MBR工艺在焦化废水处理中的应用张艳丽

第33卷　第1期2009年3月黑龙江环境通报HeilongjiangEnvironmentalJournalVol.33No.1Mar.2009MBR张艳丽(东北特钢集团北满特殊钢有限责任公司　黑龙江　齐齐哈尔　161041)李晓玲(上海埃梯梯恒通先进水处理有限公司　上海市　200333)孙再男(东北特钢集团北满特殊钢有限责任公司　黑龙江　齐齐哈尔　161041)　:MBR(膜生物反应器)工艺在焦化废水处理领域的成功应用,对钢铁企业、煤化工企业节约水资源、减少废水污染物排放具有重要意义。利用电解工艺将焦化废水中有毒、有害、难降解物质去除或转化为可生物降解物质,可以改善废水的可生化性,再由MBR(膜生物反应器)工艺去除水中可生物降解的有机污染物,并通过特殊的膜结构实现水和活性污泥的固液分离。:膜生物反应器;焦化废水处理:X784　　　　　:A　　　　　:1674-263X(2009)01-0072-03ApplicationofMembraneBioreactorinTreatmentofCokePlantWastewaterZhangYanli(DongbeiSpecialSteelGroupBeimanSpecialSteelCo.,Ltd.QiqiharHeiLongjiangProvince161041)liXiaoling(ShangHaiITTHengtongAdvancedWaterTreatmentCo.,Ltd.ShangHaiCity200333)SunZainan(DongbeiSpecialSteelGroupBeimanSpecialSteelCo.,Ltd.QiqiharHeiLongjiangProvince161041)Abstract:Applicationofmembranebioreactorintreatmentofcokeplantwastewaterisveryimportantforsav-ingwaterresourceanddecreasingwaterpollutantsdischargeofsteelplantandcoalchemicalindustry.Toxic,harmfulanddifficultdegradingmaterialscanberemovedortransformintobiodegradablematerialwithelectroly-sisProcess.ThenbiodegradableorganicmaterialcanberemovedbyMBR.ThespecialmembranefabriccanseparatewaterandactivatedSludge.Keywords:MembraneBioreactor;Treatmentofcokeplantwastewater:2009-01-06:(1975-),,1999,,,.1　MBR(膜生物反应器)工艺在去除有机物和氨氮过程中与传统活性污泥法具有相同的生化作用机理,不同的是传统活性污泥法在沉淀池中进行泥水分离,而MBR装置则是通过膜过滤出水,将污泥截留在反应池内。由于其具有节省占地面积,提高出水水质的特点,在生活污水处理以及COD、NH3-N浓度较高的工业废水的处理领域得到广泛的应用。焦化废水是在煤的高温干馏、煤气净化过程中所产生的废水,不但含有大量酚类、氰、氟离子、氨氮,以及各种难降解有机污染物和其他有毒、有害物质,而且废水中各种污染物在水中以准胶体的形式存在,性质稳定,因此焦化废水中的COD和色度较难去除,是处理难度极大的一类工业废水。某钢铁企业进行了MBR工艺应用于焦化废水处理的尝试,焦化废水通过“电解+MBR处理工艺”进行处理后,出水水质指标满足生产要求,能够回用于生产。MBR在焦化废水处理领域的成功应用,对钢铁企业、煤化工企业节约水资源、减少废水污染物排放具有重要意义。722　某钢铁企业焦化工艺产生的焦化废水水质情况,见表1。