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焦化废水混凝后处理研究

文档作者：程胜宇文档来源：鞍山市环境保护研究所		点击数：	更新时间： 2024年07月31日
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2010年第5期(总第62期)
矽莎红漾占辛钍
SHANXI ENERGY AND CONSERVATlON 2010年10月
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囊蓼糍保护：耋
焦化废水混凝后处理研究
程胜宇
(鞍山市环境保护研究所，辽宁鞍山114006)
摘要： 焦化废水是冶金行业中较难处理的污水之一。叙述了通过应用聚合氯化铝(PSC)、聚合氯化铝(PSC)+聚丙烯
酰胺(PAM)复配、聚合氯化铝(PSC)+硫酸铝(PS)复配3种复合混凝剂工艺对焦化废水后处理的实验室实验及工业应用
研究，确定的各种混凝药剂的最佳投加量、最佳的pH值和温度。指出，这种复合混凝剂工艺对焦化废水后处理既经济又
高效。可使处理后的焦化废水达标排放。
关键词： 焦化废水；混凝后处理；复合药剂；工业应用
中图分类号：X703 文献标识码： A 文章编号： 1674．3997．(2010)05．0051-02
Study of Coagulation Post-treatment about Coking Wastewater
CHENG Sheng．yu
(Anshan Environmental Protection Research Institute，Anshan 114006，Liaoning，China)
Abstract：Coking wastewater is one of the sewage which is the most difficult to treat in metallurgy．Its biochemistry is difficult to
deal with，the treatment process is complex and operating cOStS is high．Only by biological treatment，COD and other contamina—
tion indexes 81"e difficult to reach standards．Therefore，an economical and efficient coagulation Pharmacy was developed，Materi—
alized coagulation methods was used to disposal biodegradation of sewage which could reach standards and the protection of the wa·
ter environment was of great significance．In this paper，PAC，PAC and PAM complex，PAC and aluminum sulfate complex were
used in treatment which was after eoking sewage．Through the study of laboratory test and industrial test of Sewage treatment
station of Limited was arrived at the best coagulation pharmaceutical dosage，the best pH and temperature．
Key words：coking wastewater；coagulation post—treatment；compound pharmacy；industrial application
0 引言1 焦化废水的危害性
焦化废水是在煤的高温干馏、煤气净化及化工产
品精制过程中所产生的，其来源主要为，a)剩余NH3·
H20，是在煤干馏及煤气冷却过程中产生的污水，含有
大量NH3．N(氨氮)和有机污染物，其水量占焦化污水
总量的1／2以上；b)在煤气净化过氰化物等产生的，有
机化合物主要为单环或多环芳香族化合物，含N，P，O
的杂环化合物，如，高浓度的酚、萘、苯胺、苯并芘等。
通常焦化污水的COD浓度为3 000 mg／L～5 000 mg／
L，NH3．N浓度为200 mg／L～500 mg／L，B／C在0．3～
0．4之间。
焦化废水是冶金行业中较难处理的污水之一，其
可生化性差，处理工艺复杂，运行费用高，仅用生物法
处理，出水COD等污染指标难以达到排放标准。因
此，研究既经济又高效的混凝药剂，采用物化混凝方法
对生化降解后的污水进行后处理，使处理后的焦化废
水达标排放，对于保护水环境具有重要意义。
收稿日期：2010．08—23
作者简介：程胜宇，1983年生，男，辽宁鞍山人，2006年毕业于
鞍山科技大学环境工程专业，助理工程师。
焦化废水中的含N化合物，导致水体污染和水质
富营养化的现象日益严重，其危害表现在以下方面。
a)消耗受纳水体中的02，导致水中溶解氧急剧降低，
使水变质，产生恶臭；b)具有饮用功能的水体，若受到
