《安全环境-环保技术》之膜工艺深度处理焦化废水的可行性实践研究 VIP免费

膜工艺深度处理焦化废水的可行性实践研究摘要：以宝钢焦化废水生化出水为研究对象，采用膜生物反应器/纳滤/反渗透（MBR/NF/RO）装置进行了深度处理及废水回用的中试研究，并对中试装置进行了工业化改造。中试装置及工业化装置的运行结果表明，膜工艺深度处理焦化废水在技术上是可行的，采用的MBR/NF/RO中试装置实现了连续稳定处理，出水满足《宝钢企业内部工业水水质标准》（YBFH001010010），COD、电导率的去除率分别达到98.7%、95.2%；经过改进后的工业化装置在焦化废水生化出水深度处理中也得到了成功应用，工业化装置运行稳定，产水率大于60%，出水水质优于YBFH001010010要求，并已用作循环水系统的补充水；经过对改进后的工业化装置运行的能源消耗及药剂成本核算，焦化废水深度处理的成本为4.66元/t。关键词：焦化废水膜工艺深度处理污水回用焦化废水是煤在炼焦过程以及煤气净化、副产品回收过程中产生的废水，其成分复杂，含有多种有机和无机污染物，如氨氮、酚、氰化物、硫氰酸盐、多环芳烃以及长链脂肪族化合物等，是典型的难降解有机废水[1-4]。焦化废水处理多以生化或生化与物化混凝联合方式为主，经过处理后的出水应达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）后进行排放[5-8]。而随着国家环保法规的日趋严格，《上海市污水综合排放标准》（DB31/199—2009）以及《炼焦行业工业污染物排放标准》（GB16171—2012）相继颁布实施，焦化废水达标排放也面临着更大的压力和挑战。膜分离技术近年来发展迅速，在物料分离、海水淡化、城市污水回用等方面取得了非常广泛的应用，但在焦化废水深度处理领域的研究和应用还鲜有报道[9-15]。笔者以上海宝钢化工有限公司焦化废水经生化处理后的出水作为研究对象，通过中试装置系统评估了膜工艺应用于焦化废水深度处理及回用的可行性，并在此基础上进行了工程化应用，实现了工业化装置连续稳定的运行。1材料与方法1.1废水水质以焦化废水经过生化处理后的出水为污水回用的研究对象，该出水水质状况如表1所示。1.2中试装置及工业化装置焦化废水回用中试装置处理能力为10m3/h，其工艺流程如图1所示。焦化废水经过A/O生化处理后的出水通过膜生物反应器（MBR）对其中的难降解有机物进一步降解，同时去除出水中的悬浮固体，以满足后续膜处理的要求。MBR出水经过多介质过滤器后进入后续的纳滤/反渗透（NF/RO）系统进行处理。为防止膜受到微生物的污染，分别投加杀菌剂（NaClO）、还原剂（NaHSO3）以及阻垢剂，投加质量浓度分别为4、2、4mg/L。在10m3/h处理规模的中试装置基础上，对焦化废水回用的工业化应用工艺流程进行了改造优化，如图2所示。工业化装置的设计处理能力为150m3/h，生化出水首先经过混凝（投加1500mg/L的硫酸铝和4mg/L的聚丙烯酰胺（PAM））进一步去除水中的有机物及氟化物后进入超滤（UF）系统，UF出水进入后续的NF/RO系统。投加杀菌剂、还原剂以及阻垢剂，种类及浓度同中试研究。中试装置及工业化装置的主要设备、规格如表2所示。1.3分析方法COD采用DR-2800COD快速测定仪测定；F-采用SEVENMULTI离子活度计测定；T-CN采用UV-2550紫光分光光度计测定；溶解性总固体（TDS）及电导率采用SEVENEASY电导率仪测定；Cl-采用CD10ASP离子色谱仪测定；浊度采用2100AN浊度仪测定；总硬度采用AA-7000原子吸收仪测定。2结果与讨论2.1中试装置的运行实绩2.1.1MBR运行效果中试装置MBR的水力停留时间（HRT）为3.5h，MLSS维持在8500mg/L，其运行一年的出水效果如图3所示。由图3可见，焦化废水生化出水经过MBR处理前后的平均COD质量浓度分别为262.0、191.0mg/L，平均去除率为27.1%。由于焦化废水经过A/O处理后残留的COD主要为难降解有机物，BOD5质量浓度仅约30mg/L，B/C约为0.11，虽然MBR系统维持了较高的污泥浓度，但对COD的降解效果有限，其对COD的去除主要归功于过滤作用。另外，MBR进水浊度为8～12NTU，出水浊度为0.5NTU左右，体现了其良好的过滤截留性能。MBR出水膜污染指数（SDI）稳定在4～5，满足了后续NF/RO系统的进水要求。MBR运行过程中最主要的问题是膜污堵，本研究设计采用了空气错流曝气（曝气量350m3/h）以及在线水力清洗的方式以减...