CN105271606B

CN105271606B - 一种焦化废水的处理方法

Info

Publication number: CN105271606B
Application number: CN201410339214.1A
Authority: CN
Inventors: 陈鹏
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2018-01-05
Anticipated expiration: 2034-07-16
Also published as: CN105271606A

Abstract

一种焦化废水的处理方法，对重力除油池和气浮除油池预处理后的焦化废水，采用序批式膜生物反应器协同Fenton氧化和混凝沉淀进行处理，在序批式膜生物反应器内加入反应器有效体积1/8～1/6的冶金废渣，每10～15天再向反应器中补充占冶金渣量0.3%～0.8%的冶金渣；每5～7天向反应器内回流一次Fenton反应产生的铁泥沉淀，回流量为反应器污泥量的6%～8%；序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌7～8h，好氧曝气15～17h，停留时间为70～73h。本发明利用氢氧化铁絮体的絮凝作用，强化废水处理效果，缓解硝化过程所消耗的碱度，对反应产生的铁泥沉淀进行回收利用。同时利用冶金渣的吸附沉淀性能，达到提高废水处理效果和降低废水处理成本的目的。

Description

一种焦化废水的处理方法

技术领域

本发明属于工业废水处理领域，特别涉及一种利用冶金废渣与Fenton反应（芬顿反应）产生的铁泥沉淀强化处理焦化废水的方法。

背景技术

焦化废水是在煤制焦炭、煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水，其成分复杂多变，除氨氮、氰及硫氰根等无机污染物外，还含有酚类、萘、吡啶、喹啉等杂环及多环芳香族化合物(PAHs)。由于氰化物、多环芳烃及杂环化合物很难生物降解，加之高浓度氨氮对微生物活性具有很强的抑制作用，导致废水的可生化性较差，焦化废水一直是公认的最难处理的工业废水之一。随着我国钢铁工业的飞速发展，焦炭产能的不断扩大，产生的焦化废水数量也在不断增加，其达标排放问题越来越受到环保部门及企业的高度重视。同时“十二五”规定，单位工业增加值用水量需要降低30%，水资源已经成为阻碍很多企业可持续发展的瓶颈。

近年来，经过不断的研究和实践，国内外学者找到了许多治理焦化废水的技术，主要有生物处理法、化学处理法、物理化学处理法且取得了一定的处理效果。我国目前焦化废水处理工艺应用于工程中的主要有厌氧-好氧法（A/O）、厌氧-好氧-好氧（A/O²）、厌氧-缺氧-好氧法（A²/O）、厌氧-一级好氧-缺氧-二级好氧（A²/O²）等，处理后焦化废水指标基本稳定在GB8978-1996的二级排放标准，特别是COD、NH₃-N和总氰化物这几个指标很难同时达到排放要求。

专利“一种焦化废水生物处理工艺方法”（CN 101215068A）公开了一种焦化废水生物滤池处理法，厌氧/缺氧/好氧池分别由滤池串联而成，滤料为球形陶粒滤料或不规则形陶粒滤料，这些工艺在一定程度上提高了焦化废水的生化处理效果，但厌氧和缺氧滤池产生的微气泡在滤池内会长期滞留，长时间占据滤池有效反应空间，降低处理效率，此外一些生物膜填料还存在易板结堵塞的问题，需要频繁反冲洗，致使处理效果不稳定。

专利“焦化废水的处理方法”（CN101781067A），将焦化废水通过隔油池、调节池、铁碳—芬顿氧化池、升流式厌氧污泥床反应器、水解多功能池、缺氧池、复合活性污泥池及二沉池，然后排放出水。此种方法所需处理构筑物较多，工艺复杂，占地面积大，运行成本也较高。

专利“节能型高氨氮废水处理方法”（CN101195513），先使废水经过预处理将凯式氮转化为氨氮，然后进入短程硝化池中，将氨氮硝化控制在亚硝酸盐氮阶段，然后利用微电解反应器替代厌氧反硝化或氨氧化工艺进行脱氮处理，再运用生物法或Fenton氧化法、物化氧化法作后续处理，总氮去除率达60%-75%。此法主要用于高氨氮处理，对难降解有机物处理仍然不理想。

专利“一种焦化废水处理工艺方法”（申请号200810234318.0），该方法由物化处理单元和生化处理单元组成，其中物化处理单元由微电解反应器、沉淀池组成，微电解反应器以废铁屑、废铜屑和轻质块状材料为填料。生化处理单元由内循环三相流化床反应器组成，利用固定化活性污泥小球实现同时脱氮除碳。出水虽然挥发酚、氨氮、色度可以达到污水综合排放标准一级标准，但COD处理效果并不理想，仅能达到污水综合排放标准二级标准。

专利“处理焦化废水的工艺”（CN 101224936），该方法采用一级缺氧+两级好氧生物滤池作为生物处理，并耦合曝气微电解物化处理技术处理焦化废水。此法中虽然加有微电解工艺，能够破解部分难降解有机物但由于并未达到其中全部有机物降解条件，所以出水指标只能达到污水综合排放标准中的二级排放标准，处理效果不理想。

