过P-MBR的强吸附降解功能去除污水中的COD,作为后续除盐的预处理工艺。
除盐工艺有树脂软化法、反渗透等,由于采用树脂软化处理工艺,会产生大量酸碱废水,并且树脂对进水COD要求非常严格,因此,本水质不适合采用树脂法去除盐类物质,因此,除盐系统采用反渗透工艺更为合适。
根据来水的特性及回用水的水质要求,循环水排污水这部分废水中主要去除的物质是盐类,水中对超滤、反渗透有损害的物质少,系统的稳定性较好。焦化厂废水厂产水中对膜有危害的物质较多,系统的稳定性较差,因此,本工程建议循环水脱盐系统、生化废水脱盐系统分开设计,运行时分开运行,但出现故障时可互为备用。避免这两种废水混合后对对膜的损害。
综上所述,要达到水回用的目的,建议循环水处理部分工艺采用高效澄清+过滤+超滤+反渗透处理工艺;废水处理系统采用高效澄清+生化处理+(部分反渗透除盐工艺回用)部分回用。
3. 废水生化性分析
焦化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水。其组成复杂,含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物,还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质,污染物色度高,属较难生化降解的高浓度有机工业废水。因此焦化废水的处理,一直是国内外废水处理领域的一大难题。
焦化废水经污水处理站经生化+混凝强化处理后,出水中有机物大多较难生化降解,属于难处理废水,采用一般的生化法,不能将废水中的有机物去除。为强化污水处理效果,本方案建议采取在后续生化池中投加XY-P01活性生化填料,提高废水的可生化性,在生化反应池内投加XY-P01活性生化填料在处理高难度废水中是新型的、具有较大优势的生物处理工艺。
XY-P01活性生化填料是一种内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强。XY-P01活性生化填料中有大量肉眼看不见的微孔。这种填料具有巨大的比表面积,拥有了优良的吸附性能,能够作为微生物良好的载体及惰性物质的吸附剂。
由于分子之间拥有相互吸引的作用力,当一个分子被填料内孔捕捉进入到填料内孔隙中后,由于分子之间相互吸引的原因,会导致更多的分子不断被吸引,直到添满孔隙为止。XY-P01活性生化填料相比粉末活性炭,其中孔更多,适合吸附焦化废水中的难降解有机物。
XY-P01活性生化填料为非极性分子,由于废水中的物质大部分为极性分子,因此,填料可以充分吸附废水中含有的污染物质。
采用XY-P01活性生化填料优越性主要表现在:
卓越的稳定性。投加XY-P01活性生化填料与传统的生物工艺相比,系统紊乱的倾向性要小得多。
去除顽固COD。那些没有被细菌立即分解的COD被XY-P01活性生化填料吸附,并且回流至曝气池,使得细菌能多次对他们进行降解。
改善硝化作用。废水中高浓度的氨,在单级处理中通常能被硝化至较高的程度,而传统的处理工艺很难达到。
颜色的去除。XY-P01活性生化填料是卓越的颜色的吸收器,对于含有一定色度的工业废具有极好的吸收效果,使出水清澈透明。
促进有机物的去除。用XY-P01活性生化填料处理系统能够高度去除BOD、COD、苯酚、等难降解有机物。
高度的系统灵活性。通过对XY-P01活性生化填料的投加量、活性污泥的浓度和XY-P01活性生化填料的投加点的选择来保障工艺的最优化和灵活性,针对性的处理各种不同特性的废水。
重金属的去除。XY-P01活性生化填料处理系统通过吸附作用,展示了对金属的去除能力(30-90%),一般情况下,如果选择采用XY-P01活性生化填料处理系统就可以省去金属的分离和去除步骤,来获得中等水平的金属去除。
操作的灵活性。XY-P01活性生化填料处理系统可提供最大的操作灵活性,碳的使用量取决于废水水质的变化和排放的要求。
