一“沉”二“吸”三“过滤” 焦化废水就这样处理

【中国环保在线 技术前沿】工业废水处理一般较为复杂，例如焦化废水，效果较好的氧化处理法普遍存在前期投资和运维成本高，不易操作和管理等缺点。本文就絮凝沉淀/活性炭吸附/低压膜过滤集成工艺进行探索，对实验结果进行深入探究。
随着国家环保政策的日趋严格，焦化废水的深度处理已经成为水处理技术领域研究的热点和难点。虽然氧化对焦化废水中大分子有机物具有开环、断链的处理效果，但是普遍存在前期投资和运行成本高、工业化应用操作复杂且不易管理、后续仍需要生化再处理等不足之处。过滤和吸附等物理工艺具有显著的经济性和稳定性，但是其焦化废水的深度处理中试研究和工业化应用鲜有报道。本论文采用絮凝沉淀/活性炭吸附/低压膜过滤集成工艺深度处理焦化废水，考察各工艺段的处理效果，以期克服化学氧化技术的不足之处，并且为工业化应用奠定基础。
1实验部分
1.1试验用水：某钢铁联合企业化工厂污水处理站的焦化废水处理能力为4800m3/D，试验所用废水来源于处理站的A2/O工艺稳定运行期间的排水。
1.2分析方法：由于焦化废水中含有一些不能被重铬酸钾氧化的有机物，以及能够被重铬酸钾氧化的氯离子等无机物，严重影响消解法测定COD的结果，故选用TOC作为定量指标。TOC的分析采用德国元素公司的LIquITOCII总有机碳分析仪。
1.3工艺路线：中试试验装置的处理能力为1。5m3/h，安放在现场二沉池出水附近。工艺路线为，A2/O生化系统处理后的二沉池出水经过加药后进入絮凝沉淀反应器，上清液进入活性炭吸附罐，出水经过加压后进入4级串联的低压膜过滤罐，终得到深度处理后的废水，如图1所示。

本中试研究的参数设定范围是基于早先的实验室小试研究的成果，希望以此能够为终的工业化应用奠定技术基础。
2结果与讨论
2.1絮凝沉淀工艺：虽然试验用水来源于现场生化系统处理后的二沉池出水，但是焦化废水毒害性较大、水质波动剧烈，使得污泥中的微生物分泌胞外聚合物较多、种群结构松散，从而导致二沉池出水色度大、悬浮物多，经常出现少量跑泥的现象。为了减轻后续吸附和过滤工艺的负荷，需要对废水再次进行有针对性的絮凝沉淀。
研究表明焦化废水生物处理二沉池出水所含的悬浮物以不溶性有机物和胶体为主，往往带有一定量的同性电荷，相互排斥且难以自动聚集成大颗粒。因此试验药剂采用自主研制的XAC絮凝药剂，属于长链的高分子聚合物，其特点是在水中可形成带电荷的长链多功能基团，具有压缩胶体双电层作用，使基团凝聚成较大颗粒絮状矾花，并快速沉降，易于分离。絮凝剂和聚丙烯酰胺的投加量分别为270g/t和0.4g/t，在管道内部混合絮凝后的沉淀时间为45mIn，处理效果如图2所示。

试验结果表明，XAC絮凝剂对废水中的TOC具有明显的去除效果，虽然进水TOC浓度波动范围为20——40mg/L，但是沉淀后出水浓度在15——20mg/L，去除率为20%——40%。由于生化出水的PH为7.0左右，满足XAC絮凝剂的工作要求，无需额外的增加调节PH的设施，便于工业化的应用。该药剂对废水的色度同样具有良好的去除效果，稳定在60——180倍，去除率达到50%——65%，同时水回收率控制在90%——95%。
2.2活性炭吸附工艺：活性炭吸附工艺凭借自身的投资节省、操作简单和效果显著等优势，在工业化废水处理中具有广泛地应用，特别是对有机物具有非选择性的吸附作用。由于存在物料流失和吸附饱和等不足之处，试验装置配备了自动反洗和蒸汽再生系统。基于实验室小试的研究结果，中试试验采用广东鸿生10号颗粒木质炭，吸附停留时间为1.5h，处理结果如图3所示。

从图中可以得出，活性炭吸附工艺出水TOC稳定在12——14mg/L，去除效率保持在12%——32%之间，出水色度达到50倍以下，处理效果明显。由于从A2/O系统的出水到进入活性炭吸附，经过了两级絮凝沉淀，因此有效的降低了活性炭负荷，在此试验期间并没有运行反洗和蒸汽再生程序。并且由于试验操作规范，没有发生物料流失的现象。
2.3低压膜过滤工艺：活性碳纤维是碳纤维技术和活性炭技术相结合发展起来的新技术，具有过滤和吸附的双重作用，国内外关于采用此工艺深度处理含有机物的废水的报道逐渐增加。文章的低压膜元件由高活性碳纤维制成，装填在圆柱形过滤罐中，对比传统的纤维束过滤工艺提高了对较小粒径悬浮物的处理效果，同时较大的比表面积具备一定的吸附能力。主要工艺参数为，工作压力为0.15——0.3MPa，孔隙率为85%，过水流量为3.5——4.5m3/(h˙m2)。低压膜工艺出水TOC及其去除率如图4所示，

排水TOC稳定在9——12mg/L，去除效率范围保持在5%——30%之间。结果表明，低压膜元件所具备的过滤和吸附双重功效，能够有效地降低焦化废水中残余的难处理的有机物。同时四组膜组件采用独特的连接方式，正常工作时四级串联运行，而当其中的一组反洗时，其它三级能够正常依次串联工作，保证处理效果。除此之外，低压膜工艺出水色度小于30倍，SDI小于4，为后续的反渗透脱盐等工艺的应用提供了条件。
综上所述，由絮凝沉淀/活性炭吸附/低压膜过滤构成的物理处理集成工艺，在进水TOC浓度波动范围较大时能够保证良好的处理效果。絮凝沉淀工艺出水TOC稳定在15——20mg/L，去除率为20%——40%；活性炭吸附工艺的出水TOC稳定在12——14mg/L，去除率为12%——32%；而低压膜的出水TOC稳定在9——12mg/L，去除率为5%——30%，实现达标排放的同时，为后续的脱盐提供了条件。
3结论
(1)采用絮凝沉淀/活性炭吸附/低压膜过滤物理处理集成工艺处理焦化废水的生化尾水，具有良好的处理效果，TOC总体去除率在60%左右，实现有机污染物的达标排放。
(2)集成工艺中的絮凝沉淀工艺出水TOC稳定在15——20mg/L，去除率为20%——40%；活性炭吸附工艺的出水TOC稳定在12——14mg/L，去除率为12%——32%；而低压膜的出水TOC稳定在9——12mg/L，去除率为5%——30%。
(3)集成工艺出水色度小于30倍、SDI小于4，不仅达到枟辽宁省地方排放标准枠(DB21/1627——2008)的要求，而且为后续的反渗透脱盐等工艺的应用提供了条件。
原标题：集成工艺深度处理焦化废水中试研究