焦化酚氰廢水工藝改進及綜合利用技術(shù)

　　鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司(以下簡稱朝陽鋼鐵)焦化廠年產(chǎn)焦炭100萬t，采用2×50孔JN60-6型頂裝焦爐，配套煤氣產(chǎn)量48000m3/h的煤氣凈化處理工序。酚氰廢水處理工藝流程為院剩余氨水經(jīng)氣浮除油器處理后，進入陶瓷過濾器進一步除油，然后進入蒸氨塔蒸氨，經(jīng)蒸氨處理后送往酚氰廢水工序，廢水經(jīng)處理后用于高爐沖渣。酚氰廢水處理工序采用的是A/A/O生物脫酚脫氮工藝，設(shè)計處理能力為55m3/h。該工藝投產(chǎn)后運行良好，但隨著進水指標變化、設(shè)備問題及北方季節(jié)性影響等因素的出現(xiàn)，好氧池污泥活性降低，處理后廢水指標偶爾出現(xiàn)波動，如果處理不及時，使不合格水質(zhì)用于高爐沖渣，將帶來環(huán)保風險。本文分析了朝陽鋼鐵焦化酚氰廢水工藝存在的問題，提出了相應(yīng)的解決措施，實施后效果良好。

　　一、存在問題

　　1.1 蒸氨塔蒸汽耗量高及蒸氨指標波動大

　　原有蒸氨塔為浮閥蒸氨塔，直徑DN1400，采用直接蒸汽蒸氨，設(shè)計處理能力為30m3/h，實際運行最高處理22m3/h。蒸氨塔每運行2個月就需清掃1次，蒸氨后氨氮指標波動較大，蒸汽及液堿耗量偏高，不僅造成能源浪費，也直接影響了酚氰廢水工序的穩(wěn)定運行。

　　1.2 好氧池曝氣不均

　　好氧池硝化過程需要消耗大量的氧，理論上每1mgNH3-N需4.57mgO2，正常維持曝氣池的溶解氧在2~4mg/L。好氧池內(nèi)的硝化菌是高度好氧菌，溶解氧低時(1~2mg/L)不會發(fā)生硝化作用，提高溶解氧的能力，使溶解氧增至3~6mg/L，硝化作用明顯。朝陽鋼鐵酚氰廢水好氧池共分4格，每格918m3，共有曝氣頭1892個，采用塑料微孔曝氣器鋪設(shè)在池底。此系統(tǒng)運行7年后，共有40余處曝氣頭脫落，導(dǎo)致池內(nèi)曝氣嚴重不均。曝氣頭脫落部位曝氣過度，未脫落部位曝氣不足。

　　1.3 臭氧催化氧化系統(tǒng)效率低

　　由于酚氰廢水經(jīng)混凝沉淀池處理后直接進入臭氧催化氧化塔，廢水中部分懸浮物會進入催化塔，堵塞催化塔底部曝氣頭，增加了催化塔阻力，因此將催化塔內(nèi)折流板拆除，減少了氣水接觸的反應(yīng)時間，導(dǎo)致催化效率降低。

　　1.4 脫硫液富余

　　蒸氨塔頂產(chǎn)生的氨氣經(jīng)冷凝成液態(tài)氨水后，直接進入負壓HPF脫硫塔，脫硫廢液經(jīng)提副鹽工序處理后回到脫硫系統(tǒng)，長期循環(huán)，脫硫液富余。因脫硫液中含有大量氰化物和COD等物質(zhì)，如果將脫硫液直接排往酚氰廢水，將導(dǎo)致污泥大量死亡。為保證脫硫效果，將提副鹽工序處理后的富余脫硫液送往煤塔用于噴煤處理，但由于脫硫液腐蝕性較強，噴煤不僅腐蝕設(shè)備，而且造成焦爐炭化室爐墻石墨脫落。