本生化工艺选择XY-P01活性生化填料与MBR相结合的处理工艺——P-MBR工艺。采用这种处理工艺,既解决了普通MBR工艺处理难降解废水效果差的问题,又解决了普通生化处理工艺在处理低浓度废水时不能维持微生物浓度的问题,是一种适合于处理难降解、低浓度废水的非常好的处理工艺。
4. 工艺流程说明
本污水处理站流程分为2套系统,一套系统为循环水、甲醇厂浓盐水处理系统,一套为焦化厂二期生化站生化废水的处理。
甲醇厂反透浓水、甲醇厂循环排污水、焦化厂二期循环排污水首先进入循环水废水调节池,废水在调节池内进行水量的调节和水质的均衡,混合后的废水通过提升泵输送到石灰高效澄清池,去除暂时硬度,然后进入滤池进行过滤,滤池产水进入滤后水池,由超滤原水泵打入超滤系统,经超滤过滤后的进入反渗透脱盐系统进行除盐处理。
生化后的废水首先进入调节池,在调节池内进行水量的调节及水质的均衡后,通过提升泵提升进入高效澄清池,在高效澄清池投加石灰,去除污水中含有的悬浮物、暂时硬度及氟离子,出水经过中和进入P-MBR系统曝气池进行好氧生化处理,生化处理需要的氧气通过曝气设备充入空气。曝气池内投加XY-P01活性生化填料,通过活性填料的强吸附作用,污染物质首先被吸附到填料上,然后通过附着于填料上的微生物对污染物质进行生化降解,从而去除水中的有机污染物。
在微生物的新陈代谢功能的作用下,污水中有机污染物得到去除,污水得到净化。曝气池出水进入MBR反应池,由抽吸泵提供动力,经膜过滤截留悬浮物及污泥,净化水排入MBR产水池,剩余污泥排入污泥储存池。生化池供氧及膜擦洗用气由鼓风机房内鼓风机供给。P-MBR出水一部分水用做焦化厂熄焦回用,一部分再经反渗透脱盐处理。
生化反应池产生的剩余污泥及高效澄清池产生的石灰污泥排入污泥储存池,然后通过污泥脱水机脱水处理。
综上所述,为保护自然生态环境和人类健康,保持经济可持续发展,建设资源节约型社会,焦化废水深度处理已成为了一个不可忽视的问题。膜技术作为一种新型的水处理技术,已成为焦化废水深度处理当中的关键技术,并在实际应用当中收到了较好的效果。但是,任何技术都不是完美的,膜技术同样也存在着诸如膜污染、浓缩液处理等问题。只有不断地完善、寻求新的技术加以弥补,才能真正地解决好焦化废水的处理问题。
参考文献
焦化废水处理工艺综述 篇4
试验采用A2/O 生物膜工艺处理焦化废水,对A2/O 处理焦化废水的工艺参数进行了优化研究.结果表明,在水力停留时间为39 h(其中:厌氧酸化6 h,缺氧反硝化10 h,好氧23 h),控制好氧段溶解氧质量浓度为3～6 mg/L,出水pH为6.8～8.0,混合液回流比R＝3的情况下,可以得到良好的脱氮和除碳效果.
作 者：邱贤华 李明俊 曹群 黄小杰 章昆仑 张丹凤 QIU Xian-hua LI Ming-jun CAO Qun HUANG Xiao-jie ZHANG Kun-lun ZHANG Dan-feng 作者单位：邱贤华,李明俊,曹群,张丹凤,QIU Xian-hua,LI Ming-jun,CAO Qun,ZHANG Dan-feng(南昌航空工业学院,环境与化学工程系,江西,南昌,330034)
黄小杰,HUANG Xiao-jie(合肥市环境保护局,安徽,合肥,230001)
章昆仑,ZHANG Kun-lun(安徽丰乐农化有限责任公司,安徽,合肥,230031)
刊 名：合肥工业大学学报（自然科学版） ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)： 29(5) 分类号：X703 关键词：焦化废水 除碳 生物脱氮 氨氮 厌氧-缺氧-好氧生物膜工艺
焦化废水处理工艺综述 篇5
化学沉淀法( MAP法) 是近年来处理氨氮废水的新兴工艺技术,由于该方法具有工艺简单、反应稳定、受外界环境影响小等优点而受到广泛重视［5－6］。但该方法在应用中,工艺条件对氨氮的去除效果影响较大,因此,本试验对模拟氨氮废水进行处理研究。
1试验仪器及试剂
试验仪器: 79-1型磁力加热搅拌器,武汉格莱莫检测设备有限公司; PHS-3C型酸度计,青岛扬中仪器有限公司; UV- 1600型分光光度计,上海元析仪器有限公司; 氨氮蒸馏装置, 上海化科实验器材有限公司。
