随着国家节能减排政策的提出,国内焦化厂对焦化废水的回用进行了很多探索和尝试。主要回用方式包括湿熄焦、高炉冲渣、煤场抑尘用水、烧结混料用水,也有厂家用反渗透技术将焦化废水处理后回用作为工业给水。
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一级达标废水的回用
(1)二次污染
采用湿法熄焦的焦化厂将生化处理后的废水用于熄焦处理,由于国内焦化厂生化处理后出水的COD、氨氮含量仍然较高,回用于湿熄焦、高炉冲渣时必然会使废水中的氨氮及部分**物散发到空气中,感官刺激强烈,形成较大的二次污染;一些钢厂对焦化废水引入烧结混料工段也做了一些尝试,污染物在之后的高温加工工段可以得到部分炭化分解,减少了二次污染。运行中反馈的主要问题是焦化废水的气味使得工作环境变差,同时废水的含油量不稳定对添加水喷头有影响。太原钢铁厂将传统A/O系统改造强化后出水达到一级排放标准,部分废水回用于高炉冲渣,现场基本闻不到刺激气味。因此,降低废水COD及氨氮浓度会大大改善回用中对操作环境的不良影响。
正常情况下,焦化厂的二级生化处理通常可将氨氮浓度控制在10~20mg/L,但COD通常在200~400mg/L,通过投加聚合硫酸铁、Fenton试剂可将COD控制在100mg/L以下,投加药剂的主要缺点是使废水中的无机物增多,对腐蚀控制不利。建议将投药与吸附法联合使用,以降低水质的二次污染。
(2)设备及管道腐蚀
焦化废水具有较强的腐蚀性。从调研实测的相关资料中可以看出(见表2、表3),废水中的氯离子、氟化物、氨氮以及硫酸根离子浓度较高,对金属腐蚀性较强。因此,焦化废水的腐蚀问题必须得到妥善解决。
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张建磊等对焦化废水回用于转炉煤气洗涤水系统的缓蚀阻垢进行了研究,经恰当处理后,循环水浊度可降至60NTU以下,阻垢率和缓蚀率可分别达到99%和95.6%,腐蚀率小于0.078mm/a,可满足系统稳定运行的要求。但是,运行费用通常较高。
当作为烧结混料添加水时,投加缓蚀阻垢剂并不经济,因此可以采用混合部分其它循环水系统排污水(含缓蚀阻垢剂)的方式降低其腐蚀性。
工业给水回用
单纯生产焦炭的企业没有联合型钢企所具有的消纳途径,因此很多焦化厂不得不采用反渗透技术将焦化废水进行浓缩,产品水水质较好,可以直接作为工业循环冷却水的补水,产生的浓水则作为抑尘水或伴煤燃烧。图1是两种典型的反渗透处理工艺。
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调研中发现,多数焦化厂的反渗透系统不能正常运转,究其原因在于预处理系统的不可靠,膜系统运行不稳定,基本都处于停顿状态,同时浓水的去向也存在很大疑问。
膜厂家针对工业废水开发了耐污染的反渗透膜,但是在实际工程中为**膜系统安全,通常还是将进入反渗透系统的废水COD浓度控制在20~50mg/L,而以上两种方案进入反渗透系统的COD均在250mg/L左右,因此,膜系统稳定运行的关键是预处理的稳定有效。
絮凝沉淀、Fenton试剂等方法会在废水中引入大量铁离子及硫酸根离子,从而加重膜系统污染及结垢,因此不宜大量使用,但完全采用高级氧化的投资及成本太高,因此建议先使用混凝沉淀等方法将废水COD控制在100~150mg/L,然后再使用高级氧化技术(臭氧氧化、电化学氧化、湿式催化氧化)以及活性炭吸附的方法对进入膜系统的废水进行深度处理。
根据前面的介绍,电化学氧化、催化氧化技术的工业化应用较少,基本都停留在试验研究阶段。大型臭氧设备在自来水厂作为消毒技术的应用较多,作为氧化技术在工程上的应用则较少,但是与其它高级氧化技术相比,设备相对成熟,国产化程度也较高,因此工程化的优势相对较大。改进的焦化废水深度处理工艺见图2。
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回用为杂用水
大型钢企通常有杂用水处理及供应系统,因此可以将焦化废水深度处理到一定程度后与生产、生活回用水混合使用,主要依靠稀释的方式使焦化废水的COD、总溶固等指标达到杂用水水质标准,这需要从全厂的水量平衡角度综合考虑,并对杂用水使用过程中二次污染的情况进行研究及评估。