综上所述，由于焦化废水成分复杂多变，含有多种难降解的长链和环状有机类物质，废水可生化性差，单靠一种处理方法难以达到理想的效果，目前大多采用的物化和生化联用技术来处理焦化废水，但在处理中存在着处理效果不理想，工艺流程复杂和运行成本较高的现状，并没有发挥各自的优点，致使处理出水水质难以满足现行排放标准。

发明内容

本发明旨在针对目前焦化废水处理技术存在的不足，提供一种利用冶金废渣和Fenton反应产生的铁泥沉淀强化处理焦化废水的方法，从而使处理后的焦化废水水质可以达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB 13456-2012）的要求。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种焦化废水的处理方法，其特征在于，针对重力除油池和气浮除油池预处理后的焦化废水，采用序批式膜生物反应器协同Fenton氧化和混凝沉淀进行处理，利用高炉渣和转炉渣混合形成的冶金废渣与Fenton反应产生的铁泥沉淀强化处理焦化废水，使处理后的焦化废水水质达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-2012）的要求，其具体方法为：

1、在序批式膜生物反应器内加入粒径1～8mm的冶金废渣，冶金废渣中高炉渣与转炉渣的配比为：高炉渣60%～90%，转炉渣10%～40%；冶金渣的加入量为序批式膜生物反应器有效体积的1/8～1/6，每10～15天向序批式膜生物反应器中补充一定量的冶金渣，补充量为序批式膜生物反应器内冶金渣量的0.3%～0.8%；

2、根据序批式膜生物反应器中污泥浓度和所测污泥中铁离子浓度，每5～7天向序批式膜生物反应器内回流一次Fenton反应产生的铁泥沉淀，回流量为序批式膜生物反应器污泥量的6%～8%。

3、序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌7～8h，好氧曝气15～17h，停留时间为70～73h。

本发明的处理机理及有益效果为：

高炉渣和转炉渣本身无毒害作用，且表面粗糙，具有一定的孔隙度，用其作废水处理的填料，易于生物膜附着生长。高炉渣和转炉渣中的CaO、MgO等碱性物质的缓慢释放可以起到补充碱度的作用，减少外加碱性物质的投加。Fenton反应所产生铁泥沉淀成分主要是氢氧化铁，将其添加到序批式膜生物反应器中，其作为絮凝剂不仅将大大改善反应器中活性污泥的沉降性能和对废水的处理效果，铁泥的碱性也可以缓解硝化过程所消耗的碱度，并使Fenton反应产生的铁泥沉淀得到了有效的利用。

本发明将Fenton反应产生的铁泥沉淀添加到序批式膜生物反应器中，充分发挥了氢氧化铁絮体的絮凝作用，不但改善了污泥混合液的性质，强化了废水的处理效果，而且铁泥自带的碱性也可以缓解硝化过程所消耗的碱度，并对Fenton反应所产生的铁泥沉淀进行了有效的回收利用。同时在序批式膜生物反应器加入高炉渣和转炉渣组成的混合填料，充分利用其吸附沉淀性能、提供碱度和供给微生物生长的高效载体的功能，既达到提高废水处理效果又降低废水处理成本的目的，实现了以废制废、高炉渣和转炉渣资源化再利用的目的，对焦化企业的可持续发展具有重要的现实意义，经过处理后的焦化废水水质完全可达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-2012）的要求。

附图说明

图1是焦化废水处理工艺流程图。

具体实施方式

本发明的进水为焦化废水经过预处理工序处理后的出水，其预处理工序包括重力除油池和气浮除油池。焦化废水进水的主要水质指标为COD：3236.7mg/L，氨氮：115.2mg/L，总氮：167.8 mg/L，挥发酚：610.9mg/L，总氰：11.3mg/L，油：33.8mg/L。

以下结合图1和实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

在反应器内加入粒径1mm的冶金渣，其中高炉渣60%，转炉渣40%，加入量为反应器有效容积的1/8。每10天向序批式膜生物反应器中补充一定量的冶金渣，加入量为反应器内冶金渣量的0.3%。根据反应器中污泥浓度和所测污泥中铁离子浓度，每间隔5天向序批式膜生物反应器内回流一次Fenton反应产生的铁泥沉淀，回流量为反应器污泥量的6%。序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌7h，好氧曝气15h，停留时间为70h。

实施例2：

在反应器内加入粒径2mm的冶金渣，其中高炉渣70%，转炉渣30%，加入量为反应器有效容积的1/8。每12天向序批式膜生物反应器中补充一定量的冶金渣，加入量为反应器内冶金渣量的0.4%。根据反应器中污泥浓度和所测污泥中铁离子浓度，每间隔5天向序批式膜生物反应器内回流一次Fenton反应产生的铁泥沉淀，回流量为反应器污泥量的6%。序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌7h，好氧曝气16h，停留时间为71h。

