《安全环境-环保技术》之关于膜组合工艺技术对焦化废水的深度处理

1、关于膜组合工艺技术对焦炭废水的深度处理摘要：对焦炭废水高浓度不易分解的有毒有机废水，采用生物凝聚法处理，但废水中的COD、SS、Cl-、色度、硬度等还没有达到，只有经过深度处理，水才可以再利用。 本研究以唐山某焦化厂二沉池出水为超滤纳滤组合工艺的进水，对焦化废水进行了深度处理，探讨了影响焦化废水深度处理的因素： COD50mg/L、Cl-250mg/L、硬度50 m g 通过分析超滤膜和纳滤膜的生产水量和差压，分析冲洗与反冲洗后生产水量的变化，得到本工艺的可行性和浓水的处理方法。关键词：焦化废水超滤纳滤膜生产水量膜差压； 深度处理0引言我国炼焦废水的处理技术主要是A/O法、A2/O或A2/O和

2、凝聚沉淀法的联合处理，处理后废水的COD、浮游物、硬度、氯离子浓度等污染因子的含量仍然很高，未达到废水再利用标准的炼焦厂成为焦炭废水深度处理再生的问题我国深度处理焦炭废水的主要技术是fenton氧化、光催化剂氧化和湿式催化剂氧化等，这些技术可能运行费用太高，或处于研究阶段，还没有投入生产。 膜处理技术具有占地面积小、运行费用低、工艺简单、操作方便等优点，目前广泛应用于化工、电子、炼钢、食品等废水处理领域。 本次实验采用超滤和纳滤相结合的技术对焦化废水进行深度处理，探讨了处理结果，并对工艺运行中出现的问题提出了解决办法。1超滤膜纳滤膜工艺处理焦化废水的实验1.1焦炭废水的由来、特征焦化废水主要来

3、源于煤焦、气体净化过程和化工产品的纯化过程，其中蒸氨废水是主要来源。 高浓度有机废水，有害物质浓度高，污染物种类多，成分复杂。 其中无机化合物主要有大量的铵盐、硫氰酸盐、硫化物、氰化物等，有机化合物有酚类、单环和多环芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物等1.2实验入水水质实验采用膜过滤纳滤膜组合技术，对唐山某炼焦厂的二沉池的水进行深度处理，该厂的炼焦废水、二沉池的水(实验供水)和排放标准如表1所示。1.3实验设备原水罐： 1m1.5m超滤水罐： 0.8m1m； 纳滤水箱：0.20.81.2m3； 保安过滤器： JML-230/5超滤膜： saehan公司制，型号UF4040，材质PVDF，过

4、滤孔径0.1m，生产水量1000L/h，工作压力0.1MP，膜贯通差压0.1MP，生产水回收率90%； 纳米过滤膜： saehan公司制、型号NF4040、材质PA、过滤孔径1nm、生产水量80L/h、工作压力0.6MP、膜间差压0.04MP、生产水回收率90%1.4实验原理在超滤-纳米过滤的组合工序中，焦炭废水首先通过超滤膜过滤，超滤膜出来的水分是浓水和产水，浓水中含有很多悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等高分子物质，产水中只含有无机盐和小分子物质。 超滤膜产水作为纳米过滤膜的供水，超滤膜浓水直接回到厌氧槽继续进行生化处理。 超滤膜产生的水通过高压泵输送到纳过滤膜，经过纳过滤膜的分离后也分为浓水

5、和产水，浓水可以回到厌氧槽继续进行生化处理或继续焚烧处理。 纳滤膜能够捕获分子量2001000的小分子，捕获99%的二价阴离子，因此纳滤产水只含有少量的小分子有机物和少量的无机盐，能够以污水再生利用工程设计规范 (GB50335-2002 )的再生水作为循环冷却系统来补充水水质标准。1.5实验过程焦炭废水的实验流程如图1所示。实验采用连续运转方式，每天定时采样进行分析，采样的是水和水，分析内容是COD、NH3-N、硬度、碱度、Cl-等，分析方法如表2所示。另外，在每天定时记录设备的运转差压和生产水量，在定时进行设备的清洗和给药清洗(超滤、纳米过滤膜清洗1天1次，给药清洗10d次) .2试验结果

6、和讨论2.1水产水的水质和场所效率从图2可知，入水水质变动大，COD为180240mg/L，膜过滤水产水质根据入水的变化而变化，但纳米过滤水产水质稳定，COD维持在3050mg/L左右，c由图3可知，实验水的总硬度为150180mg/L，膜过滤水的总硬度为100150mg/L，纳米过滤水的硬度维持在4050mg/L左右，实验水的硬度的除去率为70%75% .根据图4，供水Cl-质量浓度为340450mg/L，超滤生产水Cl-质量浓度为250360mg/L，纳米过滤生产水Cl-质量浓度为170250mg/L，Cl-除去率为40%50%由图5可知，浸水中TDS为19002700mg/L，超滤生产水

