【摘 要】
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我国是全球第一大焦炭生产、消费及出口国,2021年我国焦炭产量4.64亿吨,以吨焦产生约0.6吨废水的理论基础计算,我国年产生2.78亿吨焦化废水,焦化生产废水产生量大、水质恶劣,是我国严重的工业废水污染问题。为推进焦化行业可持续发展,自2014年以来,焦化行业准入条件明确规定焦化行业生产废水不得外排,将焦化废水处理回用成为焦化企业要解决的首要任务,而废水中盐分的去除逐渐成为焦化废水“零排放”的核
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我国是全球第一大焦炭生产、消费及出口国,2021年我国焦炭产量4.64亿吨,以吨焦产生约0.6吨废水的理论基础计算,我国年产生2.78亿吨焦化废水,焦化生产废水产生量大、水质恶劣,是我国严重的工业废水污染问题。为推进焦化行业可持续发展,自2014年以来,焦化行业准入条件明确规定焦化行业生产废水不得外排,将焦化废水处理回用成为焦化企业要解决的首要任务,而废水中盐分的去除逐渐成为焦化废水“零排放”的核心任务。焦化工业用水系统繁杂,其盐分削减工作必须遵循清洁生产的理念与要求,从焦化生产工艺源头及废水处理工艺过程进行盐分削减。本文从国内焦化工业发展与实践出发,选择山西省独立焦化企业开展系统调研、样品采集、水质分析及数据统计工作,以焦化生产全流程为研究对象,覆盖水源水系统、除盐水系统、循环水处理系统、焦化生产系统及废水处理回用系统,采用焦化生产全流程水盐分平衡分析方法,对全流程废水盐分归趋行为进行全面研究,为焦化生产废水“零排放”盐分控制提供数据基础及研究思路。研究结果表明焦化生产全流程废水盐分贡献主要来源于:1.水源水系统中河水盐分输入占总盐分输入33.71%及河水预处理药剂PAC盐分输入占总盐分输入0.05%;2.除盐水系统中膜反洗酸碱及杀菌药剂输入占总盐分输入0.19%;3.循环水处理系统阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂盐分输入(占总盐分输入1.51%),锅炉阻垢剂等药剂输入占总盐分的0.17%;4.焦化生产系统中生活及化验排污水盐分输入占总盐分输入1.81%,煤气水封水、剩余氨水、粗苯分离水、终冷废水盐分输入占总盐分输入36.46%,以及蒸氨过程中液碱盐分输入占总盐分输入17.44%;5.废水处理回用系统中药剂盐分输入占总盐分输入的8.65%。与此同时,水源水系统预处理混凝沉淀吸附、循环水处理系统机械及电化学除垢、焦化生产系统蒸氨反应和废水处理回用系统生化反应及物理吸附等过程去除部分盐分,最终,61.39%的总输入盐分遗留于废水中,废水回用于熄焦或进一步进行深度脱盐处理。基于焦化生产全流程废水盐分贡献与归趋分析,盐分削减工作可从水源水系统来水盐分削减、焦化生产系统蒸氨加碱盐分削减、循环水处理系统阻垢缓蚀剂盐分削减及废水处理回用系统药剂盐分削减几方面开展研究。本文针对焦化废水处理回用系统进一步研究了混凝沉淀对废水盐分的影响,混凝沉淀单因素试验结果表明,聚合氯化铝(PAC)加入量由1000 mg/L增加到3000 mg/L过程中,废水处理效果不断提升,加入量超过3000 mg/L后,混凝沉淀处理效果无明显提升,而整个药量增加过程中废水中遗留盐分不断增加,聚丙烯酰胺(PAM)通过产生压缩双电层,使废水中的悬浮微粒因电中和失去稳定性,分子链上的基团使微粒凝聚增大,形成絮凝体,促进对COD和浊度的去除,并通过吸附作用减少少量盐分。在纯度为28%的PAC加入量1000~3000mg/L的范围及分子量为800万的PAM加入量6~15 mg/L的范围内,混凝沉淀处理效果相对较好。以该范围为研究范围,选择PAC、PAM加入量为自变量,选择废水处理效果及盐分变化为响应变量,进行响应面实验研究,基于响应面实验结果,建立了自变量PAC、PAM加入量与响应变量处理效果及盐分之间的数学模型,模型表明PAC与PAM对废水COD和盐分无交互影响,PAC为主要影响变量,成一次线性关系,PAC与PAM对浊度的去除有明显的交互影响,成二次线性关系,PAC仍为主要影响变量。该研究拟为焦化生产全流程废水盐分削减工作开展提供基础数据及理论支撑。
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