以煤化工零排放为例膜浓水处理工艺

以煤化工零排放为例膜浓水处理工艺

 

煤化工废水是在煤炭加工转化过程中产生的含有多种污染物的工业废水。煤化工主要包括煤的气化、液化、焦化等工艺，这些过程中会使用大量的水，并产生大量的废水。此类废水通常含有大量的酚类物质、多环芳香族化合物及杂环化合物等有毒物质。国家不断提高各工业行业废水达标排放标准，同时要求企业根据自身用水需求回用生产的废水，以实现节能减排。

煤化工企业废水采用生化+膜的处理方式进行处理；生化过程对于大部分COD、氨氮具有较好的去除效果，但对难降解有机物，如喹啉类、吲哚类、吡啶类、咔唑类等处理效果较差。经膜浓缩处理后，难降解有机物被富集，增加煤化工废水膜浓缩液的处理难度。

一、膜浓水处理现状

目前常见工业污水的处理流程：预处理（通过物理化学方式去除污水中大颗粒的泥质物质）→厌氧生化处理（将大分子有机物利用厌氧微生物降解成小分子的物质）→好氧生化处理（一般为两级好氧处理，第二级好氧生化常采用MBR，用好氧微生物降解去除部分有机污染物，同时利用MBR膜滤滤除粒径大于0 .1μm物质）→纳滤+反渗透（根据前面超滤分类此时污水中主要以粒径小于0 .1μm腐殖酸胶体为主，再通过膜滤的方式将有机物基本拦截在浓水侧，实现出水达标）。

 

通过以上的处理工艺后纳滤—反渗透的出水可以实现达标排放，但是纳滤—反渗透双膜的产水率基本在75%，即其余25%的浓水是将处理末端水中的以大分子溶解性胶体为主的污染物进行的浓缩。膜处理只是实现了污染物与水的分离，并没有将难降解有机物分解而从环境中清除掉，膜处理产生的浓缩液是一种环境危险废物。由于浓水的 COD和重金属含量超标严重，故不能将浓水直接排放。

目前的做法主要有两种：

一种是将浓水回灌到前端进行稀释，但该做法的弊端是造成 COD 类污染物和重金属在污水处理的系统内部循环累积；

另一种是采用蒸发方式处理，但投资运行成本太高，蒸发结晶品质差等，这是一个目前双膜法应用普遍存在的问题。

二、臭氧催化氧化技术

近年来，臭氧催化氧化法作为一种去除难降解有机物的水处理技术，越来越多应用到工业废水的处理中。

催化臭氧氧化法中催化剂的加入温和了反应条件，加快了臭氧的分解，提高了氧化能力，优势明显；按照催化剂使用形式的不同，催化臭氧氧化可分为均相催化臭氧氧化(使用液体催化剂)、非均相催化臭氧氧化(使用固体催化剂)，相比均相催化臭氧氧化体系，非均相催化臭氧氧化体系中固液分离容易、操作方便且催化臭氧分解效率高，能有效矿化有机污染物，因此应用的更广泛。

 

三、工艺思路

步骤1、废水经过膜系统处理后得到的浓水通入到储水池；焦化废水经过膜后，浓水侧出水COD≥300mg/L，先通入储水池。

步骤2、储水池中的浓水通入臭氧微气泡反应系统Ⅰ中，使臭氧与溶液混合，然后通入臭氧反应池Ⅰ，同时向臭氧反应池Ⅰ中添加碱调节剂调节池内水体pH在710之间；；

步骤3、臭氧反应池Ⅰ出水进入到臭氧反应池Ⅱ，向水体内通入臭氧的同时添加非均相催化剂，并根据废水实际情况引入氧化剂，其中氧化剂采用双氧水与臭氧反应也会促进羟基自由基的产生，提高难降解物质的化学反应；

步骤4、臭氧微气泡反应系统Ⅱ出水进入过滤器，截留少量的悬浮物；

步骤5、产水通入后续膜系统或蒸发系统或排放，经过上述工艺处理，膜浓水颜色由有色变为无色透明，COD也大幅下降。

四、工艺优势体现

1、该工艺流程能够提高pH，这一方面可以让有机物更容易反应，另一方面也可以促进臭氧分解产生羟基自由基，生成更多降解有机物的有效物质，可以更有效地降低浓水的COD；

 2、经过臭氧催化氧化处理的膜浓水COD更低，在进一步浓缩的过程中，可以提高后续膜系统的膜通量，膜污染情况会减轻，减少了化学清洗频率，提高了膜使用寿命，也节约成本；

3、可以使膜通量提高，膜寿命增长，也有益于后续进入MVR蒸发器的浓缩液下降，降低能耗，提高蒸发出盐品质。