污水处理技术工艺

钢厂污水处理之焦化废水深度处理技术及工艺现状

焦化废水是一种高浓度,高污染的有机废水。它毒性很大,生物降解性差。它是钢铁行业中最难处理的废水类型。目前,钢铁企业普遍采用预处理+生化处理+混凝沉淀处理工艺,出水用于湿式淬火,煤田水等对水质要求较低的用户。随着国家环境标准的日益严格和水资源紧张的日益加剧,对焦化废水进行深度处理并将其重新用于钢铁生产变得越来越迫切。

1焦化废水现有排放标准

为完善国家污染物排放标准体系,指导钢铁和焦炭行业规范和控制污染物排放,国家环保部对钢铁行业水污染排放标准进行了修订和完善(gb13456-1992)。2012年10月1日,新的“焦化化工污染物排放标准”(gb 16171-2012)颁布实施。该标准对焦化废水的排放提出了更严格的要求:对于2012年10月1日起的新企业和2015年1月1日起的现有企业,悬浮物≤50mg/l,鳕鱼≤80mg/l,氨氮≤10mg/l,石油≤2.5毫克/升,氰化物≤0.2毫克/升[1]。此外,新标准还规定了每单位基准位移的监测位置和单位,从而避免了不同监测位置和不同位移造成的执行标准不一致。此外,还对用于洗煤、焦炭灭火和高炉炉渣的焦化废水的质量提出了明确的规定。过去,由于该地区缺乏标准,一些生产厂甚至使用任何焦化废水而不进行处理。直接使用焦化。

焦化废水深度处理技术

由于现有的焦化废水处理技术难以满足日益严格的环保标准,从企业的发展来看,焦化废水必须进行长期的深度处理。目前焦化废水的深度处理技术主要有混凝沉淀法、吸附法、生化法、高级氧化法和膜分离法。

2.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法是在废水中加入一定量的凝结剂,使废水中难以沉淀或过滤的污染物通过物理或化学作用聚集成较大的颗粒,从而达到分离的目的。常用的混凝剂是聚合硫酸铁(PFS),聚氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)[3]。目前的研究重点是开发新型高效复合混凝剂。例如,宝钢焦化废水采用M180复合混凝剂,邯钢采用JY-202复合混凝剂,处理效果优于PFS等混凝剂。

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2.2 吸附法

吸附是利用多孔吸附剂对焦化废水中污染物的吸附。目前研究的吸附剂有活性炭、粉煤灰、褐煤、膨润土、焦粉、高分子聚合物、吸附树脂等[4]。活性炭以其独特的孔结构和吸附性能,广泛应用于焦化废水的深度处理,如浦项、韩国、中港、台湾、中国、宝钢等。同时,各种吸附剂可以同时使用,如渣过滤-树脂吸附、沸石-活性炭复合吸附等。

2.3 生物化学法

目前用于焦化废水深度处理的生化方法主要有曝气生物过滤(baf)和膜生物反应器(mbr)[5,6]。baf是一种新型的生物膜方法,对有机污染物和氮、磷等都有较好的去除效果。其特点是生物氧化和悬浮固体的结合,节约了后续的沉淀池。它具有基础设施建设投资少、水质好、运行能耗低、运行成本低的优点。mbr是一种将膜技术与生物技术相结合的先进废水处理方法。它主要利用生物技术去除水中可生物降解的有机污染物,然后利用膜技术过滤悬浮物和水溶性大分子,降低水的浊度。mbr具有加工效率高、面积小、自动化的成都高登等优点。它是21世纪最有前途的污水处理和中水再利用技术。

2.4 高级氧化法

高级氧化是指通过不同的途径产生具有高活性的羟基自由基(OH),然后利用其强烈的氧化作用降解水中的有机污染物,形成小分子物质,甚至直接转化为CO2和水。高级氧化法能有效去除水中难降解有机污染物,具有处理效率高、无二次污染等优点。在焦化废水深度处理领域,研究和应用的先进氧化方法有:Fenton氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法和超声波氧化法(7,8)。

2.5 膜分离法

该膜分离方法是一种具有很大潜力和实用性的废水处理技术,其原理是选择性透膜是一种分离介质,在膜的两侧施加一种驱动力(如浓度差、压差、电位差等),使废水中的成分有选择地通过膜传递,达到分离净化的目的。采用膜分离技术处理废水具有能耗低、效率高、工艺简单等特点。目前应用的膜分离技术主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透.近年来,在焦化废水深度处理领域,研究并应用了超滤-反渗透双膜工艺处理焦化废水,对超滤-反渗透处理后的焦化废水进行了超滤和反渗透处理,出水达到工业循环冷却水水质标准,锅炉的软水得到了供水。甚至一些新的水也被替换了。

3国内外焦化废水处理工艺现状

3.1国外焦化废水处理工艺现状

日本焦化废水的处理大多采用好氧活性污泥生化处理工艺,将生化污水浓缩沉淀或滤砂处理后海。主要污染物的排放质量浓度为50~200毫克/升。苯酚0~2mg/l,总氮100~900mg/l。由于氮的总产量很高,焦化企业在排放海水之前会再次稀释废水。为了应对日本日益严格的排水限制,近年来,一些日本焦化公司开始增加深度处理技术,如臭氧氧化和活性炭吸附后的活性污泥焦化废水处理工艺,而且水色和鳕鱼都有明显的改善。具体过程如图1所示。日本的钢铁公司几乎没有用低氧/有氧(a/o)和厌氧/低氧/有氧(a2/o)处理焦化废水的生化过程。

