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双膜法深度处理焦化废水

发布时间:2019-11-08 17:02作者:亚洁环保点击:

 1、引 言
    目前国内外对焦化废水深度处理的研究多集中于物化方法,主要包括吸附法、混凝沉淀法、高级氧化法(advancedoxidationprocesses,AOPs)、膜分离技术等.这些技术各具优势,同时在应用上又有各自的缺陷,因此为了充分发挥其效能,人们往往是将其中的两种或多种工艺联合应用。
    分别采用混凝沉淀、活性炭吸附及二者的联合工艺对焦化厂生化出水进行深度处理,结果表明单独使用混凝沉淀或活性炭吸附均可使处理后出水COD低于100mg/L,而二者的联合工艺可充分发挥混凝沉淀与活性炭吸附技术的协同作用,出水水质达到回用标准.以丙烯酰胺改性壳聚糖为絮凝剂对上海某焦化厂的A/O出水进行深度处理,COD去除率较常规絮凝剂聚合硫酸铁和聚合氯化铝提高约15%.以宝钢焦化厂的二级生化出水为原水,采用混凝沉淀-二氧化氯催化氧化-反渗透脱盐法联合工艺对其深度处理,色度完全除去,出水完全符合冷却水的水质标准,实现了焦化废水的回用.以某焦化公司的二沉池出水为对象,采用混凝(聚硅硫酸铝铁)-Fenton试剂联合工艺对其进行深度处理,出水COD小于100mg/L。
    在对上述各种深度处理工艺进行考察与分析的基础上,本研究结合实际工程项目需求,采用“超滤+反渗透双膜工艺对某焦化厂经生化处理后的焦化废水进行深度处理,重点考察该系统对原水中悬浮物、有机物、氨氮、总硬度及Cl-的去除效果及系统的运行情况.通过该研究,以期对焦化厂生化处理出水进行中水回用,对减轻环境污染、节约水资源和整个行业的可持续发展均具有重要的意义。

    2、材料与方法

    2.1、试验用水水质
    试验用水来自某焦化厂经A2/O生化工艺处理后的出水,其水质见表1。

    2.2、 实验原理与工艺流程
    采用双膜法处理工艺,实验规模为2.5m3/h,进水首先通过超滤膜错流过滤,产水进入中间水箱,然后由提升进入保安过滤器,同时投加阻垢剂,保安过滤器出水经高压泵增压后进入反渗透系统,反渗透系统产水规模为1.0m3/h。

    3、试验结果与讨论
    3.1、主要污染物去除效果
    3.1.1、系统进、出水浊度变化

    由于超滤膜的孔径相对较小,能对水中的悬浮物、微粒(>0.2um)近100%的去除.由图2可知,超滤系统对浊度有很强的去除能力,超滤后出水清澈,整个试验期间,产水浊度始终低于0.8NTU,平均除浊率高达98.8%,满足反渗透进水水质浊度≤1.0NTU的要求,而反渗透出水浊度基本为零。

    3.1.2、进、出水CODcr浓度变化
    实验期间进、出水COD的浓度变化情况见图3,进水中COD在60~250mg/L范围变化,超滤产水水质随着进水的变化而变化,变化范围为30~120mg/L,超滤对COD的平均去除率为25.6%,超滤膜孔径相对较大,截留主要的是分子量较大的有机物,而反渗透出水水质稳定,COD维持在10mg/L以下,反渗透对COD的平均去除率为94.6%,远远优于循环冷却水补充水COD小于60mg/L的标准.当原水COD值较高,达到150mg/L以上,则反渗透出水COD值明显升高,原因可能是生化处理工段效果不理想,生化出水中有部分小分子有机物没有被微生物降解,可以透过反渗透膜,反渗透处理效果不理想。

    3.1.3、进、出水氨氮浓度变化
    由以上结果可以看出:超滤对氨氮的平均去除率为32.1%,反渗透对氨氮的平均去除率为75.9%,除了个别天数进水中氨氮浓度较高外,反渗透系统出水产水氨氮全部在1mg/L以下,达到且优于循环冷却水用水标准。

    3.1.4、系统进出水总硬度变化

    实验期间系统的进、出水的硬度变化情况见图5.由图5可知,系统进水总硬度为180~360mg/L,反渗透系统对总硬度的平均去除率为98.3%.出水总硬度含量基本小于10mg/L,远远优于循环冷却水总硬度含量小于450mg/L的要求。

    3.1.5、系统进出水Cl-离子含量变化

    实验期间Cl-的质量浓度变化情况见图6,超滤产水Cl-质量浓度为180~820mg/L,反渗透系统对氯离子的平均去除率高达98.6%,出水氯离子含量低于15mg/L,远远优于循环冷却水氯离子含量小250mg/L的要求,结果表明,反渗透系统对氯离子具有很好的去除效果。
 
    3.2、双膜系统的运行情况

    3.2.1、超滤膜跨膜压差
    6月11日~7月16日超滤膜通量为36L/h,通过定期反冲洗,超滤膜跨膜压差较小,基本保持在-14kPa以内,表明膜污染程度较轻.7月17日~8月25日膜通量提高到50L/h,跨膜压差出现明显上升,介于-14~-24kPa之间,但仍然没有达到-70kPa化学清洗的条件.说明超滤膜有一定的污染,但程度较轻,直至试验结束也没有达到化学清洗的条件,说明采用超滤膜作为反渗透系统的预处理系统。

    3.2.2、反渗透膜压差
    6月11日~6月25日期间一段反渗透膜压差和二段反渗透膜压差基本稳定,压差均在0.1MPa以下.6月25日~7月5日和8月8日~8月13日期间一段反渗透膜压差明显升高,说明期间一段反渗透膜出现明显有机物、胶体或微生物污染.分析其原因主要是由于进水中有机物含量较高,经过一段时间运行后,反渗透膜表面积聚的有机物为微生物提供了营养源,导致微生物大量繁殖,从而造成反渗透膜污染加剧.根据同类工程经验,通过定期向反渗透进水中冲击性投加一定量的非氧化性杀菌剂可以明显减轻膜污染.7月5日和8月14日进行化学清洗后反渗透膜压差明显下降.试验期间一段膜压差相对较大,表明有机物、胶体或微生物等污染趋势相对较大;二段膜压差相对较小,说明阻垢剂阻垢效果良好,没有出现结垢现象。
    此外,在设备正常运行情况下,反渗透膜化学清洗周期较长,约为1个月左右,通过定期投加非氧化性杀菌剂还可以大大延长反渗透膜化学清洗周期,因此,本工艺应用于大规模工程在技术上是可行的。

    4、结论。
    (1)超滤单元对进水中悬浮物去除效果明显,平均去除率为98.8%,超滤设备运行稳定,超滤膜通量稳定,超滤产水水质能稳定达到反渗透进水水质要求,表明采用超滤工艺作为反渗透工艺的预处理是可靠的。
    (2)反渗透对水中COD、氨氮的总硬度及Cl-等离子去除效果明显,反渗透装置在70%回收率的条件下,对水中COD、氨氮、总硬度及Cl-的平均去除率分别达到94.6%、75.9%、98.3%和98.6%。反渗透膜化学清洗周期较长,装置运行稳定,反渗透膜产水量、产水电导率、脱盐率、膜压差等基本稳定,没有明显变化。出水超过预期效果,证明中试所选“超滤+反渗透”双膜法工艺应用于该废水回用在技术上是可行的,该工艺可以应用于焦化废水回用大型工程。

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