焦化废水回收利用 促进循环经济发展2.doc

焦化废水回收利用 促进循环经济发展（罗萍 韩学国 胡林）关键词：焦化废水 技术改造 零排放 再利用摘要：通过调整焦化废水处理工序的操作参数，改变废水处理工段的运行方式，再借助对现有环保设施的改造，从而达到了采用经处理后的焦化废水做熄焦水使用，实现了水钢煤焦化分公司焦化废水零排放, 从源头削减了污染，提高了资源利用效率， 取得了环境效益和经济效益的“双赢”。一、公司概况首钢水城钢铁（集团）有限责任公司（以下简称水钢集团公司）位于贵州省西部的六盘水市，始建于1966年，1970年投产。经过近40年的发展，现已成为拥有铁矿采选、焦化、烧结球团、炼铁、炼钢、轧钢，以及发电、水泥、机电制造和建筑等产业，具备年产300万吨钢综合生产能力的大型钢铁联合企业。煤焦化公司是水钢集团公司的一个重要辅助单位，年产焦炭140万吨，每年产生的生产污水约65万吨，如不经处理达标直接排放水钢总排，势必增加水钢总排的处理难度，同时水钢外排污水中富含的氨氮、化学耗氧量等污染因子将严重污染三岔河水质。改造现有废水处理工序和现有环保设施，努力实现焦化废水外排和再利用迫在眉睫。二、 改造前的状况（一） 在4#焦炉投产后生化污水处理量由40m3/h增加到60m3/h，加上工业新水作为稀释水、精制车间来的部份废水等，外排总量达到70-80m3/h。虽然投入大量的人力物力进行改造，但仍然还有大量的废水进行外排，是水钢集团公司的重大污染源之一。（二） 工业新水作为生化的稀释水，使用量在20m3/h25 m3/h以上，每年消耗的水资源达到17.5221.9万元。（三） 由于原有送两个炼焦车间熄焦水管道受管径影响，不能满足熄焦水量要求。（四） 生化外排污水水质指标偏高，特别室COD和氨氮无法达焦化行业排放标准，且但在操作过程中溶解氧偏低造成COD不稳定。三、 实现焦化废水零排放进行的技术研究和技术攻关（一） 采用生化外排废水作为稀释水，取代工业新水技术攻关1、 利用生化模拟装置进行外排废水取代工业新水的实验利用生化模拟装置进行外排废水取代工业新水的实验主要原理是活性污泥是以好氧菌为主体形成的絮状体，絮状体中混杂着污水中有机的和无机的悬浮物质、胶体物质，并在其表面上附聚着种种藻类、菌类、原生动物和后生动物等组成的在曝气池里的一个生态系统。利用曝气池里的生物群落吸收废水里的污染因子（酚、氰、氨氮和COD）。在供氧条件下，当加入适量的外排废水作稀释水时，原来的生物群落会发生相应数量、形状上的变化,甚至部分微生物将会发生变异。但经过一段时间的驯化后，活性污泥中的生物能够适应新的生存环境，可使外排水达到相应外排标准。通过焦化经处理后的外排废水取代工业新水的实验，即用模拟装置外排废水量的三分之一作为回配水进行试验，对模拟装置外排废水的操作指标每天各取两个样进行检验，所得数据进行统计、整理：序号指标规定值不合格次数（次）百分比（%）累计百分比（%）1COD180mg/L3251.6151.612NH3N150mg/L1219.3570.973溶解氧25 mg/L69.6880.654PH值6846.4587.105其它酚、氰、0.5 mg/L812.901006含油等7 mg/L从表可以看出，在进行外排废水取代工业新水的试验中，存在的问题主要集中在COD外排指标不合格频次较多，是存在问题的的主要因素，其次是NH3N的指标；导致外排废水COD、溶解氧、氨氮指标超标的主要原因是：在利用外排废水作稀释水时，由于外排废水和处理的污水COD、氨氮叠加，造成处理后废水指标升高。2、原因分析2.1由于外排废水添加量增加到20 m3/h25 m3/h,经均合后进入曝气池的COD值达到1249 mg/L,进水的污染因子偏高影响了污泥中微生物的繁殖。2.2溶解氧的供给：充足的溶解氧才能保证曝气池微生物的正常分解和代谢，据技术资料记载，曝气池溶解氧含量必须控制在24mg/L污水，过高会使污泥中的微生物自身氧化分解，过低池内污泥会缺氧而死亡、腐质。通过试验分析，但当上方水源水质异常波动COD达到1500mg/L时，溶解氧低于0.5mg/L。由于回配水加大后, 因此进入曝气池内COD上升,增加了生物化学耗氧量，在供氧设施未得到改变前提下，曝气池内出现溶解氧偏低情况。(溶解氧1#0.3 mg/L、#0.7 mg/L)。