1　mg/L测定项目pH(无量纲)挥发酚氰化物氨氮CODcr石油类测定结果9～10800～120050～65050～3502000～3000100　　焦化废水含有机物浓度高、成分复杂、毒性大、可生化性差,虽然生化处理技术是处理高浓度有机废水、去除有机污染物的最有效手段之一,但是对这样的焦化废水直接进行生化处理存在一定难度,需要进行预处理,改善废水的可生化性。利用电解工艺将焦化废水中有毒、有害、难降解物质去除或转化为可生物降解物质,可以改善废水的可生化性。3　根据焦化生产小时焦化废水排放量15～20t的实际情况,设计的处理能力为500t/d。设计的工艺流程见图1。1　　　废水先经过沉淀隔油池去除大部分重油,再在调节池中均质均量,通过混凝气浮池去除大部分轻油和乳化油,再通过电解反应器去除残留的乳化油,去除部分挥发酚和氰化物,提高废水的可生化性后,再经过MBR工艺去除废水中的大部分有机物、氨氮、SS,废水用次氯酸钠消毒后,水质满足轧钢工艺冲渣水水质要求,用于轧钢冲渣闭路循环系统的补水,不外排。重力隔油池隔出的重油经回收处理。气浮池、电解池的浮油和浮渣,MBR池的剩余污泥由带式浓缩机脱水后外运处置。4　4.1　电解工艺主要构筑物和设施电解电源、电解絮凝反应池、二氧化氯发生器、计量泵水箱、溶解加药箱、控制柜、减速搅拌机等。工艺参数:处理能力:21000L/h,额定功率:3kW,输入电源电压:380V,输入电源电流:0～10A,反应池的尺寸:3000＊1500＊250mm。电解氧化絮凝用药剂配制:硫酸亚铁:配制浓度为20%,氯酸钠:配制浓度为30%,浓盐酸:浓度为30%的工业品直接使用,碱石灰:配制浓度为20%,聚丙烯酰胺:配制浓度为0.5%。4.2　电解氧化水处理技术的工艺特点(1)电子转移只在电极及废水组分之间进行,不需另外添加氧化还原试剂,由此避免了因另外添加药剂而引起的二次污染;73··(2)可以通过改变外加电流、电压随时调节反应条件,可控性较强;(3)过程中可能产生的自由基无选择地直接与废水中的有机污染物反应,可将其降解为二氧化碳、水和简单低分子有机物,没有或很少产生二次污染;(4)能量效率高,反应条件较温和,电化学过程一般在常温常压下即可进行;(5)反应器设备及其操作比较简单,如果设计合理,费用并不昂贵;(6)当排污规模较小时,可进行就地处理;(7)兼具气浮、絮凝、杀菌作用;(8)作为一种清洁工艺,其设备占地面积小,特别适合于难降解工业污水的处理。4.3　电解氧化过程的处理效果焦化废水通过电解氧化絮凝反应器处理后,出水水质为:CODcr出水指标≤1800mg/LCODcr去除率≥30%出水BOD5/CODcr比≥0.4以上(含40%)原水色度≤800色度去除率≥90%以上5　本工程使用的膜为中空丝膜,膜的孔径在0.4μm左右,能够截留住活性污泥以及绝大多数的悬浮物,取得清澈的出水。5.1　MBR工艺的主要构筑物和设施MBR池参数选择:有机负荷取0.09kgBOD5/kgMLSS.d,氨氮负荷取0.04kgBOD5/kgMLSS.d,污泥浓度9g/L,曝气池供气量4000m3/h,膜区供气量2300m3/h。MBR池尺寸设计为:30000＊12500＊4500mm。配套设备包括:潜水搅拌机、管式微孔曝气器、鼓风机、混合液回流泵、自吸泵、清洗泵、清洗槽等。5.2　MBR工艺的主要特点(1)传统的好氧活性污泥处理工艺,在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象,使得泥水难于分离导致系统不能正常运行、出水不达标。而MBR工艺是用膜抽吸作用来进行泥水分离,污泥膨胀不会影响MBR系统的正常运行和出水水质,因此运行管理极为方便。(2)传统的活性污泥工艺的活性污泥浓度一般在3000～5000mg/L,而MBR工艺的活性污泥浓度一般在8000～12000mg/L,且不需生化沉淀池,故大大减少了占地面积和土建投资,其土建占地约为传统工艺的1/3。(3)中空丝膜能够截留几乎所有的微生物,尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物,因此系统内的生物相极大丰富,活性污泥驯化、增量的过程大大缩短,处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强,处理水质稳定。