7、中总溶解性固体(TDS )为19002700mg/L，纳滤生产水中TDS为6501000mg/L，TDS除去率为57%68% .综合来说，膜过滤纳米过滤的组合工艺对焦炭废水中的COD、硬度、悬浮物、色度、TDS等污染因子的除去率高，氯离子的除去率低，生产水中的COD质量浓度为50mg/L以下，除去率为80%90%，硬度为4050mg/L，除去率为70 TDS质量含量为6501000mg/L，除去率为57%68%，悬浮物和色度除去率为100%，Cl-除去率为40%50% .2.2生产水和循环水的标准水质比较将实验生产水水质和污水再生利用工程设计规范 (GB50335-2002 )中的再生水作为循

8、环冷却系统的补充水水质基准示于表3 .由表3可知，生产水Cl-的浓度和TDS值接近基准值，其他项目在基准值的范围内，实验生产水以污水再生利用工程设计规范 (GB50335-2002 )的再生水作为循环冷却系统的供水水质基准，因此焦炭废水在本工艺处理后，在工厂循环冷却水2.3设备运行的稳定性2.3.1膜过滤差压、生产水量变化实验期间，膜过滤压力维持在0.9kg/cm2，差压的变化小，维持在0.1kg/cm2左右超滤膜生产水量的变化如图6所示图6表明，初始运行时，超滤膜的生产水量为920L/h，实验装置连续运行10d后，生产水量减少到909L/h，生产水量衰减度为1%左右。 经过化学清洗后，生产水

9、量可以恢复到初始值。 实验装置持续运行到第20天时，超滤膜的生产水量由原来的920L/h下降到909L/h，通过第二次化学清洗，生产水量仍然可以恢复初始值。 根据超滤清洗后出水的分析，超滤膜污染的主要物质是焦炭废水中的悬浮物和有机物胶体，可以通过清洗容易地去除。由此可知，实验设备运行期间，超滤膜的差压稳定，生产水量的变化小，即使膜表面有污染，也能通过清洗容易地去除2.3.2纳滤差压、生产水量变化实验期间，纳滤膜压力维持在6.0kg/cm2，差压变化小，维持在1.8kg/cm2左右。纳滤膜生产水量的变化如图7所示从图7可以看出，纳米过滤膜在运转期间，最初的生产水量为180L/h，连续运转10d后

10、，生产水量衰减为165L/h，衰减幅度为8%。 化学清洗后，生产水量可以恢复到初始值。 实验装置持续运转到20d，纳滤膜的生产水量再次从原来的180L/h下降到163L/h，进行第二次化学清洗。 化学清洗后，生产水量仍然可以恢复到初始值。 对纳滤清洗后的水进行分析，发现纳滤膜污染的原因物质是废水中的有机物胶体由此可知，在纳米过滤膜的运转中，生产水量的变化小，膜表面的污染少，膜的污染防止能力强，并且膜表面的污染物容易通过清洗而被除去，纳米过滤膜的运转稳定，即可以执行选择的过程。2.4清洗和清洗水的处理实验中的膜清洗分为日常清洗和化学清洗日常清洗用纳滤水作为膜的清洗水，超滤清洗包括正清洗和反清洗，

11、纳滤仅正清洗，每次清洗时间为30min，以清洗水循环使用。 日常冲洗水量小，约占投入水量体积分率的2%，污染物含量少，可回到废水生物处理调节池，调节厌氧池的供水水质。在实验过程中，膜化学清洗两次，每隔10d。 清洗药剂是NaOH和柠檬酸。 在清洗过程中，首先向充满清洗水的原水罐中加入NaOH，将pH调整为12，启动离心泵，分别清洗超滤膜和纳米过滤膜30min，浸渍20min，排出水后，用柠檬酸将清洗水的pH调节为2，启动离心泵，将超滤膜和浸渍20min，排水清洗完毕.化学清洗后，分别测定超滤、纳米过滤的生产水量，其生产水量可以恢复到初始值.由于化学清洗间隔长，清洗水水量少，所以可以直接回流到厌

12、氧槽中调节水质.清洗药剂便宜，运行科2.5浓水的去向超滤-纳滤组合产生的浓水占体积分率的10%左右，COD质量浓度为16001800mg/L，主要是生物不能分解的多环系有机物。 这种难分解性、成分复杂的废水的一般处理方法有高级氧化法、湿式氧化法、焚烧法等，但高级氧化法处理这种高浓度的有机废水不合算。 氧化剂的消耗随着污染物质浓度的增加而增加的湿式氧化技术中，适合处理的废水的COD质量为20150mg/L，焚烧法中适合处理的废水的COD含量在100mg/L以上该方法是将废水喷雾到高温燃烧炉中，使雾完全气化，使废水中的有机物在炉内氧化，分解为完全燃烧生成物CO2和H2O和少量无机物灰分的方法。 浓水中含有很多有机物和少量的NH3-N物质，氨氮在燃烧中是否生成NO是焚烧法处理焦炭废水的敏感问题三结a .膜组合工艺深度处理焦炭废水，出水COD50mg/L，硬度8850mg/l，Cl-质量