　　1.5 地下水直接排放

　　焦化地下水系統(tǒng)水質(zhì)復(fù)雜，各泵冷卻水、生產(chǎn)排水、循環(huán)排污水、雨排水等約為25m3/h，均通過地下水管道外排，不僅水資源浪費，而且一旦設(shè)備出現(xiàn)泄露，發(fā)現(xiàn)不及時，污染物進入外排水管道，可能導(dǎo)致外排水指標超標，有環(huán)保風險。

　　二、改進措施

　　2.1 應(yīng)用斜孔塔盤

　　由于原有蒸氨塔存在蒸汽耗量高和蒸氨指標波動大等問題，打開蒸氨塔進行檢查，發(fā)現(xiàn)塔盤焦油堵塞嚴重。為解決此問題，利用原有蒸氨塔筒體，將塔內(nèi)部浮閥塔盤、加強圈、降液板、橫梁等塔內(nèi)件拆除，在塔內(nèi)部安裝斜孔塔盤及相應(yīng)塔內(nèi)件，斜孔塔盤采用316L材質(zhì)，以30度斜角在塔盤開孔，斜孔塔盤汽液傳質(zhì)死區(qū)少，開孔率可達85%以上，不易堵塞，同時增加了降液區(qū)，提高了處理能力。斜孔塔盤設(shè)備安裝圖如圖1所示。

　　斜孔蒸氨塔改造后，兩年內(nèi)塔盤未出現(xiàn)堵塞情況。改造前后蒸氨指標如表1所示。由表1可以看出，蒸氨塔盤改造后蒸氨效率提高，處理能力提高。蒸氨后氨氮平均降低105mg/L，且波動范圍減小，蒸汽利用效率提高，蒸汽耗量平均減少90kg/t水。

　　2.2 應(yīng)用可提升式曝氣器

　　由于原有曝氣頭鋪設(shè)在好氧池底，更換時需停止好氧池的運行，清除池底污泥，不僅工作難度較大，而且對污泥造成較大沖擊，影響廢水外排指標。將原有底部曝氣頭更換為可提升式曝氣器，方案原理為院利用原有曝氣主管，接新曝氣管道布置于水池上方，曝氣時空氣由布氣管進入導(dǎo)氣管導(dǎo)氣槽，在曝氣膜管與支撐體間形成環(huán)形氣室，使曝氣膜管鼓起，空氣通過膜管上可張微孔向水體曝氣。管式曝氣器采用三元乙丙橡膠(EPDM)，氣孔密度為34000個/套。曝氣器設(shè)備圖如圖2所示。

　　好氧池內(nèi)曝氣器的安裝密度為每2m2安裝1個，根據(jù)好氧池不同位置對氧氣的需求量不同進行調(diào)整。安裝及檢修時，將曝氣器快速接頭打開，把連接管及曝氣器從曝氣池上方取下即可維修更換。曝氣器安裝圖如圖3所示。

　　安裝后好氧池溶解氧控制在2~6mg/L，好氧池曝氣均勻，而且可根據(jù)好氧池前后端對氧氣需求量不同進行調(diào)節(jié)。改造后，好氧鼓風機電流降低5A，漏氣率降低，污泥活性提高，曝氣不均問題得到解決。

　　2.3 改造臭氧催化氧化系統(tǒng)

　　(1)增加過濾器。為解決混凝池出水懸浮物偏高的問題，在混凝池與催化塔之間增加多介質(zhì)過濾器及轉(zhuǎn)盤過濾器。多介質(zhì)過濾器由卵石、石英砂、活性炭及纖維球多層組成。轉(zhuǎn)盤過濾器包括扇形器濾盤，電機帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，濾盤中間為集水筒。過濾期間，過濾轉(zhuǎn)盤處于靜態(tài)，有利于污泥的池底沉積。清洗期間，過濾轉(zhuǎn)盤以1r/min的速度旋轉(zhuǎn)并排污。增加2臺過濾器后，混凝池懸浮物由70mg/L降低至10mg/L，減少了催化塔堵塞。

