一種焦化廢水濃鹽水回用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種焦化廢水濃鹽水回用的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焦化廢水的處理一直是鋼鐵企業(yè)的一大難題，其廢水水質(zhì)波動(dòng)大、成分復(fù)雜，含有數(shù)十種甚至上百種有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物，有機(jī)污染物主要有酚類(lèi)，單環(huán)和多環(huán)芳香族化合物以及含氮、氧、硫等雜環(huán)化合物等；無(wú)機(jī)污染物主要有氨氮、硫氰化物、硫化物以及氰化物等；而且其生物降解性差，含有大量難生物降解物質(zhì)，而且處理過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生部分難降解的代謝產(chǎn)物。目前大多數(shù)企業(yè)均采用生物處理預(yù)物化處理相結(jié)合的處理工藝。2008年修訂的《焦化行業(yè)準(zhǔn)入條件》要求酚氰廢水處理合格后要循環(huán)使用，不得外排；2012年10月1日，開(kāi)始實(shí)施新的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)COD、TN等提出了更高的要求，同時(shí)首次提出了單位產(chǎn)品基準(zhǔn)廢水排放量(噸焦廢水排放量)，新建企業(yè)(2012年10月1日起)和現(xiàn)有企業(yè)(2015年1月1日起)的噸焦廢水排放量為0.4噸，對(duì)于特別排放限值區(qū)域?yàn)?.3噸。
[0003]為減少?gòu)U水排放量，有的企業(yè)采用反滲透工藝對(duì)處理后的焦化廢水進(jìn)行脫鹽處理，反滲透過(guò)程一般會(huì)產(chǎn)生70%左右的產(chǎn)水，可回用于生產(chǎn)過(guò)程，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生30%左右的濃鹽水。濃鹽水的出路問(wèn)題是影響該工藝的一個(gè)重要因素，有的企業(yè)將處理后的焦化廢水用于沖渣或用于其他對(duì)用水要求的場(chǎng)合，但這并沒(méi)有從根本上解決濃水的問(wèn)題還有可能帶來(lái)二次污染，如有機(jī)物會(huì)揮發(fā)至大氣中產(chǎn)生氣體污染，沖渣后也可能會(huì)對(duì)渣的性能造成影響。因此如果要從根本上解決濃鹽水的問(wèn)題，就需要對(duì)濃鹽水做進(jìn)一步的減量化處理，產(chǎn)生的合格水回用，其中的鹽分實(shí)現(xiàn)結(jié)晶。
[0004]焦化廢水反滲透濃縮液中的無(wú)機(jī)鹽分是非揮發(fā)性的，當(dāng)濃縮液被加熱時(shí)，其中的水形成水蒸汽，采用膜蒸餾工藝時(shí)水蒸汽透過(guò)疏水性的膜孔，經(jīng)冷凝后產(chǎn)生純水；液相濃縮液不能穿透膜而被截留，由此濃縮液得到進(jìn)一步的濃縮，同時(shí)產(chǎn)生純水可供生產(chǎn)工藝使用。膜蒸餾工藝需要將濃縮液整體加熱，需要消耗大量的能量，但是其所需的能源品質(zhì)不高，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有可以利用的低品位熱源如廢熱、低壓蒸汽等時(shí)，可以大大降低膜蒸餾的成本。
[0005]膜蒸餾技術(shù)可以濃縮液做進(jìn)一步的濃縮，但隨著其中鹽分濃度的升高，當(dāng)達(dá)到鹽的飽和溶解度時(shí)變會(huì)發(fā)生結(jié)晶，在膜蒸餾膜的表面形成結(jié)晶，造成膜的堵塞和潤(rùn)濕，使得通量降低，產(chǎn)水水質(zhì)惡化。因此當(dāng)鹽分的濃度接近飽和溶解度時(shí)，就要停止?jié)饪s。
[0006]蒸發(fā)結(jié)晶工藝是采用加熱的方法，在沸騰狀態(tài)下，使溶液中的水分或其它具有揮發(fā)性的溶劑氣化移除，其溶液中的溶質(zhì)數(shù)量不變，從而使溶液濃縮，當(dāng)溶質(zhì)的濃度超過(guò)其溶度積時(shí)，溶質(zhì)以晶體的形式析出。蒸發(fā)結(jié)晶工藝用于廢水濃縮時(shí)，產(chǎn)生的蒸餾水可以回用于生產(chǎn)，鹽類(lèi)以固體的形式析出?？梢哉嬲龑?shí)現(xiàn)廢水零排放。
