浓盐水处理技术主要有芬顿高级氧化和Bio Net生物处理技术。根据基础设计文件, 我公司浓盐水的水质情况为:COD约150~200mg/L、TDS约15000~20000 mg/L、NH3-N约15~20 mg/L。处理主要采用芬顿高级氧化和Bio Net生物处理技术。芬顿高级氧化需在酸性环境下进行反应, 采用的氧化剂为98%浓硫酸和硫酸亚铁;Bio Net生物处理技术目前尚无成功的应用样板工厂, 外排浓盐水达标排放有较大风险。根据这一实际情况, 经过与多方水处理公司的沟通与交流, 并委托清华同方在北京林业大学对活性焦吸附与沉降情况进行实验, 根据交流与实验结果确定在浓盐水处理单元, 采用“活性焦吸附+臭氧氧化 (活性炭、生物炭) ”工艺比较可行, 其中, 我们考察的大唐克什克腾煤制天然气项目污水装置中用到的活性焦吸附工艺, 活性焦由二连浩特一家活性焦厂供货, 采用的粒径为200~300目 (约0.5um) , 活性焦价格为1200元/吨, 设计用量为60吨/天, 目前实际用量约40吨/天;活性焦投加采用制浆工艺:来料活性焦粉卸车储存于活性焦粉仓, 通过下料口的螺旋输送机定量将活性焦粉输送到活性焦粉制浆装置, 制成浆液后的活性焦粉通过溢流进入吸附池。进水COD设计为300 mg/L, 实际进水COD约150mg/L, 出水COD为30 mg/L左右, COD吸附处理效果较好。我公司回用水处理来水COD约为30 mg/L, 经过“高密度沉淀池+V型滤池”可去除约10%的COD, 再经过约7倍浓缩, 进入浓盐水处理的COD约为200 mg/L。如采用“活性焦吸附+臭氧氧化”工艺, 可以达到排放要求。活性焦来源可采用山西焦化干熄焦装置的除尘焦粉替代, 每天用量约15~20吨, 其粒径为100~200目, 吸附碘值为480mg/g (活性炭的吸附碘值≥900mg/g) , 其粒径、吸附碘值偏小, 但可以通过调整投加量来弥补, 其来源、价格有很大优势 (仅山焦干熄焦装置每天即可产生除尘焦粉70余吨) 。
外排浓盐水处理单元采用活性焦吸附工艺, 投资费用与采用芬顿氧化工艺基本相当, 但运行费用要降低0.9元/吨水, 且吸附后的活性焦经板框压滤机脱水后可作为循环流化床锅炉的燃料使用, 且热值要高于锅炉的设计燃料, 不存在固废的二次处理。
1 项目研究的主要内容;
1.1 通过实验加深对活性焦自由沉降的概念、特点、规律的理解;比较不同粒径颗粒的沉降速度;
1.2 在大唐克什克腾取水, 勾兑成与我公司水质基本相同的浓盐水, 利用我公司现有资源焦粉进行实验, 实验活性焦对浓盐水中污染物的吸附情况。
1.3 根据我公司的水质情况, 确定外排浓盐水达标排放, 操作经济合理, 节能环保, 运行方便的处理技术方案。
2 解决的关键问题及创新点;
2.1 通过实验确定我公司活性焦可用率及沉降情况
可用率分布情况:针对我公司的二次除尘焦粉, 进行筛分。筛网粒径分别使用60目、80目、150目、170目、200目、230目、250目标准检验筛, 之后称重, 分析粒径分布状况。通过筛分表明:地面二次除尘粉含量最多的是230~250目粒径的, 其次是60~80目粒径的, 200目以上的占比56.88%。由此我们得出结论, 该焦粉来源, 约60%的焦粉属于可以提供较好吸附性能的吸附介质。另外, 地面二次除尘粉中80目以下颗粒的吸附性能最差, 需要对这部分颗粒进行筛分预处理。
焦粉沉降情况:取不同粒径焦粉颗粒, 称重0.90g和100m L纯净水水净水配制水样, 置于量筒中, 称取约0.004g硫酸。在时间分别为0min、5min、15min、40min、60min、90min、120min时观察焦粉的沉降情况。实验结果:通过100目粒径以下的焦粉沉降时间短, 沉降速率快;100-200目粒径的焦粉沉降时间较短, 沉降速率较快;200目粒径以上的焦粉沉降速率慢;
2.2 活性焦的吸附情况
利用现有焦化廉价焦粉资源, 实验确定活性焦吸附技术是否适用于浓盐水处理。
吸附有物理吸附和化学吸附两种。焦粉的吸附和活性炭吸附基本相同, 吸附机理也基本相同。焦粉是一种多孔的含碳物质, 与活性炭相比, 比表面积小, 强度较大, 具有物理和化学的稳定性。
本实验通过四种方案对浓盐水中的有机物进行去除, 最终确定最合理的解决该浓盐水的技术路线。
第一种采用:焦粉吸附
第二种采用:臭氧焦粉吸附+
第三种采用:焦粉吸附臭氧
第四种采用:焦粉吸附+活性炭吸附+臭氧
综合以上两种实验结论, 可知浓盐水处理的最佳工艺为:
采用吸附、臭氧氧化联合工艺处理高含盐量和高COD废水, 吸附可以作为预处理, 除去部分有机物, 臭氧氧化作为深度处理, 去除剩余有机物。
通过实验, 采用“焦炭+活性炭+臭氧氧化”作为废水处理的最佳方案。具体选用“9g/L焦炭+1g/L活性炭+臭氧”。或者“12g/L焦炭+0.8g/L活性炭+臭氧”。视焦炭价格、活性炭价格的经济可综合考虑。
3 结语
3.1 通过活性焦粉沉降和活性焦吸附试验数据, 使用200目粒径左右的焦粉为工程用颗粒粒径值;根据活性焦粒径筛分数据, 使用筛分装置 (约150目) , 使得焦粉规格符合工程使用标准, 活性焦吸附的COD去除率可达80%-90%, 吸附饱和后的焦粉, 经脱水还可作为锅炉燃料使用。目前已在多个水处理装置中应用, 尤其在大唐克什克腾煤制天然气项目的污水处理装置应用, 进水COD为150 mg/L, 出水COD为30 mg/L左右, COD吸附处理效果较好。具体到我公司而言, 活性焦价格具有一定的优势, 可选用9g/L焦炭+1g/L活性炭+臭氧作为预处理。同时液氧作为臭氧的原料也具有一定的优势, 可选用臭氧氧化作为深度处理比较经济合理。总体合计:吨水的运行成本为16.9425元/吨。
3.2 不产生二次固废。达到环保节能的双重目的。
社会经济效益;该项目产生的主要是环保效益, 节能环保, 废水达标排放。二次固废重复利用。
4 应用效果及推广前景
采用此种技术后, 根据实验结果可知:行费用可比基础设计要降低0.9元/吨水, 且吸附后的活性焦经板框压滤机脱水后可作为循环流化床锅炉的燃料使用, 且热值要高于锅炉的设计燃料, 不存在固废的二次处理。因此可用于外排浓盐水的处理。技术经济可行, 有运行成功的厂家, 操作运行经济方便。