氨氮污染，再加Cl消毒时，水中的NH3．N会与Cl及其
中所含的Br反应生成NH2CI或THM(三卤甲烷)。
THM具有较强的致癌作用；C)当水中NH3含量达到
0．3 mg／L以上时，会导致鱼类死亡；d)导致水体富营
养化，藻类大量繁生，使水质恶化变臭，尤其对沼泽、湖
泊等封闭水域危害更大；e)水中含有NH3．N会对铜制
设备造成腐蚀；f)农业灌溉用水中TN含量若超过
1 mg／L，作物吸收过剩的N能产生贪青倒伏现象。
2研究的目的和意义
目前，焦化废水按常规方法先进行预处理，然后再
进行生物脱氮二级处理。但是，经生化处理后的焦化
废水，COD在110 mg／L～150 mg／L，色度为150～
200，很难达到国家排放标准。针对这种状况，近年来
国内外学者开展了大量的研究工作，采用物理、化学手
段，设法进一步去除废水中的COD、色度、SS等。
· 51 ·
万方数据
2010年第5期矽争缸；夏占予钍2010年lO月
由于混凝沉淀方法具有较强的脱色、去除COD和
悬浮物的能力，所以，笔者采用混凝沉淀法作为焦化废
水生化处理的后续处理单元进行了实验研究，通过加
絮凝剂，破坏胶体稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮
物聚集成可分离的絮凝体，再经过沉淀池加以分离，以
保证出水COD、色度等指标达标。
混凝过程是个十分复杂的物理化学过程，混凝效
果与混凝剂种类、水中杂质、浑浊度、pH值、水温、药剂
的投加量以及水力条件等因素密切相关。因此，根据
废水水质，选定合适的混凝剂，确定相应的最佳工艺尤
为关键。该实验选用的基础混凝剂为聚合氯化铝
(PAC)，A12(S04)3(As)、聚丙烯酰胺(PAM)，其中，
PAC，AS作为混凝剂，PAM作为助凝剂。
为了寻求既经济又高效的焦化废水水处理混凝药
剂，笔者利用实验用的絮凝剂及其相互之间的复配，以
焦化废水的COD、色度为考察指标，研究投加量、pH
值、温度等因素对混凝效果的影响，确定最佳工艺条
件。
3实验的材料与方法
实验用水取自丹东万通焦化有限责任公司污水处
理站经过生物处理后的出水。
对生物处理后的出水进行混凝沉淀实验，采用国
标法对处理出水的COD、色度进行测定。测定指标的
方法、药品、仪器见表1。
表1 指标测定的方法、药品、仪器
测定指标测定方法药品仪器
10 g／L的PAC，10 g／L
的AS，1 g／L的PAM；试
全玻璃回流
重铬亚铁灵指示液；浓硫酸； 装置．加热
酸钾c1／6K2Cr：-07标准溶液，
装置(电炉)
CoD 酸式滴定
K2Cr2()7 其浓度为0．250 0 mol／
法L；c(NH4)2Fe(S04)2·
管．锥形瓶。
6H20标准溶液，其浓度
移液管，容
量瓶等
为0．1 mol／L
稀释倍具塞比色管
色度显色剂
数法移液管
4 实验过程
4．1最佳药品及用量选择
4．1．1混凝剂的选择
混凝剂种类的选择主要取决于胶体和细微悬浮物
的种类、性质和浓度。如果水中的污染物主要是细微
悬浮物或次生化学沉淀物，可单独采用高分子絮凝剂；
如果污染物主要呈胶体状态，且f电位较高，则应首先
投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；若絮体细小，还需加高
分子絮凝剂或配合使用活性硅酸等助凝剂。在很多情
况下，将无机混凝剂和絮凝剂并用，会使混凝效果明显
提高，应用范围扩大。为了选择效果更好，成本较低的
·52 ·
混凝剂，在进行单因素实验时，根据水质情况预选了几
种混凝剂，将投加量和pH值固定在它们各自的适宜范
围，通过实验筛选出效果最佳的品种。
混凝剂品种很多，有PAC，AS，Fe203(FC)，聚合硫
酸铁(PFS)等。带有Fe2+或Fe3+的混凝剂在废水处理
中使澄清液带有颜色，造成处理后的水质色度不理想。
因此，预选用PAC和AS作为实验的混凝药剂。
4．1．2助凝荆的选择
助凝剂选用的基本原则是，a)阴离子和非离子型
主要用于去除浓度较高的细微悬浮物，但前者更适于
中性或碱性水质，后者更适用于中性至酸性水质；b)阳
离子型主要用于去除胶体状有机物，pH值为酸性至碱
性均可；c)如果絮凝对象的f电位较高，则应选用电性
相反的离子型絮凝剂；d)再考虑来源、成本和是否引入
有害物质等因素。该实验选用非离子型的PAM。
4．1．3投加量对混凝效果的影响
实验分别对水样按不同比例投放PAC、PAC+
PAM复配及PAC+AS复配等药品，分析投加量与处
理效果间的关系。
4．2最佳投加量工艺条件的确定
影响混凝效果的因素主要有水温，pH值等。固定
混凝药剂品种，改变pH值，确定最佳混凝效果时的pH
值。然后再固定混凝药剂品种和pH值，改变温度，确
定最佳工艺条件。对各种混凝剂分别进行单项实验。
5 实验结果
使用混凝剂必须考虑三大因素，即效果、成本及可
操作性。各种混凝药剂最佳投加量对焦化废水处理的
效果及成本见表2。
表2不同混凝剂对废水处理效果及成本的对比
混凝荆加入量色度去除率00D去除率费用成本
混凝荆
ml。％ ％ 元／kg
PAC+PAM 4．0+0．3 80．OO 55．63 1．50+8．00
PAC+AS 6．O+2．0 80．00 51．11 1．50+0．65
从表2看出，2种混凝剂投药方案对废水COD、色
度的去除率区别不大，可操作性也基本相同，但在加药