[0007]查閱已有的專(zhuān)利及文獻(xiàn)資料，目前還沒(méi)有針對(duì)焦化廢水反滲透濃鹽水處理與回用方面的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種焦化廢水濃鹽水回用的方法，該方法將焦化廢水反滲透產(chǎn)生的濃鹽水經(jīng)膜蒸餾、蒸發(fā)結(jié)晶工藝處理后產(chǎn)生的合格水回用于生產(chǎn)系統(tǒng)，將濃縮液中的無(wú)機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為晶體，實(shí)現(xiàn)焦化廢水的零液體排放。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:一種焦化廢水濃鹽水的回用方法，包括如下步驟:
[0010](1)有機(jī)預(yù)處理:焦化廢水濃鹽水經(jīng)物化處理和生物處理去除焦化廢水中的有機(jī)物；
[0011](2)過(guò)濾:經(jīng)步驟(1)處理后的廢水濃鹽水，經(jīng)過(guò)濾去除其中的顆粒物；
[0012](3)阻垢預(yù)處理:向經(jīng)步驟(2)處理后的廢水濃鹽水加入阻垢劑，阻垢劑的投加量在0?20mg/L，此時(shí)調(diào)節(jié)廢水濃鹽水pH至5?7 ;
[0013](4)膜蒸餾處理:經(jīng)過(guò)阻垢預(yù)處理后的濃鹽水，加熱至55?90°C，進(jìn)入膜蒸餾組件，廢水在膜蒸餾組件內(nèi)部部分被蒸發(fā)為水蒸汽，透過(guò)蒸餾膜，經(jīng)真空抽吸或空氣吹掃將蒸汽輸送至冷凝器冷凝，冷凝后的冷凝水回用于生產(chǎn)；膜蒸餾后的濃水一部分經(jīng)濃水循環(huán)泵進(jìn)入換熱器加熱后循環(huán)至膜蒸餾組件進(jìn)行膜蒸餾處理，另一部分濃水進(jìn)入后續(xù)的蒸發(fā)結(jié)晶處理步驟；(5)蒸發(fā)結(jié)晶處理:來(lái)自于膜蒸餾的濃水進(jìn)入加熱室加熱，加熱至沸騰但不發(fā)生蒸發(fā)，然后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶室，在蒸發(fā)結(jié)晶室沸騰產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后送至冷凝器冷凝，冷凝后的冷凝水回用于生產(chǎn)；在蒸發(fā)結(jié)晶室產(chǎn)生的晶體排出系統(tǒng)；在蒸發(fā)結(jié)晶室產(chǎn)生的晶漿返回系統(tǒng)循環(huán)，其與來(lái)自于膜蒸餾的濃水混合進(jìn)入加熱室加熱。
[0014]本發(fā)明所述蒸餾膜為疏水性膜。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所述的焦化廢水濃鹽水的回用方法，優(yōu)選的是，在步驟(1)中所述物化處理選自混凝、Fenton氧化、03氧化、H202氧化、電化學(xué)氧化、催化氧化以及吸附中的一種或幾種。
[0016]根據(jù)本發(fā)明所述的焦化廢水濃鹽水的回用方法，優(yōu)選的是，在步驟(1)中所述生物處理選自曝氣生物濾池、生物接觸氧化、活性污泥法中的一種。
[0017]根據(jù)本發(fā)明所述的焦化廢水濃鹽水的回用方法，優(yōu)選的是，在步驟(1)中所述有機(jī)預(yù)處理為采用03/H202對(duì)濃鹽水進(jìn)行氧化處理，反應(yīng)時(shí)間10?20min，03投加量5?30mg/L，H202投加量30?100mg/L，氧化后C0D的去除率20?40% ;經(jīng)氧化的出水進(jìn)入生物接觸氧化反應(yīng)器繼續(xù)處理，生物接觸氧化的水力停留時(shí)間2?10h。
[0018]根據(jù)本發(fā)明所述的焦化廢水濃鹽水的回用方法，優(yōu)選的是，在步驟(2)中過(guò)濾所采用的濾料為石英砂和無(wú)煙煤中的一種或兩種。