2.3添加外排废水污染因子会产生叠加，由于外排废水中带有一定量的污染因子，作为稀释水使用时将会使进曝气池酚、氰、氨氮、COD指标偏高。2.4氨氮超标的主要原因，外排废水作为稀释水使用时会产生叠加经，试验分析结果显示，PH值过高或过低均能使微生物的体外酶和体内酶的活力降低，致使污泥净化污水能力下降；PH值稳定在78之间，进水氨氮保持在100 mg/L可提高污泥沉降性能。通过分析，要改变生化外排指标的因素，一定要在影响COD、氨氮、溶解氧指标的各个环节上下功夫。3、整改措施3.1加大外排废水作工业稀释水量到20 m3/h25 m3/h 用外排废水量为10m3/h, 蒸氨废水COD1427 mg/L时，经稀释后均和池实测COD为910 mg/L， 通过理论计算均和池COD为937 mg/L. 此时出水平均含COD161 mg/L理论计算式:(Q外COD平均Q排口COD平均Q浮选COD平均)/Q总.当外排废水量为20m3/h, 蒸氨废水COD1550 mg/L时, 经稀释后均和池实测COD为1136.43mg/L, 通过理论计算均和池COD为1029mg/L.出水平均含COD181.25 mg/L，因此加大外排废水作工业稀释水量20 m3/h25 m3/h来降低均合池内COD的叠加。3.2解决NH3N偏高不稳定。通过加强蒸氨废水NH3N控制，保持进入生化废水PH值67，合理调整加蒸氨碱量，使废水全氨控制在0.34 mg/L内,在废水取代工业新水过程中, 废水中有机氮化合物含量高或NH3N含量高时，在适宜条件下可被硝酸菌和亚硝酸菌氧化为NO3-，当二沉池厌氧，NO3-就会还原为N2，N2被活性污泥絮凝体所吸附，使得污泥比重1而上浮，如果二沉池长期厌氧发酵，产生的CO2和H2附聚在活性污泥上，也会使污泥比重降低而上浮曝气时间过长，污泥在曝气池内氧化进入硝化阶段，控制曝气池内污泥体积在20%25%内防止污泥老化死亡而产生的曝气池硝化反应和NH3N的升高，通过对污泥浓缩池含高浓度NH3N的上清液进行稀释处理，在标准范围最大限度地降低NH3N的外排指标，使废水取代工业水作稀释水造成的NH3N含量叠加不超过外排标准。 3.3进水有机物浓度高，COD指标操作没有得到严格的控制。由于进水有机物浓度高丝状细菌和真菌的过分繁殖将导致活性污泥膨胀，但通常在碳氮比（C：N）和碳磷比（C：P）的比值较高，水中溶解的氧气浓度较低的条件下容易产生。为维持良好的处理效果，应当避免发生污泥膨胀，因此在活性污泥法中要严格控制进入系统废水的C：N和C：P的比值，保持较高的溶解氧，这样才能维持良好运行状态。当溶解氧不足时，废水COD明显增高，曝气池转为厌氧状态，污泥呈红色，厌氧菌增殖，通过对曝气池内深度曝气风管道进行改造，控制环行风管道压力在0.4Mpa以上,对可控硅调节的曝气机进行改造，控制曝气池内污泥体积在20%25%，严格控制含高浓度的COD废水进入生化系统，加大外排废水作工业稀释水量到20 m3/h25 m3/h可减少均合池内废水COD指标，从而达到了外排废水COD指标达到规定控制范围内。4、外排废水取代工业水作稀释水的结论通过解决上述问题，严格把好进入生化废水的质量关，完善工艺设施， 在生化模拟装置中应用外排废水作稀释水的试验取得成功。其出水指标如下：项目酚氰氨氮COD外排废水0.100.26116.46191.25在试验取得成功的基础上，分公司从生化到炼焦的废水管道上接一条管道进入均和池，作为生化外排废水取代稀释水的改造，第一阶段为10天，回配水为10m3/h；第二阶段为10天，回配水为20m3/h。生化外排出废水的各项指标都处于受控状态。（二） 提高曝气池溶解氧，降低COD指标技术攻关1、改造前曝气池溶解氧状况净化车间生化工段1#、2#曝气池在长期的运行过程中，采用的是表面曝气加深度空压风进行曝气，表曝机由六台安徽第一纺织机械厂生产的GKGJ系列调速装置控制的绕线式电机组成，长期以来曝气池溶解氧偏低，对污泥的活性造成一定的影响， 1#、2#曝气池在未改造前溶解氧指标一直保持在0.5mg/L以下其主要原因是由于2#、3#空压机风在满足炼焦使用的基础上部分回曝气池内,并且曝气方式和效率太低。同时因外排废水作稀释水后,进入曝气池内COD上升,增加了生物化学耗氧量，在供氧设施未得到改变前提下，曝气池内出现溶解氧偏低情况.。2、对深曝的改造和调速系统的改造，提高了池内溶解氧，COD得到了有效控制。