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技术水平

高浓度氨氮废水资源化处理技术

      随着石油化工、化肥等行业的迅速发展壮大,由此而产生的高浓度氨氮废水已成为行业发展制约因素一。目前,氨氮污染物作为我国水体污染继COD之后的第二项约束性控制指标,是我国“十二五”期间污染物控制重点。已报道的空气吹托法、蒸氨法、折点加氯法、生物硝化-反硝化法等处理方法存在二次污染、能耗高、处理能力有限或设备内部易结垢等问题,且很难资源化回收氨资源,而中科学院过程工程研究所环境资源化技术与工程课题组开发的“高浓氨氮废水资源化处理技术” 可使氨氮污染物削减率、资源利用率均大于99%,现已被环保部列入2010年《国家先进污染防治示范技术名录》。2010年12月,中国环境学会科技成果组织金鉴明院士、张全兴院士等鉴定专家对该技术进行鉴定,鉴定意见为:“总体技术达到国际先进水平,其中高浓度氨氮废水处理精馏塔抗堵塞集成技术和资源化处理效果达到国际领先水平”。

 

核心关键技术及技术特点

1、精馏脱氮工艺量化设计
2、高通量、低阻降、高分离效率、抗结垢新型塔内件
3、耐高温、高碱阻垢剂
4、精馏脱氮工艺优化与集成,全过程自动化控制
5、处理后的废水氨氮浓度低于15mg/L,废水中的氨氮回收制备高纯浓氨水,回收率>99%
高浓度氨氮废水资源化处理技术流程图: 

 

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《科技日报》 2010.12.5 头版

《科学时报》 2010.12.23头版 

 

焦化废水资源化处理技术

 

 1)IPE-EDNC技术简介
      过程所经过多年研究已成功研发出具有完全自主知识产权的煤化工废水强化处理集成技术(简称IPE-EDNC技术),其由萃取脱酚、精馏脱氨、生物强化脱碳氮、强化混凝、臭氧催化氧化和超滤-纳滤构成。主要核心技术特点如下:研制了高效多功能萃取剂,对单元酚与多元酚萃取率高,萃取剂水溶损失少,特别是对难降解有机物萃取率高,提高废水可生化性,难降解有机物通过工艺以油类回收,并解决了溶剂脱酚技术二异丙醚等萃取剂对多元酚萃取率低、溶剂损失大等问题;生物处理开发了强化生物脱碳脱氮关键工艺,解决了传统生物脱氮工艺抗冲击能力差、处理成本高、处理效果差等问题;针对焦化废水生物处理出水极性有机物和总氰难以混凝剂去除等问题,研制了适合焦化废水和气化废水处理的高效混凝剂IPE-ZH,解决了传统混凝剂总氰无法达标和极性有机物去除率低等难题;开发了焦化废水多相催化氧化关键技术,臭氧利用率高,处理成本低,处理出水实现达标和部分回用要求。
在以上关键技术基础上,通过优化集成部分现有技术,通过工程示范,形成焦化废水处理与回用成套技术,处理成本低,抗冲击能力强,实现了焦化废水的达标排放和回用。集成工艺既适合新建,又容易对现有生物脱氮工艺进行整改,以取得理想处理效果。出水满足最新排放标准和浊循环水等低水质回用,同时也能满足反渗透进水要求从而脱盐获得高品质回用水。
2)技术经济性
      集成工艺COD和氨氮去除率达99%,出水指标全面达到即将实行国家炼焦工业污染物排放新标准(GB16171-201x)和辽宁省地方排放标准(DB 21/1627-2008)。主要出水指标与传统技术相比如下:

序号

名称

本技术

传统技术

炼焦工业新标准(GB16171-201x

(征求意见稿)

辽宁省地方排放标准(DB 21/1627-2008

1

CODcrmg/1

50

80

50

50

2

氨氮(mg/1

5

25

10

8

3

SSmg/1

10

100

50

20

4

石油类(mg/1

1

5

2.5

3.0

5

挥发酚(mg/1

0.1

0.5

0.25

0.3

6

总氰(mg/1

0.2

2

0.25

0.2

7

硫化物(mg/1

0.5

3

0.5

0.5

8

pH

6~9

6~9

6~9

6~9

9

色度(倍数)

10

250

 

30

10

苯并芘(ug/L)

0.02

100

0.03

 

11

处理成本

8/

8/

 

