CN108503141A - 一种焦化废水脱总氮的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种焦化废水脱总氮的处理方法，是把焦化废水经过蒸氨→重力除油→缺氧/好氧一级生化→缺氧/好氧二级生化→复合絮凝沉淀→过滤的处理工艺，以去除焦化废水中的总氮、CODcr、氰化物及SS等污染物，使出水满足《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171‑2012)直接排放的总氮指标要求。本发明工艺流程简洁、系统抗冲击负荷强、操作简单、运行稳定，可以应用于国内外的联合钢铁企业及独立焦化企业的焦化废水达标排放处理，能有效解决焦化废水脱总氮的问题。

Description

一种焦化废水脱总氮的处理方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种焦化废水脱总氮的处理方法。

背景技术

自2009年1月1日开始，《焦化行业产业准入条件》要求酚氰废水处理应执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，排入环境的达到一级标准。该标准要求CODcr≤100mg/L，氨氮≤15mg/L。

自2012年10月1日开始，炼焦行业实行新的《炼焦化学工业污染物排放标准》标准，增加了水污染物排放中总氮的出水指标要求，要求直接排放总氮≤20mg/L，间接排放总氮≤50mg/L。

目前国内大部分的焦化废水处理站都是按照《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的要求建设，无法达到炼焦行业的总氮指标要求。地方标准中除《上海市污水综合排放标准》(DB31/199-2009)对总氮提出了≤35mg/L的要求外，其他地方性标准未对总氮提出要求。

国内对于焦化废水脱总氮的工艺及装置的研究及研发也比较少见。如攀枝花钢城集团瑞天安全环保有限公司2014年公布的专利文献CN103553282A，采用缺氧-好氧或厌氧-缺氧-好氧活性污泥法生化处理后，依次进pH调节池、微电解反应装置、混凝沉淀池、厌氧生物滤池、好氧生物滤池进行处理，利用微电解技术，将废水中难降解的有机物分解成可降解的有机物，提高生化效率同时，为生物脱氮提供充足碳源，系统无需另加碳源。河南众英环保工程有限责任公司2014年公布的CN203960001U，依次采用格栅井、隔油池、气浮池、超重力脱氮反应器、脱氰池、厌氧水解池、缺氧池、好氧池、二沉池及接触氧化池、混凝沉淀池、砂滤池组成的处理工艺，出水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定的一级排放标准，即CODcr≤100mg/L，氨氮≤15mg/L。

上述专利文献对焦化废水的处理大部分集中在脱除氨氮、COD、氰化物、悬浮物色度等指标的研究上。少量对生化采用前置反硝化的目的也是旨在最大程度地加强生化去除氨氮及COD的效果。对于脱除总氮的工业化应用尚未见有相关报导。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种流程简洁、处理效果稳定、操作简单、生产运行成本较低的焦化废水脱总氮的处理方法技术，处理国内外的联合钢铁企业及独立焦化企业的焦化废水，使出水符合炼焦行业标准的排放要求，减少总氮对环境富营养化的危害。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种焦化废水脱总氮的处理方法，处理流程按下列步骤进行：

1)将焦化废水输送至蒸氨装置，蒸氨装置为组合装置，即：先将焦化废水经过重力沉淀槽进行油水分离，再送至换热器与蒸氨塔底排出的蒸氨废水换热，使换热后的焦化废水温度升高至95～98℃后，从蒸氨塔的顶部进入蒸氨塔进行蒸氨处理，并得到蒸氨废水；然后利用废水冷却器与蒸氨废水换热，使之冷却至35℃～45℃后送至除油池。

2)35℃～45℃的蒸氨废水与其它废水混合得到混合废水进入除油池，通过静置沉淀去除废水中的重质油，得到除油废水。除油池的混合废水中油类含量为100～150mg/L，排出除油池的混合废水的油类含量为50～100mg/L；所述混合废水在所述除油池中静置沉淀2～4h；所述除油池采用正方形锥斗式收油，长宽比为1～1.5：1，锥斗倾斜角为45°～60°，在所述除油池的底部设置有抽油泵，往除油池底部通入0.4～0.6MPa的饱和直接蒸汽。