试验试剂: Mg Cl2·6H2O( 分析纯) ,天津市津东天正精细化学试剂厂; Na2HPO4·12H2O( 分析纯) ,天津市津东天正精细化学试剂厂; Na OH( 分析纯) ,廊坊鹏彩精细化工有限公司。
模拟氨氮废水: 用天平称取一定量的氯化铵( NH4Cl) ,溶于烧杯中,完全溶解后,转移至2 L容量瓶中,定容。
2试验反应机理
化学沉淀法是向氨氮废水中投加磷酸盐和镁盐,使之与废水中的某些溶解性污染物质发生反应,形成难溶盐磷酸铵镁沉淀下来,从而降低水中溶解性污染物浓度的方法,发生的主要化学反应如下［7－8］:
3试验及分析方法
选取p H值、氨氮初始浓度、反应温度、反应时间和沉淀剂投加量等五个因素,每个因素选定四个水平,进行正交试验,即将模拟废水放置于烧杯中,在强力搅拌的同时,定量加入Mg Cl2· 6H2O和Na2HPO4· 12H2O,并在反应过程中用Na OH调节反应溶液的p H值,反应结束后静置,去烧杯中上清液,测定上清液中氨氮的含量,针对水样分析各因素对氨氮去除率的影响。正交试验选取的因素和水平如表1所示。
试验采用L16( 45) 正交试验方法,正交试验的试验列号如表2所示。
正交试验后,通过极差分析,找出主要影响因素及次要影响因素。
实验前测定模拟废水中氨氮含量作为氨氮的初始浓度。试验中的p H值采用PHS-3C型酸度计测定,氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定。
4试验结果及讨论
试验以氨氮去除率为测定指标,用极差分析方法,确定各反应影响因素作用的大小。试验结果见表3。对氨氮去除率进行极差分析,结果列于表4。
由表4可以看出,试验所选取的5个因素对氨氮去除率的影响由大到小顺序为: 沉淀剂的投加量n( Mg2+) ∶n( PO43－) ∶ n( NH4+) >p H值>反应时间>反应温度>氨氮初始浓度。其中,最优工艺条件为: p H = 8、氨氮初始浓度60 mg/L、反应温度30 ℃ 、反应时间为30 min、n ( Mg2+) ∶n( PO43－) ∶n( NH4+) = 1. 2∶1. 1∶1,在此工艺条件下,氨氮去除率达到了98. 73% 。
虽然在试验中各反应因素是综合作用,但为了更好地进行综合分析,现针对沉淀剂的投加量n ( Mg2+) ∶ n ( PO43－) ∶ n( NH4+) 、p H值、反应时间等三个主要因素的影响结果进行分别讨论。
4. 1沉淀剂投加量的影响
依据MAP法的反应机理,n( Mg2+) ∶n( PO43－) ∶n( NH4+) 的理论值应为1∶1∶1。但研究发现晶核的形成是生成磷酸铵镁的主要因素,而溶液中反应离子的超饱和度是影响晶核形成的主要因素［9］。因此,适当增加镁盐的投加量有利于氨氮的进一步去除。但是,若镁盐在溶液中的浓度过高,将会形成磷酸镁沉淀而影响氨氮的去除效果。在正交试验中,最佳工艺条件下,n( Mg2+) ∶n( PO43－) ∶n( NH4+) = 1. 2∶1. 1∶1。
4. 2 p H值的影响
通过MAP法的反应机理可知,p H值直接影响沉淀反应平衡。当p H<7时,沉淀平衡逆向进行,不利于氨氮的去除; 当p H>10后,生成物为乳胶状,难以沉淀; 同时p H值过大, Na OH的投入量增大,将增加处理成本,也会对管道产生腐蚀。 因此,最终确定的p H值为8。
4. 3反应时间的影响
根据正交试验的数据可知,试验中,反应时间为30 min的氨氮去除率整体明显好于反应时间为10 min,20 min和40 min的氨氮去除率。可见,化学沉淀反应在30 min内已基本完成, 继续延长沉淀时间,对氨氮的去除率几乎没有太大影响。
5结论
( 1) 根据以上试验结果,得出最佳工艺条件参数为: p H= 8、氨氮初始浓度60 mg / L、反应温度30 ℃ 、反应时间为30 min、 n( Mg2+) ∶n( PO43－) ∶n( NH4+) = 1. 2∶1. 1∶1,在此工艺条件下,氨氮去除率达到了98. 73% ,反应后氨氮浓度达到排放标准。
