在工業(yè)生產(chǎn)體系中，焦化廠(chǎng)是重要的一項組成。20世紀80年代至20世紀末期是我國煉焦制氣工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，在這20余年的時(shí)間里，焦化行業(yè)快速進(jìn)步與發(fā)展，這對于我國工業(yè)的發(fā)展及經(jīng)濟的進(jìn)步具有重要的促進(jìn)作用。但是這些焦化廠(chǎng)在快速進(jìn)步發(fā)展的同時(shí)，也給環(huán)境保護工作帶來(lái)了一定的難度。若不進(jìn)行處理，焦化廠(chǎng)所排放的焦化廢水不僅會(huì )污染環(huán)境，甚至還會(huì )威脅人們的生活，做好焦化廢水的合理處理對于促進(jìn)焦化行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展具有顯著(zhù)意義。

在焦炭生產(chǎn)、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生各類(lèi)廢水，這些廢水統稱(chēng)為焦化廢水。焦化廢水的成分往往受煤炭性質(zhì)及煉焦產(chǎn)品回收等諸多因素的影響而非常復雜，焦化廢水中污染物質(zhì)繁多，其中的有機物多以酚類(lèi)化合物為主，占總有機物的一半以上。焦化廢水有機物還包含多環(huán)芳香族化合物和含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等。焦化廢水無(wú)機物以硫化物、氰化物、硫酸鹽、銨鹽等為主。焦化廢水的突出特點(diǎn)是有機物及氨氮濃度高，生物降解困難，且水質(zhì)變化大。焦化廠(chǎng)通常采用活性污泥法處理經(jīng)蒸氨、脫酚預處理的焦化廢水，處理后水中的氰、油、酚等有害物質(zhì)能夠大大降低，但對有機物及氨氮的去除率并不能滿(mǎn)足直排標準，因此，還需進(jìn)一步深度處理，即三級處理。

隨著(zhù)《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》（GB16171―2012)的實(shí)施及環(huán)保要求的不斷提高，焦化企業(yè)廢水直排指標自2015年1月起修改為出水COD濃度≤80mg/L，出水氨氮濃度≤10mg/L，這進(jìn)一步增加了焦化廢水處理的難度。為了落實(shí)地方環(huán)保措施及國家節能減排政策，焦化廢水深度加工處理回用及現有深度加工處理回用工藝的升級改造成為擺在國內許多焦化企業(yè)面前的難題。

近年來(lái)，以膜法處理為主體工藝路線(xiàn)正成為焦化廢水深度處理回用處理的主流，但因焦化廢水中組分復雜，在一定程度上影響膜系統的穩定運行。在膜系統運行過(guò)程中，鈣鹽結垢問(wèn)題是影響其穩定運行的一個(gè)重要因素。

高密度澄清池是利用池中的泥渣和混凝劑與原水中的雜質(zhì)顆粒相互接觸、吸附、沉淀，以達到泥水分離目的的凈水構筑物，近年來(lái)在水處理領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應用和研究。

某廠(chǎng)焦化廢水零排項目中采用雙膜法對經(jīng)生化預處理后的焦化廢水進(jìn)行深度處理，為滿(mǎn)足RO膜系統的良好運行，該項目利用高密度澄清池技術(shù)采用石灰軟化法對致垢成分（鈣、鎂等）進(jìn)行了處理。

1、項目概況

1.1 工藝簡(jiǎn)述

某廠(chǎng)焦化廢水深度處理項目原水為經(jīng)生化預處理后的廢水，廢水先進(jìn)入調節池后，依次經(jīng)高密沉淀池軟化系統、多介質(zhì)過(guò)濾系統、超濾系統、樹(shù)脂軟化系統及RO系統處理，經(jīng)RO系統處理后的產(chǎn)水回用，濃水去蒸發(fā)系統再處理。