3)一级生化处理：使除油废水进入一级缺氧池进行反硝化反应，反硝化反应是异氧微生物利用硝态氮和污水中的CODcr作为碳源，以使硝态氮转化为分子态氮而逸进空气；然后一级缺氧池出水进入一级好氧池进行硝化反应，硝化反应是自氧微生物利用CO₂作为碳源，以使其中的铵盐转化为亚硝酸盐再转化为硝酸盐；然后使一级好氧池出水进入一级沉淀池，得到一级生化出水；同时，将一级沉淀池中的上清液和污泥设置2～4倍并分别回流至一级缺氧池及一级好氧池，用以将废水中的有机物能作为碳源；

一级生化处理的进水指标为：CODcr 4000～6000mg/L、氨氮100～200mg/L、总氮200～400mg/L、氰化物10～20mg/L；出水CODcr 300～400mg/L，氨氮0.5～2mg/L，总氮100～200mg/L，氰化物2～5mg/L；

4)一级生化系统出水压力输送至二级生化系统，二级生化系统主要目的在于将一级生化出水中未能完全分解的NO₂ ^-和NO₃ ^-进一步还源为N₂气逸出，即脱除废水中的总氮。组成包括二级缺氧池、二级好氧池及二级沉淀池，系统依靠外部补入碳源作为微生物生长的营养源，保证废水在缺氧池内与填料充分接触，在反硝化菌的作用下将未能完全还源的NO₂ ^-和NO₃ ^-大部分降解为N₂气逸出。二级缺氧池与二级好氧池的布置与一级好氧池和一级缺氧池相同，二级好氧池出水流至二级沉淀池中经过重力沉淀实现泥水分离，污泥分别1～2倍回流至二级缺氧池。二级生化系统控制主要指标如下：进水氨氮0.5～2mg/L，总氮100～200mg/L；出水氨氮0.1～0.5mg/L，总氮10～30mg/L。

为了更进一步保证后面生化处理的进水指标及安全性，采用蒸氨装置脱除水中的高浓度氨氮，使出水氨氮满足微生物生长的指标要求；在步骤1)中，将经换热后的焦化废水进入所述蒸氨塔的顶部的同时，往所述蒸氨塔底部持续通入0.4～0.6MPa的饱和直接蒸汽，以在所述蒸氨塔底得到103～105℃的蒸氨废水；蒸出的氨蒸汽经设置在所述蒸氨塔顶部的分缩器分凝得到浓度为8～12％的氨气；经过与焦化废水换热后的蒸氨废水从所述蒸氨塔中部切出后进入所述废水冷却器，与循环冷却水换热后冷却至35℃～45℃后送至除油池。

所述焦化废水在进所述蒸氨装置前，采用焦油氨水分离槽来去除废水中的重质油，停留时间为20～30min；所述焦油氨水分离槽为圆柱形，其高径比0.8～1.0。

蒸氨塔顶部的焦化废水中加入碱溶液以分解焦化废水中所含的固定铵盐来降低蒸氨废水中的全氨含量。

蒸氨装置的进水氨氮为3000～4000mg/L；出水的氨氮100～200mg/L、总氮为200～400mg/L。

生化处理进水废水的组成包括几个部分分为：焦化废水包括焦炉及其配套煤气净化线和配套焦油加工产生装置生产过程中排出的废水；其它废水包括循环水站、纯水制备站、空压站和生活污水站排出的废水。

为了保证生化系统的最佳运行状态，一级生化系统设计水力停留时间为80～120小时，一级沉淀池表面负荷控制0.8～1.2m³/m²·h。主要指标如下：进水CODcr4000～6000mg/L，氨氮100～200mg/L，总氮200～400mg/L，氰化物10～20mg/L，出水CODcr300～400mg/L，氨氮0.5～2mg/L，总氮100～200mg/L，氰化物2～5mg/L。二级生化系统设计水力停留时间为16～32小时，二级沉淀池表面负荷控制0.8～1.2m³/m²·h；主要指标如下：进水氨氮0.5～2mg/L，总氮100～200mg/L，出水氨氮0.1～0.5mg/L，总氮10～30mg/L。

为使出水达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)直接排放的各项指标要求，再对生化处理后的废水进行复合絮凝沉淀处理，过程为：使二级生化出水依次流经混凝反应池、混凝沉淀池和浅层过滤器；在混凝反应池中投加一种复合絮凝剂进行絮凝，并用低速搅拌机搅拌以防止絮体沉淀，所述混凝反应池的出水自流至所述混凝沉淀池中经过重力沉淀来实现泥水分离；所述混凝沉淀池的上清液送至所述浅层过滤器。

