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(yè)廢水。在我國工業(yè)廢水排放總量中約占 2%，廢水產生量較大( 焦化廢水污染物成分復雜，主要包括酚、氰化物、氨氮、硫氰化物、萘、喹啉、吡啶、蒽、油等，目前一般采用常規(guī)預處理及生化法進行處理，出水可達到 《污水綜合排放標準》(G B8978- - 1996 )中的二級排放標準 (z- 隨 著 《煉焦化學T 業(yè)污染物排放標準 》(G B 1617 1— 2O12 )的強制實施及環(huán)保要求的逐步提高。對于焦化廢水的處理 不再局限于達標排放，而是尋求相對經濟、更為生態(tài)及資源化 的回用技術。以提高焦化廠的水資源重復利用率。膜分離技術以運行穩(wěn)定、處理效率高、操作簡單 、無二次污染等優(yōu)點。成為時下焦化廢水深度處理的研究熱點一 .但其也存在膜污染難以解決、化學清洗頻繁、濃水處置復雜等弊端因此，尋求一種高效、穩(wěn)定的焦化廢水膜法組合深度處理T藝，實現(xiàn)焦化廢水資源化利用 ，成為筆者的研究重點。
1 工程概況及工藝流程
1.1 設進出水水量及水質
河北省某煤化工煉焦企業(yè)的焦化廢水經過二級生化處理后需進行深度處理。深度處理系統(tǒng)設計處水量為 300 m (包含少量雜排水)，設計進水水質見表 1
表1設進水水質
要求設計出水水質滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處 理設計規(guī)范》(G B 50050- - 2007 )中再生水水質指標要求(其 中部分指標優(yōu)于規(guī)范要求)，出水作為廠區(qū)生產水補充新水使用，設計出水水質如表2 所示。
表 2 設計出水水質
1.2 工藝流程
通過對該工程設計進出水水質的分析，該焦化廢水深度處理系統(tǒng)進水B/C 為0.28～0.29 .碳氮比為0.6O～0.74 ，可生化性差，含鹽量及COD 高。且廢水中包含多環(huán)芳香族化合物、脂肪族化合物等難生物降解的污染物。經過綜合分析及比較 ，確定采用的工藝流程如圖1所示
圖1 工藝流程
焦化廢水，二級生化出水深度處理系統(tǒng)的外排濃水經混合后自流進入焦化廢水調節(jié)池調節(jié)水量及水質后經泵 加壓提 升進入 Fenton 反應器加酸控制 Fenton 反應器的進水pH 并投加 Fenton 試劑，其出水進入絮凝反應池。加堿調節(jié)使 絮凝反應池進水呈中性。同時投加PA M 強化絮凝 .出水進入輻、流沉、淀池。沉淀池出水進人沉淀產水池。再次加壓提升后 依次通過多介質過濾器及自清洗過濾器進行預過濾，出水進入電滲析裝 置進行初次脫鹽。其出水進入緩沖水池，電滲析裝置的濃水排入濃水池供內循環(huán)利用，多余濃水排出系統(tǒng)進行綜合利用。緩沖水池的出水經泵提升后進人超濾裝置。出水進入超濾產水池。超濾產水池出水經泵提升通過保安過 濾器后進入反滲透裝置進行再次脫鹽，出水進入回用水池，作為廠區(qū)生產補充新水使用。反滲透裝置濃水回流至沉淀產水池進行再次循環(huán)脫鹽。
2 工藝處理單元效能分析
2.1 Fenton 反應器、絮凝反應池、輻流沉淀池Fenton 反應器是利用Fenton 試劑 (H202與 FeSO4按照一定比例混合成 的藥劑)產生的羥基自由基在酸性 條件下的超強氧化性，實現(xiàn)對有機污染物的氧化降解，同時其還具有混凝功能。絮凝反應池 、輻流沉淀池是利用物理吸附、架橋、沉淀作用 ，通過投加混凝劑或助凝劑實現(xiàn)對污染物的強化分離去除該工程廢水經調節(jié)池 (水力停留時間為 8.2 h )進行水質水量調節(jié)后。進入Fenton 反應器 投加H 2SO 4調節(jié) Fenton 反應器 (H R T=2～3 m in )的進水pH為2.5～3.0，控制HO與 FeSO 的投加量分別為O.7～1.2、2.1～3.1 g/L ：絮凝反應池的反應時問設置為0.17 h .PA M 投加 量為4～6 m # L .其進水投加NaO H來調節(jié)廢水pH 至中性 ;輻流沉淀池的水力負荷為0.85 m V (m 2.h).沉淀時間設置為4.05 h 。廢 水經Fenton 反應器、絮凝反應池、輻流沉淀池處理后對COD的去除效果如圖2所示.