(4)MBR系统有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖,系统硝化效率得以提高。(5)膜分离使污水中的大分子难降解成分,在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间,大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,可以实现基本无剩余污泥排放。反应器设备及其操作比较简单,如果设计合理,费用并不昂贵;(6)中空丝膜所需的吸引压力仅为-0.1～-0.4kg/cm2左右,动力消耗低。当排污规模较小时,可进行就地处理;6　经过以上工艺过程,出水水质满足轧钢工艺冲渣水水质要求,用于轧钢冲渣闭路循环系统的补水,不外排。出水水质指标见表2。2　mg/L测定项目pH(无量纲)挥发酚氰化物氨氮CODcrBOD5石油类悬浮物出水水质7.5～8.50.50.510200～2502525(下转第83页)74··　　土壤阳离子交换量的测定,分析方法中采用通过1mm(60目)筛孔的风干土。由于在土壤监测分析中,大部分金属的分析项目需要100目的分析土壤样品,所以100目的土壤样品是必须制备的样品,而我们通过实验100目样品与60目样品在土壤阳离子交换量的测定中,测定结果有无显著差异,测定结果见表2。2.3　同一样品减半称重测定结果比较对样品进行减半称量后,按1.4分析步骤进行测定,测定结果无显著差异,测定结果见表3。3　样品编号称样量(g)分析结果(cmol/kg)平均值相对偏差(%)9#1.00081.001113.1513.3413.240.62.00332.002313.2913.0413.1610#1.00311.000833.6633.5633.61-0.22.00382.002233.8033.5633.6811#1.00331.00168.558.778.66-3.02.00322.00229.028.848.9312#1.00091.001015.3315.6615.501.02.00092.000515.4615.2115.343　(1)由表2.1可以看出,振荡法可以减少离心次数2～3次,大大减少了分析中乙酸铵的用量,分析结果也在允许的偏差范围内,同时节省了分析所用时间,降低了分析测试成本。但在振荡时需注意离心管盖一定要拧紧,防止在振荡的过程中样品外漏。(2)由表2.2可以看出60目和100目的测定结果是100目的测定结果稍高于60目的样品,60目与100目的样品测定结果相对偏差小于3%。测定结果无明显差别。因此可使用测定金属样品的100目样品来测定土壤中阳离子交换量,无需另外处理60目土壤样品。(3)从实验中可以得出,实际土壤样品的测定需要成倍地增加洗涤次数,一般的样品振荡离心在3～5次检验,即无钙离子,但有个别样品需要振荡离心10多次,这时为减少麻烦,节省时间,建议适当减少样品的称样量,称重约为1g左右,其相对偏差也在允许范围内。(上接第74页)7　项目土建、安装、设备及其他费用总计投资980万元。项目运营后,药剂费是运行成本的主要组成部分,每处理1吨水药剂费约1.5元;耗电量大的设备主要是水泵和鼓风机,本设计通过比较在满足流量和压力的前提下,合理选择水泵,使水泵工作点位于效率最高区,在高程布置中,除必要的提升外(集水池和调节池),尽可能做到重力流,减少水泵提升能耗,以节省电耗,运营后电费为1.2元/t;人工费约0.044元/t。8　8.1　MBR系统的设计由于焦化废水在生化过程中容易产生大量泡沫,所以一定要有回流消泡的措施,回流水与处理水的比例为1∶1,因此实际通过MBR膜的水量为设计处理量的2倍,这是确定系统的设计时必须考虑的。由于MBR工艺的出水为膜过滤出水,膜组件附近的污泥浓度远高于曝气区域的污泥浓度,因此必须在膜区设污泥回流泵,将污泥回流至生化进水端,以保障整个生化系统内的污