物化处理所用复合絮凝剂由铁、铝盐及强氧化剂量复配组成，pH值2～3；用于去除水中残留难以生化降解的CODcr、氰化物以及降低色度和悬浮物。

采用浅层过滤器作为最终出水外排前的处理手段，可进一步拦截水体中的悬浮物，使出水悬浮物降低约8％～12％。进一步保证出水达标排放。通过复合絮凝剂絮凝沉淀与浅层过滤器拦截，物化控制主要指标如下：进水CODcr300～400mg/L，氰化物2～5mg/L，悬浮物100～200mg/L；出水CODcr50～80mg/L，氰化物0.1～0.2mg/L，悬浮物50～70mg/L。

本发明提供了一种流程简洁、处理效果稳定、操作简单、生产运行成本较低的焦化废水脱总氮的处理方法，处理国内外的联合钢铁企业及独立焦化企业的焦化废水，使出水符合炼焦行业标准的排放要求，减少总氮对环境富营养化的危害。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用两级生化外加碳源的处理方法解决了焦化废水脱总氮的问题，可将进水中的总氮从氮200～400mg/L降低至总氮30mg/L以下，而传统的焦化废水处理工艺出水总氮仅能达到100～200mg/L。

2、本发明采用投加一种复合絮凝剂的方法，减少了污泥的有害物质简化了工艺流程及运行操作步骤，并使出水CODcr稳定在80mg/L以下，满足标准要求。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例所述的焦化废水脱总氮的处理方法，如图1所示，包括蒸氨→重力除油→缺氧/好氧一级生化→缺氧/好氧二级生化→复合絮凝沉淀→过滤的处理步骤。

某钢铁联合企业，采用6米焦炉生产焦炭，采用鼓风冷凝、电捕除油、氨水洗萘、磷酸洗氨、最终冷却、脱硫、洗苯及制酸工艺净化焦炉煤气及生产副产品，生产过程产生的焦化废水，采用本发明处理工艺进行处理，出水满足《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)直接排放的各项指标要求，其中出水总氮≤20mg/L。具体实施过程如下：

将上述装置产生的焦化废水分别用泵输送至焦油氨水分离槽，停留时间30min，焦油氨水分离槽采取圆柱形设计，高径比0.9，经过重力沉淀、与蒸氨塔底出来的高温蒸氨废水换热后升温至97℃，从塔顶进入蒸氨塔。蒸氨后废水从蒸氨塔底产出，温度105℃，氨汽经塔顶分缩器分凝后浓度12％。换热后的焦化废水进入废水冷却器冷却至40℃后送至除油池。装置脱氨率98％，处理1吨废水消耗循环水5m³/h，进出水温差12℃，消耗饱和蒸汽150kg/h，消耗30％的碱液15kg/h。蒸氨装置进水氨氮CODcr≤4500mg/L；出水氨氮≤150mg/L，总氮≤300mg/L，出水温度≤45℃。

蒸氨装置出水与其它废水进入除油池，通过静置沉淀去除废水中的重质油，除油池底部设置有抽油泵，往除油池底部通入直接蒸汽(0.4～0.6MPa，饱和)，定期加温后将底部重油排出，除油池静置沉淀2h，底部采用正方形锥斗式收油，长宽比1，锥斗倾斜角60°。进水油类≤100mg/L，出水油类≤50mg/L。