 

 

 

本集成技术处理成本低,相对于现有常规工艺成本相当,就可以将现有国家二级排放标准(COD≤80mg/L)提升至最新排放标准(COD≤50mg/L),满足严格的最新国家、地方标准和回用要求。
处理水质好(TOC≤15mg/L),对膜污染低,可直接与双膜技术结合实现高水质回用,并容易实现浓水达标排放。

3)技术运行情况
      集成工艺技术在鞍钢化工三期配套焦化废水处理(220万吨干熄焦配套)取得成功示范,生物处理部分稳定运行一年多,深度处理稳定运行12个月,运行稳定,处理水质稳定达到严格的辽宁省地方指标(运行情况如图1所示,示范工程如土所示),出水稳定从从传统技术的国家二级标准提高到辽宁省地方标准,如COD从传统80mg/L降低到50mg/L以下。工程通过鞍钢验收,在国家重大水专项督评受到好评。第三方评估认为本技术解决了焦化废水的达标排放问题,标志性成果显著,属于重大水专项辽河项目所属课题关键性工程。

 

      焦化行业作为国民经济基础工业,为钢铁、有色、机械铸造、化工等行业提供主要原料。但生产过程废水排放强度大、污染严重,制约焦化与钢铁行业的可持续发展。如2009年全国焦炭产量达到3.45亿吨,产生废水2亿吨。焦化废水治理经过多年研究,取得一定进展,但缺乏资源化关键技术和全过程高效控制的技术集成,陷于单个技术研究阶段而无法取得关键突破,处理成本较高,难以稳定达标,废水只能稀释后排放或用于熄焦。随着我国钢铁和焦化行业的产业升级,钢铁和焦化企业广泛采用干熄焦先进工艺,焦化废水处理后无法回用于湿熄焦,对现有焦化废水处理和资源化提出了更高的水质要求。由于焦化废水中难生化降解有机物成分较高,且具有生物毒性,同时氨氮含量高,使得传统活性污泥法常常处理效率不高,即使在较大稀释比的情况下能将酚和氰化物能处理达标,可是COD和氨氮达标困难,特别是氨氮处理效率低。所以,一直以来焦化废水的有效治理成为环境工程领域的难点。
      本工艺针对焦化废水组成复杂、水量大、难降解等理化特征以及现有工艺难以达标与回用的问题,开发低成本脱硫、除油等预处理关键技术,降低毒性和提高可生化降解性,然后开发适应于低温条件的生物强化关键技术,提高生化处理效果和降低处理成本,并研究高效混凝剂、低成本催化氧化等深度处理与回用关键技术,最终优化集成形成焦化废水处理与回用的成套技术,实现焦化废水的达标排放和回用,处理水质主要指标COD<50mg/L,氨氮<5mg/L,实现废水回用。工艺流程如下:

 

技术特色:
    1)生化处理后采用中科院过程所开发的焦化废水专用高效混凝脱氰剂IPE-ZH1, COD、总氰去除率高,成本低。
    2)低成本臭氧催化氧化技术:
    a.研发的多相催化剂催化活性高,臭氧利用率高达95%以上,大幅度降低处理成本;
    b.不需加入任何药剂和调节pH,操作简单;
c.利用臭氧将难降解有机物催化氧化成容易生物降解的小分子有机物,再利用后续曝气生物滤池进行生物处理降解,减少了臭氧加入量,
大幅度降低处理成本。
 3)通过生物降解-化学催化氧化-微污染生物降解的过程组合,最大限度降低废水的COD浓度和色度采用常温化学催化氧化深度处理好氧反应器出    水,既保证去除效果,又由于不用升温而大大降低设备投资和运行成本。处理出水既能达标排放,又能满足后续膜处理进水要求。
 4)脱硫废液预处理采用二步脱氰,处理成本低,效果好。
 5)低成本陶瓷膜过滤除油,降低毒性,提高可生化性
 6)通过整套焦化废水处理与回用技术的优化集成,使处理水质达到综合排放标准。
 7)抗水量水质负荷冲击能力强,水质能实现稳定达标。
 8)操作简单,对工人素质要求低,深度处理部分自动化程度高,可实现无人值守。
 9)处理成本低,安全可靠。
 10)深度处理工艺不引进盐类,有利于出水回用,同时处理出水对膜污染较低,容易后续衔接反渗透等膜技术进行高水质回用。

 

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