焦化廢水膜法處理工藝設計與應用

焦化廢水作為一種高污染、高濃度、難降解且有毒有害的工業廢水，在我國工業廢水排放量中約占百分之二，廢水產生量較大。焦化廢水污染物成分復雜，主要包含酚、硫化氫、吡啶、苯、油類等，現在一般選用預處理及生化法進行處理。

隨著《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB16171—2012）的強制實施及環保要求的逐步提高，關于焦化廢水的處理不再局限于合格排放，而是尋求相對經濟、更為生態及資源化的回用技術，以進一步提高焦化企業的水資源重復利用率。膜分離技術以運行穩定、處理效率高、操作簡單、無二次污染等長處，成為時下焦化廢水深度處理的研討熱點之一，但其也存在膜污染難以解決、化學清洗頻繁、濃水處置雜亂等壞處。因而，尋求一種穩定的焦化廢水膜法組合深度處理工藝，完成焦化廢水資源化利用，成為筆者的探究要點。

一、膜法水處理

膜法水處理是近年來不斷發展完善的一種水處理技術。在污水回用、海水淡化及物料分離等方面皆有廣泛應用，其作業原理是以選擇性透過膜為分離介質，使廢水中的成分選擇性的透過膜，從而起到分離凈化的作用。

膜法主要包括超濾、逆滲透及納濾技術。超濾膜技術是以壓力為動力，利用超濾膜中分布的不同孔徑對液體進行分離的物理作業過程，其過濾孔幾乎能夠截留液體中所有的膠體顆粒、蛋白質及大分子有機物。膜分離系統具有良好的化學穩定性，同時具有耐酸、耐堿及耐水解的可靠性能，能夠在強酸、強堿及各種有機溶液條件下使用，適用于焦化廢水的深度處理作業。

納濾是一種膜分離技術，因其孔徑僅為幾納米，截留分子量在80–1000的范圍之內，因此稱之為納濾。納濾技術是從反滲透技術中分離出的一種膜分離技術，屬于超低壓反滲透技術的延續及發展分支。納濾膜系統存在著納米級的細孔，截留率大于百分之九十五，其攔截率適用于海水淡化、污水處理及環境保護等領域。

將超濾與納濾工藝組合應用于焦化廢水的深度處理中，對各類高濃度的有毒化合物可進行有效攔截，且系統過濾精度高，處理效果穩定、設備所需空間有限、處理作業能力較強，可用于每小時上百噸的工業廢水處理。

二、工藝流程

通過對水質進行工程設計，焦化廢水深度處理系統進水B/C為0.28～0.29，碳氮比為0.60～0.74，可生化性差，含鹽量及COD高，且廢水中包含多環芳香族化合物、脂肪族化合物等難生物降解的污染物。

焦化廢水除油后進入調節池，再經由生化處理系統進行處理，生化處理后的廢水流經芬頓反應器，加入芬頓試劑，出水進入絮凝反應池，加堿調節絮凝反應池的水至中性，添加PAM絮凝的出水進入輻流式沉淀池，沉淀池出水作為焦化廢水深度處理系統的進水。進水進入試驗系統調節池進行水質和水量調節，再經由砂濾器過濾水中顆粒較大的懸浮物后進入緩沖水池，再由泵抽入超濾裝置和反滲透裝置進行深度處理，得到深度處理后的出水用作工業循環水，試驗產水率約為百分之七十，產生的濃水直接排出，實際運行過程中還需考慮濃水的處置。

三、試驗水樣及設備

試驗以大型焦化廠生化系統混凝沉淀池出水的一般廢水為樣，水樣指標情況：CODcr150–250 mg/L、氨氮10–30 mg/L、揮發酚2–10 mg/L、石油類10–20 mg/L、PH6.5–7.5、濁度實15–120 NTU。

試驗設備：調節池，用來進行水質及水量的調節；砂濾器，孔徑為600mm，用于初步過濾原水中顆粒較大的懸浮物；超濾系統采用UOF–IV，其孔徑為0.002–0.1微米之間，用于截留大分子物質及雜質；保安過濾器為JML–230/5，用于保護納濾膜系統部件不被懸浮顆粒所堵塞；納濾膜采用NF8040，用于截留相對分子質量為數百的物質。

超濾裝置作為反滲透裝置的預處理裝置，為反滲透裝置提供濁度<0.2NTU、SDI<3的進水，在降低反滲透裝置的化學清洗頻率、延長反滲透膜的使用壽命及保障反滲透系統的穩定運行等方面起到保安作用。反滲透裝置作為二級脫鹽裝置，可將廢水中剩余的溶解鹽、膠體、有機物等去除。該工程采用的超濾膜材質為聚偏氟乙烯（PVDF）膜，膜數量為60支/套，共2套，超濾產水進入超濾產水池（ht為0.67h）。反滲透裝置前設置保安過濾器，孔徑為5μm，共2臺。反滲透裝置采用渦卷式反滲透膜，膜數量為204支/套，共2套。

四、試驗過程

分析總結納濾及超濾膜在焦化廢水深度處理中的試驗結果，試驗水處理工藝流程為：生化混凝沉淀池——調節池——砂濾器——中間水槽——保安過濾器——超濾裝置——緩存水槽——保安過濾器——反滲透裝置——出水儲水槽。

試驗內容：將A2/O生物處理法混凝沉淀處理后的焦化廢水作為超濾和納濾工藝組合系統的原水。檢測處理前后的COD、氨氮濃度、濁度的對比變化進行分析，并結合環保部頒發的《污水再生利用工程設計規范》（GB50335—2002）中的相關指標進行對比。

五、工藝處理效果

試驗可知，超濾和納濾組合工藝對廢水的處理效果受原水COD的影響較大，原水中COD增加或減少時，超濾出水中的COD也會隨之增加或減少。經60天的連續試驗表明：超濾與納濾組合對原水中進行過濾后的出水COD指標基本穩定在60 mg/L，顯示出此組合工藝對處理廢水COD的穩定效率。

對氨氮濃度的去除效果：原水中的氨氮指標在20 mg/L左右，經超濾-納濾設備處理后，氨氮濃度有明顯降低，基本在10 mg/L以下，超濾的平均去除率為百分之三十一，納濾的平均去除率為百分之五十。

對濁度的去除效果：原水濁度在15-120NTU，經超濾設備過濾后出水低于1.6NTU，納濾出水低于1.0NTU，且去除效果較為穩定，工藝對原水濁度的平均去除率約為百分之九十八，對濁度物質幾乎能夠實現全部截留，具有良好的去濁功能。

采用超濾與納濾組合工藝進行深度處理后的出水指標基本達到《污水再生利用工程設計規范》（GB50335—2002）中再生水用作冷卻用水的水質控制標準。

六、結論

超濾與納濾組合系統對焦化廢水的深度處理效果明顯，該系統對去除廢水中高濃度有機物及多種化合物的效果較為突出。通過超濾與納濾工藝的聯合使用，可以使廢水的COD保持在60mg/L以下，使氨氮保持在10mg/L以下，使濁度保持在1NTU以下，出水的各項指標均能達到循環冷卻水補充用水標準，且設備組合裝置運行穩定，適用于焦化行業廢水的深度處理。其自動化的操作，不僅能夠為相關企業節省大量人力，而且出水可直接回用至循環水系統，能夠有效降低新鮮水消耗，同時實現了焦化廢水的零排放。