( 2) 化学沉淀法( MAP法) 在处理氨氮废水时,反应速率快,适应性很强,沉淀效果很好。
摘要：焦化废水中氨氮的排放已带来了严重的环境问题,而化学沉淀法(MAP法)是近年来出现的有效处理氨氮废水的工艺技术。本文采用了化学沉淀法处理模拟焦化废水中的氨氮。通过正交模拟试验,确定了pH值、氨氮的初始浓度、反应温度、反应时间和沉淀剂投加量n(Mg2+)∶n(PO3-4)∶n(NH+4)等五个重要工艺条件的最佳值,在此工艺条件下,氨氮去除率达到了98.73%。
焦化废水处理工艺综述 篇6
延迟焦化、重油催化和溶剂脱沥青都是脱碳工艺的代表。延迟焦化工艺简单,对原料的适应性强,是目前重油加工的最有效手段之一。但是延迟焦化产品质量差,需要进一步加工。汽油和柴油的安定性差,需要进一步加氢精制;焦化蜡油难以加工,如掺入催化裂化原料会影响FCC装置的产品质量和产品分布;重油催化对原料的适应性差,只能加工硫、氮、金属、残炭含量较低的原料。
加氢工艺可弥补脱碳工艺的不足,重油通过加氢工艺处理后,可以作为FCC或HC的理想原料。但在渣油加氢处理过程中,因原料油密度大、粘度高、金属含量较高、胶质和沥青质含量高等,不但反应压力和反应温度高,而且催化剂上将持续沉积焦炭和金属,造成催化剂活性下降,床层压降增加,装置停工“撇头”频繁,影响装置的开工周期[2]。
固定床渣油加氢工艺的原料目前有减压渣油(VRDS)和常压渣油(如中石化茂名分公司)。针对常压渣油加氢,提出了一种处理重油的脱碳和加氢有机结合的新工艺——先将常压渣油进行减压蒸馏,得到减压蜡油(VGO)和减压渣油,再将减压渣油分成两部分,一部分进行溶剂脱沥青,一部分和溶剂脱沥青产生的沥青DOA混合后进延迟焦化进行加工。减压蜡油(VGO)、溶剂脱沥青油(DAO)和焦化蜡油(CGO)混合后作为重油加氢装置的进料,从而改善重油加氢处理装置进料的性质,缓和重油加氢处理装置的操作条件,延长重油加氢处理装置的操作周期。
1 试验装置及试验方法
试验的原料油为取自某厂的常压渣油,常压渣油的切割是在实沸点蒸馏装置上进行的。
溶剂脱沥青试验在实验室连续超临界溶剂萃取装置上进行,延迟焦化试验在洛阳石化工程公司研制的LJ-3型延迟焦化中型试验装置上进行,试验装置流程见图1~图2。
溶剂脱沥青装置的处理量为500~1000 g/h,试验用的溶剂为戊烷。试验为一段脱沥青操作,溶剂和原料按照一定的比例进入混合器,在混合器内达到分离温度后进入沥青相沉降塔,完成第一次分离,DOA从塔底部流出。含有DAO的溶剂从塔顶部流出,经升温至超过临界温度后进入溶剂回收塔,DAO从塔底部流出,基本不含油的溶剂从塔顶部流出经冷却后进入溶剂罐循环使用。DAO和DOA中含有的溶剂经升温减压后除去。
延迟焦化装置由进料单元、加热单元、反应单元以及回收单元等组成。原料进入预热炉预热后再进加热炉加热。经水蒸汽发生器产生的水蒸汽进入预热炉炉管与原料油混和。油汽混合物在预热炉和加热炉中加热到预定的温度后,进入焦炭塔。生成油经三级冷凝冷却后计量,生成的液体经蒸馏后分析。生成的气体经湿式流量计计量后,采样分析、放空。装置停止进油后,加大注水量保持原有温度汽提2 h后停工。待焦炭自然冷却后,除焦、计量并取样。
2 试 验
常压渣油经减压蒸馏后得到VGO和减压渣油,常压渣油、VGO以及减压渣油的主要性质见表1。将蒸馏所得的一部分减压渣油作为溶剂脱沥青装置的进料;剩余的部分和溶剂脱沥青装置生产的DOA混合后作为延迟焦化装置的进料,重油加氢处理装置的进料为VGO、DAO和CGO的混合物。
2.1 溶剂脱沥青试验
溶剂脱沥青装置所用溶剂以戊烷为主,混合少部分丁烷,其比值为85:15,试验的温度为185 ℃,压力为4.2 MPa,以减压蒸馏所得减压渣油为原料,剂油重量比为6:1,所得DAO和DOA的性质见表2。