　　(2)完善臭氧發(fā)生系統(tǒng)。升級臭氧發(fā)生器PLC系統(tǒng)，更換損壞的搪瓷管，增加空調(diào)降溫。改造后氧氣轉(zhuǎn)化率達83%以上，氧氣及電耗下降。

　　(3)催化塔改造。在原有臭氧微孔曝氣頭基礎(chǔ)上，增加10處0.5mm曝氣孔，防止曝氣頭堵塞，減少催化塔阻力。在催化塔內(nèi)重新安裝波紋板，放置催化劑、金屬鮑爾環(huán)、纖維球，將催化塔由上進水改為下進水。改造后，增加了氣液接觸停留時間，催化塔出水顏色發(fā)白，提高了催化氧化塔處理效果。

　　2.4 處理富余脫硫液

　　由于蒸氨塔頂分縮器結(jié)垢堵塞嚴重，達不到溫差3℃的工藝要求，因此將原有分縮器拆除，清洗、更換后溫差可達6℃以上，分縮器與塔頂溫差的提高增加了濃氨水回流，提高了氨水濃度，從源頭上減少了進入脫硫塔的氨水量。脫硫液經(jīng)提副鹽處理后，有毒物質(zhì)大量減少，將5~10m3提鹽后的富余脫硫清液均勻進入蒸氨系統(tǒng)，經(jīng)蒸氨處理后再送往酚氰廢水工序。

　　此方案雖會使蒸氨廢水中氰含量增加5mg/L左右，但可解決脫硫液富余問題，但脫硫液供給廢水量不應(yīng)過多，否則會對污泥活性及出水指標造成影響。

　　2.5 生產(chǎn)排污水回用，廢水綜合利用

　　(1)為解決生產(chǎn)排水無序排放問題，將焦化地下水井總出口堵住，將生產(chǎn)排水、硫銨區(qū)域排水、儲槽蒸汽加熱凝結(jié)水及雨排水共約10m3/h回收至100m3的綜合水池，安裝潛水泵及液位連鎖裝置進行回收利用。在綜合水池安裝自吸泵，出水管道鋪設(shè)至好氧池入口及調(diào)節(jié)池入口，如果回收水質(zhì)較好，則直接進入好氧池，如果回收的水質(zhì)偏差，則進入酚氰廢水調(diào)節(jié)池處理。

　　(2)將晾水架循環(huán)水排污、低溫水排污、制冷機蒸汽凝結(jié)水回收至30m3的蓄水池，安裝自吸泵，出水管道鋪設(shè)至好氧池消泡水管道入口，利用循環(huán)排污水對好氧池消泡稀釋。此方案不僅不用外排循環(huán)排污水，減少稀釋水用量，而且可使循環(huán)水中的堿度及部分營養(yǎng)物質(zhì)得到利用。

　　通過上述方案，酚氰廢水系統(tǒng)不再使用工業(yè)新水消泡，可減少新水耗量25m3/h，不僅節(jié)約新水資源，而且將生產(chǎn)排水、雨排水、循環(huán)排污水全部回用，從根本上杜絕了污染物質(zhì)外排的可能性。

　　三、實施效果

　　由于改造后廢水處理效果提高，根據(jù)處理后外排總水量及污染物質(zhì)降低量，計算得COD、懸浮物等污染物外排量減少約2.5t/月，給企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟和環(huán)保效益。改造前后廢水出水指標見表2。

　　四、結(jié)語

　　朝陽鋼鐵焦化廠對蒸氨塔、好氧池曝氣器及臭氧催化氧化系統(tǒng)等設(shè)備進行改造，對生產(chǎn)工藝操作進行優(yōu)化，將生產(chǎn)排污水及富余脫硫液處理后回用于酚氰廢水，實現(xiàn)廢水的綜合利用。改造后不僅酚氰廢水出水指標合格，解決了制約生產(chǎn)環(huán)保的瓶頸問題，而且達到了節(jié)能減排的目的，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。(來源：鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司)