钢铁企业焦化酚氰废水零排放对策探讨李春风

焦炭是钢铁产业的基础原料。但炼焦易产生高污染，比如炼焦过程中产生的粉尘、废气、废水等会对环境和人体造成严重污染。有的危害相当严重，如不加以治理，则会形成严重的环境问题。在人们对环境保护要求越来越高的今天，在国家实施污染物减排的形势下，有效解决焦化酚氰废水污染问题，达到焦化废水“零”排放目标，是钢铁企业面临的现实问题。一、焦化废水的水质成分焦化酚氰废水产生于炼焦、制气过程，具体来源于蒸氨塔、纯苯塔、脱苯塔、两苯塔、吹苯塔、甲苯塔、二甲苯塔、焦油加工。废水水质成分复杂，其中含有数十种无机和有机化合物，包括氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物、酚、奈、苯胺、苯并芘、单环或多环芳香族化合物，含氮、硫、氧的杂环化合物等。许多物质不仅难以生物降解，而且还是直接或间接的致癌物质。二、焦化废水处理现状焦化酚氰废水是一种较难降解的工业废水，其治理技术是个国际性难题，目前国外的治理水平与我国基本一致。发达国家近年来大量关闭本国的煤矿和炼焦企业，所需煤炭、焦炭绝大部分依赖进口，就是迫于环保技术方面的压力。另外，中国的炼焦工艺所产生的焦化废水还具有典型的本土性，由此也决定了国外的一些先进治理技术不能直接有效地解决中国的焦化酚氰废水治理问题。迄今为止，我国对焦化酚氰废水的处理工艺研究已有许多年，但效果较好的工艺较少。上世纪80年代以来，国内焦化企业建设了一大批焦化酚氰废水治理项目，但由于治理技术不过关，使得大多数处理装置不达标，甚至不能正常运行。这些处理装置多采用普通生化处理技术，对废水中的酚、氰等物质有一定的去除效果，而对COD和氨氮的去除率极差，甚至没有效果。目前我国采用较多、效果较好的焦化酚氰废水处理工艺主要有桑德环保、同济大学（污染控制与资源化研究国家重点实验室）、焦耐院、杭州蓝星水处理技术有限公司、ABB几家公司的处理工艺。1.桑德环保公司桑德环保公司焦化酚氰废水处理的工艺是SDN焦化酚氰废水治理工艺即强化生物脱氮（A/O2）。其工艺流程为：其特点是：（1）本工艺由预处理段、生物处理段、深度处理段、污泥处理段组成，功能分区清晰，便于操作管理。（2）工艺流程和设备配套简单，不需生物填料、布水器等复杂设备，使系统更加稳定可靠。（3）将典型的“反硝化/硝化”生物脱氮理论成功地应用到焦化废水处理工艺，使氨氮和COD去除率达到90%以上。生化系统运行可靠，便于管理，已经过多项实际工程的验证和考验。（4）A/O工艺以废水中有机物作为反硝化碳源和能源，不需补充外加碳源；废水中的部分有机物通过反硝化去除，减轻了后续好氧段负荷，减少了动力消耗；反硝化产生的碱度可弥补硝化过程对碱度的需要，因而降低了化学药剂的消耗。（5）系统具有较大的缓冲能力，可以适应焦化废水波动大的特点。工程实践证明，生化段具有很强的抗冲击A池（缺氧反硝化池）O1池消化池二沉池进入深度处理系统污泥回流剩余污泥混合液回流O2池消化池钢铁企业焦化酚氰废水零排放对策探讨□李春风冶金经济与管理节能减排-19-文章编号：1002-1779（2008）03-0019-03负荷能力，如氨氮高达500mg·L-1时，系统仍可以正常运行。（6）深度处理段采用严格筛选的焦化废水处理专用药剂，运行成本低，去除效率高，能够确保出水达标排放，药剂可以市场化采购。（7）系统提升少，并利用微孔曝气器装置，节省能源。（8）设计选用耐腐蚀性能强的设备，使系统更加稳定可靠。此工艺对进水的COD要求小于2000mg·L-1。2.同济大学环保公司同济大学（污染控制与资源化研究国家重点实验室）采用的工艺是厌氧酸化-缺氧-好氧（A1-A2-O）生物膜法。