结语
针对焦化废水深度处理及回用技术的研究较多,但工程应用较少,主要难度在深度处理技术工业化的不成熟以及投资、运行费用较高。因此,一方面应加大高级氧化技术的工业化进度,另一方面,应在钢厂内寻找消纳源,实现焦化废水的分散式消纳,从而大大降低深度处理的规模,这需要水处理技术工作者结合钢企生产人员自下而上进行系统分析和研究。
目前国内的一些相关机构正对杂用水回用、钢渣热焖、高炉烟气结合治理等方面开展研究工作,希望能为焦化废水找到更多的
分
定试验中,分散作用是鳌合作用的补救措施,晶格畸变作用是分散作用的补救措施。
螯合作用
由中心离子和某些合乎一定条件的同一多齿配位体的两个或两个以上配位原子键合而成的具有环状结构的配合物的过程称为螯合作用。鳌合作用的结果是使得成垢阳离子(如ca2+,Mg2+等)与螯合剂作用生成稳定的螯合物,从而阻止其与成垢阴离子(如 CO3 2-,SO42-,PO43-,和SiO32- 等)的接触,使得成垢的几率大大下降。[1] 螯合作用是按化学计量进行的,如1个EDTA分子鳌合1个二价金属离子。
螯合剂的鳌合能力可用钙螯合值来表示。通常商品水处理剂的螯合能力(以下各药剂活性组分质量分数均为50%,螯合能力以CaCO3计):氨基三亚甲基膦酸(ATMP)—300 mg/g;二乙烯三氨五亚甲基膦酸(DTPMP)—450 mg/g;乙二胺四乙酸(EDTA)—15om岁g;羟基亚乙基二膦酸(HEDP)—45om扩g。折合算来,1 mg螯合剂只能螯合不足0.5 mgCaCO3垢。若需将总硬为smm0FL的钙镁离子稳定在循环水系统中,所需的螯合剂为l000m/L,这种投加量在经济上是无法承受的。由此可见,阻垢剂螯合作用的贡献只是其中很小一部分。但在中低硬度水中,起重要作用的仍是阻垢剂的螯合作用。
分散作用
分散作用的结果是阻止成垢粒子间的相互接触和凝聚,从而可阻止垢的生长。[1] 成垢粒子可以是钙、镁离子,也可以是由千百个CaCO3和MgCO3分子组成的成垢颗粒,还可以是尘埃、泥沙或其他水不溶物。分散剂是具有一定相对分子质量(或聚合度)的聚合物,分散性能的高低与相对分子质量(或聚合度)的大小密切相关。聚合度过低,则被吸附分散的粒子数少,分散效率低;聚合度过高,则被吸附分散的粒子数过多,水体变浑浊,甚至形成絮体(此时的作用与絮凝剂相近)。与螯合作用相比,分散作用是高效的。实验表明,1 mg分散剂可使10一100 mg的成垢粒子稳定存在于循环水中,在中高硬度水中,阻垢剂的分散功能起主要作用。
晶格畸变作用
当系统的硬度、碱度较高,所投入的鳌合剂、分散剂不足以完全阻止它们析出的时候,它们就不可避免地析出。如果没有分散剂的存在,垢的生长将服从晶体生长的一般规律,[1] 所形成的垢坚固地附着在热交换器表面上。如果有足量的分散剂的存在,由于成垢粒子(由成百上千个CaCO3分子组成)被分散剂吸附、包围,阻止了成垢粒子在其规则的晶格点阵上排列,从而使所生成的污垢松软、易被水流的冲刷而带走。
特性编辑
1.可适用于各种膜管的材质;
2.可适用于各种不同的水质中,仍有高功效的阻垢能力,减少膜管的清洗频率;
3.可取代加酸的需求,防止加酸所造成可能的腐蚀问题;
4. 添加量较低,同时具有较佳的门限作用,可获得较佳经济效益的阻垢控制;
5. 对铁、锰等金属离子均有良好的螯合稳定的功效,防止其产生污垢于膜管上;
6.产品功效与安定性均远优于六偏磷酸钠或纯聚合物型的阻垢剂;
7. 可允许反渗透膜系统操作在较高的产作用编辑
1.络和增溶作用:
反渗透阻垢剂溶于水后发生电离,生成带负电性的分子链,它与Ca2+形成可溶于水的络合物或螯合物,从而使无机盐溶解度增加,起到阻垢作用。
2.晶格畸变作用:
由反渗透阻垢剂分子中的部分官能团在无机盐晶核或微晶上,占据了一定位置,阻碍和破坏了无机盐晶体的正常生长,减慢了晶体的增长速率,从而减少了盐垢的形成;
3.静电斥力作用:
反渗透阻垢剂溶于水后吸附在无机盐的微晶上,使微粒间斥力增加,阻碍它们的聚结,使它们处于良好的分散状态,从而防止或减少垢物的形成。
水率 [2]