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邯钢新区焦化厂酚氰污水处理新工艺

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【摘

要】为保证河北钢铁集团邯钢公司邯宝焦化厂酚氰废水排放标准,新区焦化厂酚氰废水处理采用了SDN生化处理工艺。运行结果表明,该工艺处理效果良好,二沉池出水中主要污染物指标达到《污水综合排放标准》( GB8978-1996)中的二级标准,经深度处理后出水中主要污染物指标达到一级标准。

【关键词】A/O生化处理工艺;焦化废水;达标排放

引言

焦化废水是一种富含酚、氰、NH3-N、杂环类化合物、多环芳香烃的工业废水。由于其成分复杂、毒性大,所以处理难度大。早期处理焦化酚氰废水大都采用好氧生物处理酚氰废水中的酚氰污染物,即“O”法。该处理方法虽然能够去除废水中的酚氰等污染物,但是对氨氮、COD的除去比较差。随着人们对焦化废水处理研究的深入, 开发了O-A-O、A/O、A/O2等多种处理氨氮、COD等污染物的工艺技术。邯钢新区焦化厂新上的7米焦炉酚氰废水采用就是A/O法内循环生物脱氮处理工艺。由预处理段、生化处理段和深度处理段等组成。该工艺的关键在生化处理段。即酚氰废水进行厌氧处理(A法)进行硝化,去除氨氮后,再进行曝气处理(O法)进行氧化,去除废水中的酚氰等污染物处理过程的调试和掌握。经过我们对污泥的培养、驯化、调试运行,外排水中的主要污染物指标达到了《污水综合排放标准》中的一级标准。酚、氰NH3-N和COD去除率达到90%~96%。

1、废水的来源组成及水量

邯钢新区焦化厂有4座JNX70-2型复热式焦炉,年产焦炭209万吨。生产工序主要由备煤、炼焦、煤气净化精制和干熄焦等主要生产设施及配套设施组成。在炼焦生产过程中除了产生大量的烟粉尘污染物外,在煤气净化精制过程中还产生大量的高浓度的酚氰废水。

焦化废水来源组成及水量见下表:

邯钢新区其他厂送来的煤气水封水平均15m3/h、最大20m3/h,其它3.5m3/h。合计:195m3/h

2、设计进、出水水质

3、处理工艺

3.1工艺流程简介

本工艺分三段对废水进行处理:

预处理段采用隔油沉淀+气浮工艺去除污水中的悬浮物、油及S2-;生化处理段采用A/O工艺去除废水中的酚、氰等有机污染物以及氨氮;深度处理段采用混凝沉淀+BAF工艺进一步去除废水中的COD。污泥处理段采用污泥浓缩池+带式污泥脱水进行设计,脱水后污泥定期外运填埋。本项目废水处理规模为:Q=320m3/h(原水处理量为180m3/h,回流配水量为140m3/h)。工艺如下图:

3.2主要工艺单元

3.2.1格栅间及污水提升泵房

无压生活污水通过格栅去除来水中带有的大量漂浮物,室内设机械格栅1台,以截取污水中较大悬浮物无压污水经格栅后由泵提升至后续隔油池。泵房内设提升泵2台(开1备1)。

3.2.2隔油池及油水分离操作台

生产废水通过有压管道直接进入隔油沉淀池,分离污水中夹带的大量焦油,以降低生化处理阶段进水中的焦油含量。隔油沉淀池内设有导流筒和蒸汽加热系统。隔油沉淀池(3座),(设计规格长7.0m

宽7.0m 高7.5m)。正下方设有旋流泵(6台),用于将池底的焦油抽送至油水分离器中进一步进行油水分离,水进入调节池。

油水分离器内设有蒸汽加热盘管,油水分离器内定期分离出来的焦油外送至相关车间进行回收利用。

3.2.3调节池、事故池及综合工房

污水经隔油沉淀池后自流进入调节池。调节池的主要功能是均衡水质和水量,为后续生物处理创造良好的进水条件,不受污水高峰流量和浓度变化的影响。事故池的主要功能是接受其他水处理设施的事故性排放,以保证水处理设施的平稳安全运行。

调节池内高、中、低三个液位计控制池内3台潜水提升泵的运行。3台潜水提升泵可交替使用,延长使用寿命。事故池内的污水提升泵将污水抽回调节池进行后续处理。主要工艺参数为调节池水停留时间20小时,有效水深5m,事故池内水停留时间19小时,有效水深5m。

因场地限制,综合工房设在事故池的上方。综合工房内设有调节池污水提升泵、事故池污水提升泵、加药、混合反应装置及气浮设备。调节池的出水由提升泵抽送至加药混合反应池,而后自流进入溶气气浮机。因污水中含有大量的硫化物,加药混合反应池中投加FeSO4和PAC以去除S2-及油的含量。