当进水COD为600～1000mg·L-1，氨氮为200～280mg·L-1时，要使A1-A2-O生物膜系统对焦化酚氰废水的处理同时达到较好的有机物去除和脱氮效果，系统的HRT（水力停留时间）至少应为34.5h（厌氧=4.5h，缺氧=10h，好氧=20h）；混合液回流比为4.0～5.0；好氧段pH值应维持在7.8～8.0，出水剩余碱度100～200mg·L-1；在缺氧段中需加入甲醇作为外加碳源，甲醇量与硝酸氮的比（MeOH/NO3-N）为2.58∶1为宜。在上述工艺条件下，系统中无亚硝酸氮的积累。因此，此工艺要求进水中的COD小于1000mg·L-1，氨氮小于200mg·L-1，这样才能保持出水水质中COD小于150mg·L-1，氨氮小于10mg·L-1。3.焦耐院焦耐院所采用的工艺流程主要是沿用国外的A/O工艺。4.杭州蓝星水处理技术有限公司杭州蓝星水处理技术有限公司采用HSBEMBM高效微生物A/O处理工艺。由于有高效微生物的处理，减少了稀释水量，因而使整个系统的排放量减少。三、钢铁企业焦化酚氰废水处理存在的问题1.工艺流程单一目前工艺流程比较单一，基本以生物脱氮为主。从目前运行情况来看，生物脱氮工艺处理后的水质COD一般只能小于150mg·L-1，氨氮小于15mg·L-1。而且工艺对进水COD、氨氮均有要求，根据焦化废水水质特点，一般情况下，废水需稀释后才能进入生物处理段。因此，加大了焦化酚氰废水处理的用水量和废水排放量，增加了焦化酚氰废水实施“零”排放的难度。2.水质不能满足越来越严格的环保要求就目前处理工艺，其出水水质COD、氨氮只能达到原有环保标准一、二级，现在环保标准已提高，且现有处理工艺基本不能脱色除臭，对废水回用造成一定的难度。3.处理后的焦化酚氰废水出路问题没有解决目前钢铁企业焦化酚氰废水处理后，有的再进入全厂下水道或排入污水处理厂统一再处理，这样既增加了对水体的污染，也加大了污水处理厂处理废水的难度。随着我国对环保要求的提高，焦化废水不允许排入水体，因此，经处理后的废水回用于炼焦、熄焦，或高炉冲渣、原料场洒水。但由于处理工艺的要求，使水量较大，故不能全部利用，加上处理水质不好，回用水户不愿意使用，使得焦化酚氰废水的出路没有真正解决。四、解决钢铁企业焦化酚氰废水零排放的对策1.实施清洁生产，减少焦化酚氰废水的产生量采用清洁生产工艺，减少焦化酚氰废水的产生。如在煤气净化流程中采用煤气横管初冷工艺，减少排污水量；采用干熄焦，减少熄焦废水；将剩余氨水送去蒸氨，可降低废水中氨氮含量；粗苯蒸馏工段各分离器及油槽分离水均送入机械化氨水澄清槽，不外排；脱硫废液送备煤车间掺入炼焦煤中，不外排；回收车间各工段地下放空槽放空液集中送机械化氨水澄清槽。2.选择合适的处理工艺，控制处理水量由于不同的处理工艺，对进水水质有不同的要求，特别是生物处理段对进水COD、氨氮浓度都有特定的要求。如桑德公司焦化酚氰废水工艺要求进水水质中COD浓度小于2000mg·L-1，同济大学焦化酚氰废水处理工艺要求进水水质中COD浓度小于1000mg·L-1、氨氮浓度小于200mg·L-1。根据我国焦化产生的废水特点，产生的焦化酚氰废水中COD浓度一般在1500mg·L-1～3500mg·L-1之间，有的高达5000mg·L-1。因此，当焦化酚氰废水进入生物处理段就需稀释，使进入生物处理段的水中COD浓度降低，以满足生物处理段对水质的要求，从而保证处理效果。不同处理工艺稀释水量大小不同，因而使处理后的排水量不同，稀释倍数越大，排水量就越大，给实施焦化废水“零”排放造成困难。选择合适的处理工艺可以减少废水产生量。如当进水水质COD大于2000mg·L-1时，采用桑德公司的工艺就比选用同济大学的工艺所需的稀释水量少，因而废水量也少。采用强氧化法也能减少废水量。