除油池出水压力流至一级生化系统，组成包括一级缺氧池、一级好氧池及一级沉淀池。系统依靠微生物的硝化反硝化作用降低水中的酚、氰、氨氮及其它污染物。硝化反应是自氧微生物利用CO2作为碳源，在一级好氧池中把铵盐转化为亚硝酸盐再转化为硝酸盐，反硝化反应是异样养微生物利用硝态氮和污水中的CODcr作为碳源，在一级缺氧池中把硝态氮转化为分子态氮而逸进空气中。通过缺氧-好氧-沉淀的流程布置，将上清液及污泥设置2～4倍分别回流至一级缺氧池及一级好氧池，使废水中的有机物能作为碳源充分利用。一级缺氧池采取底部布枝状管均匀进水，顶部设置出水堰槽均匀出水，池内设有框架型组合填料，作为微生物生长的载体，缺氧条件下反硝化菌将水中的NO2-和NO3-还源为N2气逸出至大气中。一级缺氧池出水重力流至一级好氧池，一级好氧池内设置微孔曝气装置连续供氧，将水中的大部分酚、氰降解，同时一级好氧池出水流至一级沉淀池中经过重力沉淀实现泥水分离，一级生化系统主要指标如下：水力停留时间为90小时，一级沉淀池表面负荷控制0.8m³/m²·h。进水CODcr≤4000mg/L，氨氮≤150mg/L，总氮≤300mg/L，氰化物≤15mg/L；出水CODcr≤350mg/L，氨氮≤1mg/L，总氮≤150mg/L，氰化物≤2mg/L。

一级生化系统出水压力输送至二级生化系统，二级生化系统主要目的在于将一级生化出水中未能完全分解的NO₂ ^-和NO₃ ^-进一步还源为N₂气逸出，即脱除废水中的总氮。组成包括二级缺氧池、二级好氧池及二级沉淀池，系统依靠外部补入碳源作为微生物生长的营养源，保证废水在缺氧池内与填料充分接触，在反硝化菌的作用下将未能完全还源的NO₂ ^-和NO₃ ^-大部分降解为N₂气逸出。二级缺氧池与二级好氧池的布置与一级好氧池和一级缺氧池相同，二级好氧池出水流至二级沉淀池中经过重力沉淀实现泥水分离。二级生化系统设计水力停留时间为20小时，二级沉淀池表面负荷0.8m³/m²·h，污泥1倍回流至二级缺氧池。进水氨氮≤1mg/L，总氮≤150mg/L；出水氨氮≤0.1mg/L，总氮≤20mg/L。

二级生化系统出水重力流至复合絮凝沉淀系统，组成包括混凝反应池、混凝沉淀池及浅层过滤器。往混凝反应池中投加一种复合絮凝剂，该种絮凝剂主要由铁、铝盐及强氧化剂量复配组成，pH值2～3，可去除水中残留难以生化降解的CODcr及氰化物，药剂为液体，投加量2000mg/L。混凝反应池内设置有多级低速搅拌机防止絮体沉淀，搅拌机转速≤60转/分钟，出水自流至混凝沉淀池中经过重力沉淀实现泥水分离，上清液送至浅层过滤器，浅层过滤器可将混凝沉淀池出水中携带的悬浮物截留，使出水悬浮物降低约10％。进水CODcr≤350mg/L，氰化物≤2mg/L，悬浮物≤200mg/L；出水CODcr≤80mg/L，氰化物≤0.2mg/L，悬浮物≤70mg/L。

本发明工艺适用于于国内外的联合钢铁企业及独立焦化企业的焦化废水达标排放处理，能有效解决焦化废水脱总氮的问题，处理前后数据见表1：

表1焦化废水脱总氮处理前后的数据表

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种焦化废水脱总氮的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将焦化废水输送至蒸氨装置，所述蒸氨装置为组合装置，即：先将焦化废水经过重力沉淀槽进行油水分离，再送至换热器与蒸氨塔底排出的蒸氨废水换热，使换热后的焦化废水温度升高至95～98℃后，从所述蒸氨塔的顶部进入蒸氨塔进行蒸氨处理，并得到蒸氨废水；然后利用废水冷却器与蒸氨废水换热，使之冷却至35℃～45℃后送至除油池；

2)35℃～45℃的蒸氨废水与其它废水混合得到混合废水进入除油池，通过静置沉淀去除废水中的重质油，得到除油废水；

3)一级生化处理：使所述除油废水进入一级缺氧池进行反硝化反应，以使硝态氮转化为分子态氮而逸进空气；然后一级缺氧池出水进入一级好氧池进行硝化反应，以使其中的铵盐转化为亚硝酸盐再转化为硝酸盐；然后使一级好氧池出水进入一级沉淀池，得到一级生化出水；同时，将一级沉淀池中的上清液和污泥分别设置为进水水量的2～4倍并回流，上清液回流至一级缺氧池，污泥回流至一级好氧池，用以将废水中的有机物能作为碳源；