在韩国浦项制铁初期,采用活性污泥法处理焦化废水。2002年,浦项制铁在活性污泥法之后开始添加高效活性炭吸附装置,有效地提高了焦化废水的处理效果。随后,浦项制铁引进了大连宇都环境工程技术有限公司的两套生物移动床焦化废水处理工艺,处理能力为500t/d,该工艺采用高效生物MTM微生物膜为载体,在移动床的基础上,结合A-≈-O和A_2-≈-O工艺处理焦化废水。具有处理效率高、污泥产量少、易于控制、占地少、投资少、运行成本低等优点。

在欧洲焦化废水处理过程中,一般采用絮凝、气浮、沉淀、过滤等预处理技术进行除油。采用汽提法去除氨和生化过程中的苯酚、氰化物、硫氰化物和硫化物,必要时还采用了先进的处理技术。生物化学法主要包括好氧活性污泥法和硝化-反硝化法。其中,瑞典SSAB隧道A厂采用好氧活性污泥法,SSAB Tunnpat A厂、法国Seemange厂、德国Dillingen ZKS和德国Thyssenkembermannesmann H-Minttenwerke厂采用硝化-反硝化焦化废水处理工艺。硝化-反硝化焦化废水处理工艺优于好氧活性污泥法。

3.2国内焦化废水处理工艺现状

目前,我国炼焦废水处理工艺较多。生化处理阶段采用的主要工艺为A/O、A2/O、A/O、A2/O,大部分企业采用混凝沉淀、活性炭吸附、生物氧化、深度氧化、膜分离等先进的焦化废水处理技术。处理后的废水大部分回用于湿熄焦、高炉渣洗涤、煤厂除尘和转炉煤气洗涤。聚酯水、除尘水、烧结混合料等,少量循环冷却水和锅炉补充水。

a/o是最早研究焦化废水的生化处理,而处理焦化废水的钢、轩钢和三钢采用“a/o+凝结沉淀”工艺[11、12、13]。采用该工艺后,出水指标可达到原国家二级排放标准,出水可用于高炉渣、气泡渣补水和湿焦放水补水。在凝结和沉淀后,Xuansteel添加了催化氧化过滤装置和空气浮选净化系统。流出的水能满足中间水系统的进水要求,代替工业用水作为循环水的补充,采用该工艺,排放指标能达到国家排放标准。

为了提高焦化废水的处理效果,在A_2-≈-O工艺的基础上,开发了A_2-≈-O生化处理工艺。该工艺运行稳定,对氮、磷有较好的去除效果。是目前国内应用最广泛的焦化废水生化处理工艺。

A/O_2是短程硝化-反硝化工艺,又称节能生物脱氮工艺,根据焦化废水处理工艺可分为前反硝化(A/O/O)和后反硝化(O/A/O)。武钢、杭钢、南昌钢铁、湘钢、重钢、攀钢的焦化废水处置主体工艺为O/A/O+HSB高效微生物+混凝积淀,出水目标能够达到原国度一级排放规范〔18, 19〕;邢钢、邯钢、唐钢接纳的是桑德环保公司的SDN(A/O/O)焦化废水处置工艺,工艺流程包孕预处理、生物处置、深度处置和污泥处置四个工段,出水能够达到原国度一级排放规范〔20, 21〕。2011年,宝钢对第一,二,三级焦化废水反硝化工艺进行了反硝化改造,增加了生物脱氮后的混凝沉淀+砂滤工艺。出水可以达到国家一级排放标准。 。

利用同济大学开发的Q-WSTN工艺(A2/O 2)处理包钢焦化废水,脱氮反应器采用生物膜与活性污泥共存的复合反应器。处理后的污水达到二级排放标准。鞍钢三级焦化废水处理工艺及中科院工艺研究所采用A2/O 2+高效混凝+多介质过滤+臭氧异相催化氧化+曝气生物滤池。出水COD小于100 mg/L,氨氮小于10 mg/L,总氰化物小于0.2 mg/L。

焦化废水深部处理技术的研究方向

从国内外钢铁企业焦化废水处理工艺中可以看出,生化法仍然是主要工艺,辅之以相应的先进处理技术。随着全球环境标准的日益严格,焦化废水深度处理技术将广泛应用于焦化废水处理领域,其主要研究方向是:

主要研究结果如下:(1)吸附法和混凝沉降法是焦化废水的高级处理技术。未来的研究方向是开发高效、高选择性、无二次污染的混凝剂和吸附剂,未来的研究方向是开发高效、高选择性、无二次污染的混凝剂和吸附剂。进一步降低了处理成本,提高了处理效果。

(2)MBR法和膜分离法具有处理效率高,占地面积小的优点。近年来,它们已应用于国内外焦化废水的深度处理,将成为焦化废水深度处理领域的关键技术。 MBR方法和膜分离方法的主要研究方向是开发一种高效低成本的滤膜。

(3)先进的氧化工艺具有效率高、氧化速度快、无二次污染等优点。虽然大多数先进的氧化技术仍处于实验室研究阶段,但存在处理成本高或工业化难度大的问题。但在焦化废水深度处理领域仍具有广阔的应用前景。未来,先进氧化的研究重点是加快先进氧化的产业化进程,开发低成本、高效的具有良好催化活性、稳定性和效率的氧化剂和催化剂。

(四)发展各种焦化废水深度处理技术的联合技术,也是焦化废水深度处理的研究方向。焦化废水深度处理技术虽多,但单一方法不能满足要求,且每种方法都存在处理成本高的问题。在实际应用中,一些技术可以结合起来,相互利用。

5 结语

目前,国内外对焦化废水深度处理技术进行了大量的研究,工业应用工艺也在逐步推进。钢铁企业对焦化废水进行深度处理,对湿熄焦、原料洒水、烧结配料、高炉冲渣、转炉烧渣、循环水补水进行梯级回用,最终实现零排放。这将是其可持续发展的必然措施。

钢厂污水处理之焦化废水深度处理技术及工艺现状

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