3.加强运行管理，确保运行稳定，保证出水水质加强焦化酚氰废水处理设备的运行管理和水质稳定管理，确保出水水质，使外排少量废水优于国家排放的一节能减排2008年第3期-20-一、钢铁行业节能减排的重要性我国的能源消耗和环境污染主要源于工业，排在我国高耗能、高污染产业前列的电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等行业占全国工业能耗和二氧化硫排放的比例近70%。高耗能、高污染产业增长过快，进一步加大了资源和环境压力。因此，控制增量，遏制高耗能、高污染行业过快增长，调整和优化结构，加快淘汰落后生产能力，完善促进产业结构调整的政策措施，积极推进能源结构调整，是推进节能减排工作的当务之急，也是实现节能减排目标的重要手段。中国是世界最大的发展中国家，自1996年起钢产量一直稳居世界第一，同时也是世界第二大能源消费国。在不断推进的工业化和城市化进程中，我国钢铁工业的发展，不仅要考虑需求增长的因素，更要考虑发展过程中所面临的能源、资源的约束。“十一五”期间，我国经济增长将由粗放型增长模式向节约型增长模式转变，传统的高投入、高能耗、高污染的钢铁行业节能减排工作已经被推上议事日程。国家节能政策和节能减排实施力度的增大，正是钢铁行业加大“节能减排”力度的最佳时期。“十一五”国家节能减排目标的提出，既为推进钢铁行业节能减排工作提供了极好的机遇，同时也对“十一五”钢铁行业节能减排提出了极高的要求。无论从国家的大环境还是钢铁行业的小环境，节能减排是钢铁行业缓解资源和能源约束、减轻环境污染的根本举措，也是促进结构调整和产业升级、转变增长方式的重要途径。在我国钢铁工业的快速发展时期，在企业发展与资源、能源和环境产生尖锐矛盾的关键时刻，节能减排尤为重要。从钢铁行业看，通过推广先进技术，加强管理，推进清洁生产，2006年钢铁行业在节能减排方面取得了一些成绩，单位产品能源消耗和污染物排放出现下降趋势，整个钢铁行业的大中型企业，综合能耗减低7%，水耗降低14%，污染物减排降低2%。但是从总量上看，由于钢铁工业产量快速增长，能源消耗总量和污染物排放总量不可避免地出现增长，钢铁工业仍然是我国能源消耗和污染物排放的大户。当前，钢铁工业的能耗占我国总能耗精料对钢铁企业节能减排的影响□金晖级标准。4.对处理后的出水采取分质管理回用，实施焦化酚氰废水“零”排放在采取合适的焦化酚氰废水处理工艺及清洁生产工艺，尽量减少酚氰废水的产生量后，钢铁企业的焦化酚氰废水有做到“零”排放的可能。以一个500万t钢规模的联合企业为例，需配套建年产200万t全焦的焦化厂，产生焦化酚氰废水量70万m3，按需稀释1.5倍考虑，则处理后外排废水为105万m3。500万t钢的联合企业钢铁渣的产生量约为：高炉渣156万t，钢渣65万t。根据运行经验，高炉渣由高炉出渣口以水冲渣的方式处理，冲渣水采用循环方式，系统为亏水运行，其损失水量吨渣约0.5～1m3。钢渣以水淬方式处理，吨渣损失水量0.6m3。因此，利用经处理后的焦化废水作为高炉渣和钢渣水系统的补水，在正常情况下，使焦化酚氰废水“零”排放是可能的。结论：如果钢铁企业采用清洁生产技术和合适的焦化酚氰废水处理工艺，使焦化酚氰废水从源头减少产生量，然后实施分质供水，在钢铁企业实现焦化酚氰废水“零”排放是可能的。如果能做到“零”排放，对钢铁企业减排COD，满足国家“十一五”期间减排COD总量达10%的目标将起到非常重要的作用。以2010年预测钢铁企业产焦炭27000万t计，将可减排COD量189000t～330750t。○(作者单位：冶金工业规划研究院，北京100711）冶金经济与管理节能减排-21-文章编号：1002-1779（2008）03-0021-03