实施例3：

在反应器内加入粒径4mm的冶金渣，其中高炉渣75%，转炉渣25%，加入量为反应器有效容积的1/7。每15天向序批式膜生物反应器中补充一定量的冶金渣，加入量为反应器内冶金渣量的0.5%。根据反应器中污泥浓度和所测污泥中铁离子浓度，每间隔6天向序批式膜生物反应器内回流一次Fenton反应产生的铁泥沉淀，回流量为反应器污泥量的7%。序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌7.5h，好氧曝气15h，停留时间为71.5h。

实施例4：

在反应器内加入粒径5mm的冶金渣，其中高炉渣80%，转炉渣20%，加入量为反应器有效容积的1/7。每11天向序批式膜生物反应器中补充一定量的冶金渣，加入量为反应器内冶金渣量的0.6%。根据反应器中污泥浓度和所测污泥中铁离子浓度，每间隔6天向序批式膜生物反应器内回流一次Fenton反应产生的铁泥沉淀，回流量为反应器污泥量的7%。序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌7.5h，好氧曝气16h，停留时间为71.5h。序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌7.5h，好氧曝气16h，停留时间为72h。

实施例5：

在反应器内加入粒径6mm的冶金渣，其中高炉渣85%，转炉渣15%，加入量为反应器有效容积的1/6。每14天向序批式膜生物反应器中补充一定量的冶金渣，加入量为反应器内冶金渣量的0.7%。根据反应器中污泥浓度和所测污泥中铁离子浓度，每间隔7天向序批式膜生物反应器内回流一次Fenton反应产生的铁泥沉淀，回流量为反应器污泥量的8%。序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌8h，好氧曝气16.5h，停留时间为72.5h。

实施例6：

在反应器内加入粒径8mm的冶金渣，其中高炉渣90%，转炉渣10%，加入量为反应器有效容积的1/6。每10天向序批式膜生物反应器中补充一定量的冶金渣，加入量为反应器内冶金渣量的0.8%。根据反应器中污泥浓度和所测污泥中铁离子浓度，每间隔7天向序批式膜生物反应器内回流一次Fenton反应产生的铁泥沉淀，回流量为反应器污泥量的8%。序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌8h，好氧曝气17h，停留时间为73h。

按照各实施例的技术要求，废水经过序批式膜生物反应器+Fenton氧化+混凝沉淀处理后最终出水的主要水质指标如表1所示。对比例为未添加冶金渣和Fenton铁泥。

表1 各实施例对污染物的去除效果及对比(单位：mg/L)

	COD	氨氮	总氮	油	挥发酚	总氰
							对比例	63.3	7.2	23.1	3.8	0.47	0.63
实施例1	47.5	5.3	17.6	2.4	0.35	0.31
							实施例2	41.4	3.6	13.9	1.5	0.31	0.24
实施例3	39.2	2.9	10.2	1.8	0.26	0.18
							实施例4	34.6	2.3	11.6	1.7	0.23	0.14
实施例5	41.6	4.1	11.4	2.3	0.29	0.22
							实施例6	38.7	4.9	16.7	2.6	0.37	0.26

由表1中结果可知，本发明技术方案极大的强化了序批式膜生物反应器作为生化段的处理效果，后续协同Fenton氧化和混凝沉淀工艺处理后的最终出水水质为COD≤60mg/L、氨氮≤8mg/L、总氮≤ 20mg/L、油≤5mg/L、挥发酚≤0.5 mg/L、总氰≤0.5 mg/L，且工艺出水水质稳定，完全达到了《钢铁工业水污染物排放标准》（GB 13456-2012）的排放要求。

Claims

1.一种焦化废水的处理方法，其特征在于，针对重力除油池和气浮除油池预处理后的焦化废水，采用序批式膜生物反应器协同Fenton氧化和混凝沉淀进行处理，利用高炉渣和转炉渣混合形成的冶金废渣与Fenton反应产生的铁泥沉淀强化处理焦化废水，使处理后的焦化废水水质达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456-2012）的要求，其具体方法为：

（1）、在序批式膜生物反应器内加入粒径1～8mm的冶金废渣，冶金废渣中高炉渣与转炉渣的配比为：高炉渣60%～90%，转炉渣10%～40%；冶金渣的加入量为序批式膜生物反应器有效体积的1/8～1/6，每10～15天向序批式膜生物反应器中补充一定量的冶金渣，补充量为序批式膜生物反应器内冶金渣量的0.3%～0.8%；

（2）、根据序批式膜生物反应器中污泥浓度和所测污泥中铁离子浓度，每5～7天向序批式膜生物反应器内回流一次Fenton反应产生的铁泥沉淀，回流量为序批式膜生物反应器污泥量的6%～8%；

（3）、序批式膜生物反应器运行为每周期缺氧搅拌7～8h，好氧曝气15～17h，停留时间为70～73h。