气浮装置的基本原理:首先由溶气产生“溶气水”(此时的溶气水中包含大量的微细气泡),溶气水通过“释放管”进入待处理的水中,小气泡缓慢上升并粘附于杂质颗粒上,形成比重小于水的浮体,上浮水面,形成浮渣,然后由刮渣机除掉浮渣。设备主体由絮凝室、气浮接触室、分离室、集水槽等几部分组成。

3.2.4生化池

3.2.4.1工艺概述

A/O池是本废水处理工艺的核心单元,该工艺由缺氧反应池和两级好氧反应池两部分组成。废水首先进入缺氧反应池(A池),在这里反硝化细菌利用原水中的酚等有机物作为电子受体而将回流混合液中的NO2-和NO3-还原成气态氮化合物(N2、N2O)。

反硝化反应

2NO2-+6HN2+2H2O+2OH-

2NO3-+10HN2+4H2O+2OH-

反硝化菌是兼性厌氧菌,氧的存在会阻碍硝态氮的还原,因此反硝化反应必须在缺氧的条件下进行,在此过程中以有机物为碳源和电子供体,将硝态氮还原为氮气,实现总氮的脱除和COD的降解。

反硝化出水流经两级曝气池,在这里残留的有机物被氧化,氮和含氮化合物被硝化。污泥回流的目的在于维持反应池中的污泥浓度,防止污泥流失。混合液回流旨在反硝化提供电子受体(NO2-和NO3-),同时达到去除硝态氮的目的。

硝化反应

2 NH4+ + 3O22NO2-+4H++2H2O

2 NO2- + O22NO-3

2 NH4+ + 4O22NO-3-+2H2O+4H+

3.2.4.2主要工艺参数

A/O段分两个系统,设计总处理水量为320m3/h,其中包括原水180m3/h和二次配水140m3/h两部分。O池末端的出水直接回流到配水井,回流比取200%-400%。缺氧段共设8台潜水搅拌机(每组4台) 用于缺氧段的混合搅拌。好氧段采用鼓风曝气,曝气头选用德国进口管式曝气器;鼓风机房内设3台罗茨鼓风机(2用1备),单台参数:Q= 100m3/min。O池末端的回流井内设有混合液回流泵4台。

3.2.4.3工艺优点

以废水中的有机物作为反硝化碳源和能源,不需补充外加碳源。废水中的部分有机物通过反硝化去除减轻了后续好氧段负荷,减少了动力消耗。反硝化产生的碱度可部分满足硝化过程对碱度的要求,因而降低了化学药剂的消耗。在A/O工艺好氧段根据有机物的逐步降解,在好氧阶段采用减缓曝气,以降低动力消耗。

3.2.4.4工艺的控制参数

1.为了保证废水中的NH3-N达标排放,必须控制进水中的NH3-N浓度和COD浓度,确保硝化菌的生长和活性。适宜的进水条件为COD≤2000、NH3-N≤150 mg/L,因此需将废水稀释后处理。

2.污泥负荷0.2-0.25kgCOD/kgMLSS.d。

3.溶解氧(DO)3—4.5mg/L

4.MLSS

3—4.0g/L

5. SV

20-50%

6.进水温度控制在30℃,PH 7.2—8.5

3.2.5二沉池

二沉池用于A/O池出水的泥水分离,采用中心进水辐流式沉淀池1 座。主要工艺参数:直径24m,池边水深3.8m,池内设单臂周边传动吸泥机1台,停留时间3.5~4.5h,污泥含水率99.2~99.6%。二沉池的出水自流进入混合反应池及混凝沉淀池进行深度处理。

3.2.6 混合反应池、混凝沉淀池

混合反应池为1座3格,水力停留时间36min。在此阶段添加M180(固体),为进一步确保外排水COD和色度达标。混凝沉淀池采用中心进水辅流式沉淀池,直径22m,池边水深3.5m,超高0.3m。混凝沉淀池的出水进入曝气生物滤池。

3.2.7曝气生物滤池

为提高整个处理系统的可靠性,在混凝沉淀工艺后又增加了BAF工艺,可以进一步去除残余的有机物和氨氮。池内填充球形轻质多孔生物滤料,该滤料具有比面积大、孔隙率高、截污能力强、滤速快、使用寿命长、反冲洗耗水量少等优点,对废水中的悬浮物去除率高达89%。滤料厚度3200mm。

3.2.8污泥脱水系统

污泥脱水系统是将A/O池产生的剩余污泥和混合反应池的化学污泥进行污泥浓缩和脱水的过程,其目的是降低污泥的含水率,从而减少污泥的体积,便于污泥的运输和储存。本工程污泥脱水系统采用的是带压式压滤机。

4、运行效果及结论

该工程于2008年10月正式投入使用,在调试初期受各种因素影响水质波动较大,运行稳定后各种水质指标基本达到设计要求,并且有很高的去除率。该工艺处理效果良好,除污染效率高,具有一定的耐冲击能力,处理效果稳定,也为焦化废水处理和老工艺改造提供了一条切实可行的新途径。