从表1看出,常压渣油的重金属Ni+V含量为60.04 μg/g,残炭为9.96%,经减压蒸馏后,VGO的性质明显改善,金属含量和残炭值很低,常压渣油中的大部分杂质浓缩到减压渣油中。减压渣油的Ni+V含量为127.96 μg/g,残炭为21.3%。
减压渣油经溶剂脱沥青后脱沥青油的性质明显改善,杂质集中于DOA中。从表2看出,当脱沥青油的收率为81.20%时,Ni+V含量为32.78 μg/g,脱金属率为74%左右,残炭为13.60%,脱残炭率为36%左右。
2.2 延迟焦化试验
将减压渣油与DOA调和,进入延迟焦化中试装置,所得产品分布见表3,表中同时列出了减压渣油进料的延迟焦化试验结果做比较。
由以上对比数据可知,混合油和减压渣油相比,延迟焦化产品中总液收降低了3.47%,轻质油收率降低了1.94%。而气体产率和焦炭产率分别增加了0.58%~2.86%,分别为11.37%和32.42%。
减压渣油掺兑DOA后对焦化产品的分布有较大影响,主要表现在气体和焦炭的产率增加,而轻质油收率和总液收降低。
2.3 对重油加氢处理原料的性质及操作周期的影响
将减压蜡油、脱沥青油和焦化蜡油混合,得到的混合油作为重油加氢处理装置进料,其混合比例为:减压蜡油:脱沥青油:焦化蜡油=68.06:23.44:8.50。其混合油性质如表4。
由表4与表1中常压渣油(原重油加氢处理装置的进料)比对可知,重油加氢处理装置的进料密度由常压渣油的958.1 kg/m3降低到927.9 kg/m3,残炭由9.96%降低到3.38%,脱除率达66.06%,重金属Ni+V的含量由60.04 μg/g降低到8.7 μg/g,脱除率达85.51%,同时硫、氮含量也有明显下降。
根据戴立顺等[3]的研究,催化剂上金属(镍和钒)的沉积量(MOC,以新鲜催化剂为基准)和渣油加氢催化剂的寿命存在下列函数关系,见式(1):
式中:MOC——每100 t新鲜催化剂上镍和钒金属的沉积量,t
t——运转时间,h
F——进料速率,t/h
Mf——原料中镍和钒含量,μg/g
Mp——产品油中镍和钒含量,μg/g
Wcat——新鲜催化剂的质量,t
假设进料速率,产品油中镍和钒含量,新鲜催化剂的质量,催化剂失活时金属沉积量等工艺参数与工业装置运转状态相同,原料中镍和钒含量与运转时间的倒数存在线性关系。
因此当原料中镍和钒含量降低时,运转时间将必然大幅延长。
该常压渣油通过本技术加工后,重油加氢处理装置的进料性质明显改善,杂质含量大为减少,通过上面的对比可以推出,这将使重油加氢处理装置的操作条件明显缓和,使催化剂的使用寿命延长一倍以上。
3 结 论
(1)减压渣油通过溶剂脱沥青工艺处理后,脱沥青油的性质得到了极大的改善。表现为金属含量大幅度降低。
(2)通过该组合工艺优化处理后,大幅降低了重油加氢处理装置的进料性质中金属和残炭含量,金属脱除率达到85.51%(ω),残炭脱除率达66.06%(ω),进料性质得到明显改善,使重油加氢处理装置的操作条件缓和,催化剂的使用寿命延长一倍以上,从而使装置的开工周期延长,操作费用降低,提高了原有重油加氢处理装置的处理能力。
(3)减压渣油掺兑少部分脱油沥青后,尽管延迟焦化工艺的产品分布变差,焦炭和气体的收率增加,液体收率降低,但解决了脱油沥青难以出厂的难题。
摘要：提出了一种处理重油的脱炭和加氢有机结合的新工艺。重油经溶剂脱沥青装置处理后得到的脱沥青油和延迟焦化装置得到的焦化蜡油以及减压蜡油混合作为重油加氢处理装置的进料,从而改善重油加氢处理装置进料的性质,缓和重油加氢处理装置的操作条件,延长重油加氢处理装置的操作周期,为下游的催化裂化等装置提供优质的原料油。溶剂脱沥青得到的脱油沥青掺入延迟焦化的原料中进行处理。
关键词：重油,溶剂脱沥青,加氢处理,延迟焦化
参考文献
[1]张刘军,高金森,徐春明.我国重油转化工艺技术[J].河南石油,2004,18(5):62-64.
[2]李天游,葛海龙.渣油加氢处理催化剂失活的探讨[J].广州化工,2008,36(6):28-30.
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