改善曝气池内溶解氧，提高污泥活性：二台变频器在1#、2#曝气池运行使用，曝气机的调节和控制比较平稳。原曝气机使用可控硅进行调节，其运行方式分为全速运转和调速运转两种方式。全速运转时电机车速只能控制在470至560转/分，车速超过560转/分时，电机温度升高发热，电流增大。当电网电压质量差时，快速熔断器烧坏频率会更高。因此使用可控硅进行调节会造成曝气机转速低，池内溶解氧偏低，现两台曝气机改变频调速后，频率保持在35Hz，曝气机转速提高到800转/分时，曝气池内溶解氧在原基础上升0.5 mg/L以上，并节约了大量的电力能源。2.1 改造曝气池深度曝气风管，提高生化曝气池内溶解氧，满足曝气池内活性污泥对溶解氧的需求。现有生化污水处理工艺是采用表面曝气机为微生物提供氧气，但因受地势较高的影响，表曝机供氧明显低于平原地区，致使曝气池内溶解氧长期在0.5mg/L以下，当上方水源水质出现异常波动时，曝气池内溶解氧立更低、甚至为零。长期以来严重制约了污泥的活性、生长和繁殖，同时也限制了生化的处理效率, 根据情况采取提高深度曝气效率，实施深度曝气风管的改造。曝气池进风主管为DN80的环行风管，2#、3#空压风为风源，在曝气池的两侧上段、中段共安装24根DN25深度为3.5米的风管每根风管用单独的阀门进行调节,间隔距离为1.2米,进水段各增加三个曝气点.,满足前段对氧的需要。通过对深曝系统的改造，曝气池溶解氧从0.5mg/L以下上升到0.9mg/L左右,取得了明显效果。2.2对调速系统的改造有效提高了曝气池的溶解氧。在2#曝气池4#曝气机改投用变频器后, 2#池内溶解氧比未改前上升1.2 mg/L左右 ,池内污泥活性较好,出水指标COD均保持在180 mg/L内； 1#曝气池2#曝气机改投用变频后，溶解氧指标在原来基础上有明显的上升，从原来的0.8 mg/L左右上升到1.36mg/L，在1#曝气池2#曝气机改变频器后，通过同变频调速代替可控硅调速，溶解氧指标从0.9 mg/L左右上升到2.0mg/L以上。参数见下表：项目改造前曝气池内溶解氧改造后曝气池内溶解氧溶解氧0.91.1mg/L2.02.36mg/L3.2.3 变频表面曝气加深度曝气复合供氧工艺对提高废水指标打下了坚实基础微生物在处理污水的过程中其重要关键过程均在曝气池内完成，因此，曝气池溶解氧的高低决定污泥活性的好与坏，同时以决定污水处理指标的好与坏，通过上述改造曝气池内溶解氧指标从0.9mg/L上升到2.0mg/L以上，两台变频曝气机的运行，和深度曝气供氧使曝气池内溶解氧指标满足了生产需要，出水COD得到了有效控制。3、增设生化到二炼焦的熄焦废水管道，满足炼焦熄焦水需求3.1利用生化外排废水满足炼焦熄焦水。从生化增设了一条1084.5生化外排废水管道到二炼焦熄焦水池，满足二炼焦熄焦水量，流量为4060m3/h。原送一、二炼焦熄焦水管道为894管道，流量为2530m3/h， 2005年4月份改造后使送二炼焦熄焦水量为4045m3/h，原熄焦水管道894管道，用为送一炼焦熄焦水用，流量为2530m3/h。改造后送炼焦熄焦水总量为6575m3/h之间。3.2送一、二炼焦熄焦水泵改用变频调速控制。对生化7#9#废水泵改为变频调速进行控制，根据处理后废水井的液位进行调节，通过改造处理后废水井井的液位控制稳定，实现废水不外排。四、实施效果（一） 通过生化外排废水取代稀释水的攻关改造，实现生化外排废水完全取代稀释水20m3/h，即减少生化外排废水总量20m3/h。（二） 通过生化曝气池深度曝气和变频调速的改造，使外排废水各项技术参数指标控制在标准范围内，满足炼焦熄焦水的水质和水量要求。（三） 新增废水管道及废水泵变频调速的改造，实现废水向炼焦熄焦池均衡稳定输送，节省熄焦水用工业新水的补充，实现了节能环保双丰收，为煤焦化的可持续发展打下了坚实基础。五、经济效益分析（一）直接经济效益1、外排废水完全得到利用，按每小时75m3/h熄焦水计算，年直接经济效益： 75（m3/h）24（小时）365（天）1元/ m3=65.7万元2、外排废水取代稀释水，节省工业新水补充量20m3/h，年直接经济效益：20（m3/h）24（小时）365（天）1元/ m3=17.52万元3、1#、2#曝气机改变频调速后节省电力消耗（按0.35元/kwh）计算90kw12%243650.35=3.31万元降