量上PAC与AS复配方案比较大，这会提高成本。
由此可见，对于处理经生化处理后的焦化废水，
PAC与PAM复配方案，无论处理效果还是处理费用都
优于PAC与AS复配方案。所以，对经生化处理后的
焦化废水作混凝后处理时，选用PAC与PAM相复配
方案，不仅出水可达标排放，且还降低了处理成本。
将实验室实验所确定的药剂配方应用到丹东万通
焦化有限公司污水处理站的实际焦化污水处理中，处
理结果与在实验室实验得到的结果是一致的。原本只
用生物法处理不能达标的废水，再进行混凝后处理，出
水达到了GB 8978--1996污水综合排放标准(一级)，
可达标外排，也可直接回用熄焦。l下转第60页)
万方数据
2010年第5期矽参红；夏与芋钍2010年10月
了8 kgce／t～9 kgce／t焦。
3．4捣固炼焦技术
该技术是将配合煤在捣固箱内捣实成体积略小于
炭化室的煤饼后，由托板从焦炉的机侧推人炭化室内
高温干馏。采用该技术后，一般堆密度可由顶装工艺
散装煤的0．75 t／m3提高到1．00 t／m3～1．15 t／m3，堆
密度大，有利于多配入高挥发份煤和弱黏结性煤，并改
善和提高焦炭质量。
3．5 高压CDQ技术
蒸汽压力和温度的高低对于CDQ工艺的节能效
率具有显著的影响。济钢6、7号焦炉150 t于熄焦工
程引进新日铁的最新技术，是国内首家采用高温高压
自然循环锅炉，取得了较好的节能效果【3J。
3．6 日本SCOPE21新一代炼焦技术
其技术实质是将炼焦煤粉进行脱水、预热和成型
等预处理，以实现增大炼焦煤堆密度和减少炼焦煤水
分含量，再进行炼焦；其实验炼焦能量消耗下降在21％
左右，劣质的炼焦煤潜在利用率从20％提高到了
50％。但由于其技术的工艺复杂，对设备的要求高，初
期投资大，制约了其生产的步伐。该技术已于2008年
在新日铁大分厂投人工业生产。
3．7热导油换热技术
热导油是1种有机载体，其换热效率是蒸汽的20
多倍。济钢首次将热导油换热技术与钢铁冶金生产流
程相结合，用热导油替代蒸汽应用于焦化上升管预热
回收、煤化工生产等工艺环节，大幅度提高了换热效
率，回收余能5．7 kgce／t焦，同时还降低了排烟损失，
节水、节能和环保效益非常显著。
4 焦化行业“十二五”节能保障政策及措施建议
4．1做好焦化节能规划
实行焦化行业节能减排，必须有坚实的技术支撑
及规划蓝图，首先要大力发展企业的自主创新能力。
当前焦化行业面临的重大挑战，是技术结构落后。要
优化全行业的技术结构，要新建一批先进生产力，改造
一批原有生产力，淘汰一批落后生产力(包括彻底消灭
土焦、改良焦，淘汰4．3 m以下的机焦)。除了强制淘
汰一批外，无论是新建和改造，都需要强有力的技术支
撑。
4．2加强并细化焦化行业能源统计工作
“十二五”期间，要加强焦化工业能源统计工作，充
实能源统计队伍、完善工业能源消费统计指标体系、改
迸数据的可靠性等，以期使工业能源统计工作更好地
服务于政府工业节能管理工作。改变目前工业能源统
计工作中存在的诸如：统计机构和人员少、能力弱，工
业能源消费统计指标体系不完善、统计渠道不畅、不同
部门统计口径不统一，数据的可获得性、可靠性差等问题。
4．3做好重点企业的节能宣传和培训工作
继续加强重点用能企业节能宣传工作，提高企业
节能认识。政府出资组织国内外专家对全省重点用能
企业的能源管理人员进行专业培训，提高企业能源管
理人员的业务水平，并选择在行业有代表性的企业进
行能源管理师试点，促使企业通过管理节能来降低能
耗水平。
4．4完善法律法规
4．5搭建焦化行业节能公共平台建设
通过焦化行业节能公共平台的建设，对内整合、加
工、处理、发布各类信息，利用信息技术，支撑山西省焦
化行业的节能技术改造和能源消耗统计工作；对外与
兄弟省份、世界交流沟通。
参考文献：
[1] 山西省统计局．山西省统计年鉴2010[M]．北京：中国统计
出版社．2010．
[2] 山西省统计局．山西省统计年鉴2009[M]．北京：中国统计
出版社．2009．
[3】国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司．重点耗能
行业能效对标指南[M]．北京：中国环境科学出版社，
2009：168一170．
[4] 国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司．重点耗能
行业能效对标指南[M]．北京：中国环境科学出版社，
2009：247—249．
(上接第52页)
6 结语
a)采用PAC与PAM相复配方案，对经生化处理
后的焦化废水进行后处理，可有效地去除废水中的有
机污染物，色度及固体悬浮物等；b)在实验过程中发
现，pH值和助凝剂投药量对处理效果的影响最大，水
温次之；c)通过实验得出焦化废水生化后混凝处理的
·60·
最佳工艺条件是对100 mL的废水，非离子PAM和
PAC的投药量，分别取1 g／L浓度的0．3 mL和4 mL，
废水pH值为8．9左右，水温为30℃～40℃；d)混凝
剂和助凝剂相结合处理生化后的焦化废水，对有机物
COD的去除率达40％～50％，处理后的水能够达到
GB 8978．1996污水综合排放标准(一级)，可回用于焦
化厂熄焦，也可以直接排放。

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