圖2 COD 的去除效果
從圖2可知Fenton 反應器進水的 CO D 在179.9～367.2 m g/L 范圍內，變化幅度較大，而輻流沉淀池出水的 CO D 平均為107.1 m g/L 。且穩(wěn)定保持在158 m g/L 以下 .該部分工藝對 C O D 的平均去除率為60.8%，去除效果顯著，但其出水仍含有部分難降解的污染物，易造成濾膜及反滲透膜的污堵，需要進一步處理。
2.2 多介質過 濾器 、自清洗、過濾 器 、電滲析裝置
多介質過濾器及自清洗過濾器作為電滲析裝置的預處理設備，可以去除廢水中的懸浮物 、顆粒和膠體 .降低廢水的濁度和 SD I.使其滿足 電滲析裝置的進水要求。電滲析裝置 利用直流電場及離子交換膜實 現(xiàn)廢水的初次脫鹽該工程采用的立式 多介質過濾器設計出力為80m 3/(h ·套 )，直徑為 5.0 m ，共4臺 ，回收率 ≥9O% ;自清洗過濾器的設計出力為 200 m T(h·套 )。過濾精度為100 D m ;電滲析裝置的處理能力為20 m f f(h .套 )，回收率為65%～75%，脫鹽 率 為 60%～70% ，共 22 臺 。廢水經多介質過濾器 、自清洗過濾器 、電滲析裝置處理后對COD、電導率 的去除效果如圖3、圖4 所示。
圖3 COD 的去除效果
圈4 電導率的去除效果
從圖3可知，在輻流沉淀池出水COD 平均為107.1 m g/L 條件下，電滲析裝置出水的COD 平均為77.84 m g L ，平均去除率為 27.3%.說明多介質過濾器、自清洗過濾器對輻流沉淀池出水COD 去除效果穩(wěn)定，可以保證電滲析裝置正常運行根據(jù)工程實際運行工況。電滲析裝置的清洗周期一般為2 個月。
從圖4可知，該工藝的調節(jié)池出水、輻流沉淀池出水、電滲析裝置出水的電導率分別在 5 672～6 573 、7 090～9 002 、2 127 ～3 600 S/cm 范圍內。 由于在Fenton 反應器進水投加硫酸、絮凝反應池 進水 投 加N aOH .導致輻流沉淀池 出水平均電導率較調節(jié)池出水高 31.4%.但經過初次脫鹽后。電滲析裝置出水平均電導率較調節(jié)池出水低 53.2%.脫鹽效果顯著.緩解了后續(xù)反滲透膜的脫鹽壓力。
2.3 超濾裝置 、反滲透裝置
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 <0.2 N TU 、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(tǒng)的穩(wěn)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(PV D F )膜 ，膜數(shù)量為60 支/套、平均運行通量為60 L/(m 2.h)、產水量為180 m 3/(h .套 )，共2套超濾產水進入超濾產水池 ( 為0.67 h )。反滲透裝置前設置保安過濾器，孔徑為5Dm .共2臺。反滲透裝置采用渦卷式反滲透膜，膜數(shù)量為204 支/套、回收率70%、平均運行通量為15 L/(m 2.h )、產水量為113 m f f(h .套).共2 套。廢水經超濾裝置、反滲透裝置處理后對COD 、電導率的去除效果如圖5 、圖6 所示。
圖5 COD的去除效果
圖6 電導率的去除效果
從圖5 、圖6 可知，盡管電滲析裝置出水的CO D 、電導率分別在45.76～105.3 m g/L 、2 127～3 600~ S/cm 范圍內波動，但經超濾裝置、反滲透裝置處理后，產水中的COD 、電導率分別保持在l4.8 m g/L 、200 ~S/cm 以下。因此，根據(jù)含鹽量、電導率、溶解性總固體之間的轉換關系 (含鹽量/電導率 =0.7 .溶解性總固體不大于含鹽量 5%)得出.反滲透裝置產水滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》(G B 50050—2007 )中的相應水質指標要求。此外經過檢測，其他指標均滿足設計出水要求。根據(jù)工程實際運行工況，反滲透裝置的膜清洗周期一般為 3 個月。
3 經濟效益分析
采用上述工藝路線 .該工程廢水回用量為225m 3/h 。廢水回收率為75%。按照該企業(yè)所在地區(qū)水價3.6 元/m 3、電價 0.55 元/(kW ·h)計算 ，其噸水運行成本為l2.22 元 (含 電費 、人工費 、設備維修 、藥劑費 、濾料更換費、膜折舊及檢驗費、后勤保障費 、管理費，不含設備折舊費)。具體參見污水寶商城資料或http://www.northcarolinalenders.com更多相關技術文檔。
4 結論與建議
(1)采用該膜法組合深度處理工藝對河北某煤化工企業(yè)焦化廢水二級生化出水進行處理。產水水質達到并優(yōu)于《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范》(G B50050- - 2007)中的再生水水質指標要求。產水可作為廠區(qū)生產補充新水使用 ，減少了工業(yè)新水用量 。(2 )對于含高污染物的焦化廢水二級生化 出水 .該膜法組合深度處理工藝 的廢水回收率可穩(wěn)定達到75%.而 常規(guī) 雙膜法工藝處理該廢水時回收率僅 60%～70%.該工藝提高了廠 區(qū)水系統(tǒng)回收利用率 .減少了外排廢水量。緩解了煤化工企業(yè)對周邊環(huán)境造成的污染。(3)采用 Fenton 氧化技術與電滲析粗脫鹽技術相結合的強化預處理設施 ，可以有效地緩解反滲透裝置的膜污染 .延長反滲透膜 的清洗周期至3個月。(4 )該組合工藝為焦化廢水深度處理領域提供了一條可借鑒的工藝路線，具有一定的推廣意義。