其中，一级生化处理的进水CODcr为4000～6000mg/L、氨氮为100～200mg/L、总氮为200～400mg/L、氰化物为10～20mg/L；出水CODcr为300～400mg/L，氨氮为0.5～2mg/L，总氮为100～200mg/L，氰化物为2～5mg/L；

4)二级生化处理：将一级生化出水依次经过二级缺氧池、二级好氧池及二级沉淀池，使一级生化出水在其中以外部补入的碳源作为微生物生长的营养源再进行硝化-反硝化反应来将一级生化出水中未能完全分解的NO₂ ^-和NO₃ ^-还原为N₂气逸出，以脱除废水中的总氮，得到二级生化出水；然后将二级生化出水输送至二级沉淀池中进行重力沉淀，以实现泥水分离，得到二级沉淀出水和污泥；再将污泥设置进水量的1～2倍回流至二级缺氧池；

其中，所述二级沉淀出水的氨氮为0.1～0.5mg/L、总氮为10～30mg/L。

2.如权利要求1所述的焦化废水脱总氮的处理方法，其特征在于：在步骤1)中，将经换热后的焦化废水进入所述蒸氨塔的顶部的同时，往所述蒸氨塔底部持续通入0.4～0.6MPa的饱和直接蒸汽，以在所述蒸氨塔底得到103～105℃的蒸氨废水；蒸出的氨蒸汽经设置在所述蒸氨塔顶部的分缩器分凝得到浓度为8～12％的氨气；经过与焦化废水换热后的蒸氨废水从所述蒸氨塔中部切出后进入所述废水冷却器，与循环冷却水换热后冷却至35℃～45℃后送至除油池。

3.如权利要求1所述的焦化废水脱总氮的处理方法，其特征在于：所述焦化废水包括焦炉及其配套煤气净化线和配套焦油加工产生装置生产过程中排出的废水；其它废水包括循环水站、纯水制备站、空压站和生活污水站排出的废水。

4.如权利要求2所述的焦化废水脱总氮的处理方法，其特征在于：所述蒸氨装置的进水氨氮为3000～4000mg/L；出水的氨氮100～200mg/L、总氮为200～400mg/L。

5.如权利要求1所述的焦化废水脱总氮的处理方法，其特征在于：在步骤2)中，进入所述除油池的混合废水中油类含量为100～150mg/L，排出除油池的混合废水的油类含量为50～100mg/L；所述混合废水在所述除油池中静置沉淀2～4h；所述除油池采用正方形锥斗式收油，长宽比为1～1.5：1，锥斗倾斜角为45°～60°，在所述除油池的底部设置有抽油泵，往除油池底部通入0.4～0.6MPa的饱和直接蒸汽。

6.如权利要求1所述的焦化废水脱总氮的处理方法，其特征在于：还包括步骤5)，复合絮凝处理：使二级生化出水依次流经混凝反应池、混凝沉淀池和浅层过滤器；在混凝反应池中仅投加一种复合絮凝剂进行絮凝，并用低速搅拌机搅拌以防止絮体沉淀，所述混凝反应池的出水自流至所述混凝沉淀池中经过重力沉淀来实现泥水分离；所述混凝沉淀池的上清液送至所述浅层过滤器，所述浅层过滤器将所述混凝沉淀池出水中携带的悬浮物截留8％～12％，以得到净水；

经过所述物化处理得到的净水的CODcr为50～80mg/L，氰化物为0.1～0.2mg/L，悬浮物为50～70mg/L。

7.如权利要6所述的焦化废水脱总氮的处理方法，其特征在于：所述的絮凝剂由铁、铝盐及强氧化剂量复配组成，pH值2～3；用于去除水中残留难以生化降解的CODcr、氰化物以及降低色度和悬浮物。

8.如权利要2所述的焦化废水脱总氮的处理方法，其特征在于：在进入所述蒸氨塔顶部的焦化废水中加入碱溶液以分解焦化废水中所含的固定铵盐来降低蒸氨废水中的全氨含量。

9.如权利要1或3所述的焦化废水脱总氮的处理方法，其特征在于：所述焦化废水在进所述蒸氨装置前，采用焦油氨水分离槽来去除废水中的重质油，停留时间为20～30min；所述焦油氨水分离槽为圆柱形，其高径比0.8～1.0。