[0019]根據(jù)本發(fā)明所述的焦化廢水濃鹽水的回用方法，優(yōu)選的是，所述濾料采用石英砂和無(wú)煙煤混合填料，石英砂和無(wú)煙煤的質(zhì)量比為:1:9?9:1。
[0020]根據(jù)本發(fā)明所述的焦化廢水濃鹽水的回用方法，優(yōu)選的是，在所述阻垢預(yù)處理步驟中，所述阻垢劑為防止硫酸鈣結(jié)垢的阻垢劑。
[0021]根據(jù)本發(fā)明所述的焦化廢水濃鹽水的回用方法，優(yōu)選的是，在所述步驟(4)中，用于冷凝膜蒸餾過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽的冷凝水為經(jīng)有機(jī)預(yù)處理、過(guò)濾和阻垢預(yù)處理后的焦化廢水濃鹽水，與膜蒸餾產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行熱交換。
[0022]根據(jù)本發(fā)明所述的焦化廢水濃鹽水的回用方法，優(yōu)選的是，在所述步驟(5)中，蒸發(fā)結(jié)晶室沸騰產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后與加熱蒸汽混合作為加熱室的熱源，與來(lái)自于膜蒸餾的濃水進(jìn)行熱交換。
[0023]本發(fā)明提供的焦化廢水濃鹽水回用的方法:
[0024](1)有機(jī)物預(yù)處理
[0025]焦化廢水經(jīng)生化、物化處理后其C0D大多在50?200mg/L，經(jīng)過(guò)R0濃縮之后，濃鹽水中的C0D會(huì)濃縮3倍左右。水中的有機(jī)物(尤其是疏水性有機(jī)物)會(huì)造成膜蒸餾膜的污染，從而使得膜蒸餾通量下降或膜潤(rùn)濕導(dǎo)致產(chǎn)水電導(dǎo)率升高；此外焦化廢水濃鹽水中的揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)隨蒸汽進(jìn)入膜蒸餾的冷凝測(cè)，導(dǎo)致產(chǎn)水中有機(jī)物含量升高。因此，在進(jìn)入膜蒸餾之前最好將有機(jī)物加以去除，以減緩對(duì)后續(xù)膜蒸餾膜的污染。
[0026]鑒于濃縮液中的有機(jī)物基本為難生物降解性有機(jī)物，物化處理工藝比較有效，可以采用混凝、Fenton氧化、03氧化、H202氧化、電化學(xué)氧化、催化氧化以及吸附等工藝中的一種或幾種；也可以采用物化處理工藝提高生物降解性能后，再采用生物處理工藝(如曝氣生物濾池、生物接觸氧化、活性污泥法等)做進(jìn)一步的處理。
[0027](2)過(guò)濾
[0028]經(jīng)過(guò)混凝、氧化等工藝處理后的濃縮液中會(huì)含有一些顆粒物，如不加以去除，會(huì)對(duì)后續(xù)的膜蒸餾處理系統(tǒng)帶來(lái)不利影響。過(guò)濾工藝可以有效地去除這些懸浮的顆粒物，濾料可以采用石英砂或者無(wú)煙煤，也可以采用石英砂和無(wú)煙煤作為混合填料。
[0029](3)阻垢預(yù)處理
[0030]焦化廢水濃鹽水中含有少量的鈣、鎂以及二氧化硅等結(jié)垢性離子，在膜蒸餾的濃縮過(guò)程中會(huì)得到10倍以上的濃縮，如果超過(guò)飽和溶度積，就會(huì)在膜表面產(chǎn)生結(jié)垢，造成產(chǎn)水電導(dǎo)率上升以及通量下降。為減緩膜蒸餾膜表面的結(jié)垢，在濃鹽水中加入阻垢劑，阻垢劑的投加量在ο?20mg/L，此外將濃鹽水的pH調(diào)節(jié)至酸性(5?7)也會(huì)減緩結(jié)垢的形成。
[0031]⑷膜蒸餾
[0032]膜蒸餾工藝采用真空膜蒸餾或氣掃式膜蒸餾，這兩種膜蒸餾工藝通量大，而且需要設(shè)置冷凝器來(lái)冷凝膜蒸餾過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽，因此可以采用濃縮液對(duì)蒸汽進(jìn)行冷凝，這樣既減少了冷凝水的用量，又利用了蒸汽冷凝時(shí)的潛熱和部分顯熱，減少了加熱濃縮液時(shí)熱源的需求。
[0033]首先利用現(xiàn)場(chǎng)的低溫蒸汽將冷凝過(guò)蒸汽的濃縮液和膜蒸餾產(chǎn)生的部分濃水混合加熱至55?90°C，進(jìn)入