高密度沉淀池在澄清沉降上能夠極大地提高產(chǎn)水水質(zhì)，在污水處理、工業(yè)廢水處理、飲用水生產(chǎn)和污泥處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。關(guān)于高密度沉淀池系統的組成、工作原理及應用等在相關(guān)文獻中已有詳細闡述，其流程如圖1所示。

由圖1可知，所設計的高密度沉淀池系統由第一反應池、第二反應池、絮凝池及沉淀池組成。在第一及第二反應池中通過(guò)投加液堿或石灰、純堿（視來(lái)水堿度高低選擇性投加）、聚合硫酸鐵，在攪拌機的快速攪拌作用下使原水與藥劑充分混合反應，懸浮顆粒脫穩。在導流筒內的攪拌槳慢速攪拌作用下，通過(guò)在導流筒中投加PAM，使反應后的焦化廢水及回流污泥（使污泥濃度調節回流量）由下至上混合均勻，最終形成較大的絮體。絮凝池內形成的絮體經(jīng)推流區翻墻后到達沉淀池內進(jìn)行沉淀濃縮形成污泥，沉淀池內的污泥在刮泥機的緩慢刮掃下形成密度較高的污泥。在沉淀池上部設置斜板，可進(jìn)一步除去逃逸的絮體，保證產(chǎn)水水質(zhì)。絮凝池礬量少時(shí)，可將部分濃縮污泥通過(guò)污泥回流泵送至絮凝池池底，多余濃縮污泥適時(shí)通過(guò)污泥排放泵泵送至壓泥機進(jìn)行脫水處理。

該深度處理項目中的軟化處理流程如下：生化預處理后的焦化廢水進(jìn)入調節池，經(jīng)水泵提升后進(jìn)入高密度沉淀池系統，在高密度沉淀池系統第一反應池內投加石灰以去除鎂硬度，原水中的鈣硬度通過(guò)第二反應池中投加純堿去除，第二反應池中同時(shí)投加聚合硫酸鐵，絮凝池中投加PAM，廢水最后進(jìn)入沉淀區沉淀，最終實(shí)現總硬度的降低及產(chǎn)水濁度的改善。

1.2 項目來(lái)水情況

該項目某月內生化來(lái)水總堿度、電導率、總硬度、鈣硬度、濁度及pH值的化驗數據總體波動(dòng)性比較大。

該項目某月31日內來(lái)水堿度及電導率數據如圖2所示。根據圖2，每日間隔4h取樣化驗分析，該項目焦化廢水來(lái)水總堿度在450～700mg/L波動(dòng)，且波動(dòng)較大；來(lái)水電導率在9000～10500μS/cm起伏波動(dòng)。

該項目某月31日內來(lái)水總硬度及鈣硬度（均以CaCO3計）數據如圖3所示，每日間隔4h取樣化驗分析，該項目焦化廢水來(lái)水總硬度在175～250mg/L浮動(dòng)；來(lái)水鈣硬度在75～175mg/L浮動(dòng)。

該項目某月31日內來(lái)水濁度及pH值數據如圖4所示，每日間隔4h取樣化驗分析，該月來(lái)水濁度在10～35NTU浮動(dòng)；來(lái)水pH值在8.3左右?？梢?jiàn)，來(lái)水pH值較為平穩。

2、軟化產(chǎn)水效果

生化來(lái)水經(jīng)軟化處理后，軟化產(chǎn)水總堿度降低；在純堿加藥量一定的情況下，軟化產(chǎn)水總堿度變化趨勢同原水總堿度變化趨勢一致，如圖5所示。

軟化產(chǎn)水總硬度及水中鈣硬度如圖6所示，對比圖3中原水中總硬度175～250mg/L的范圍，軟化產(chǎn)水總硬度大部分數值在5～25mg/L，總硬度去除率接近90%。

軟化產(chǎn)水濁度及pH值如圖7所示，軟化產(chǎn)水pH值控制在11.5～12，軟化出水濁度總體上低于2NTU，同圖4中原水濁度10～35NTU相比，軟化產(chǎn)水濁度有大幅度改善。

3、項目堿度控制

探討某項目運行中控制PAM加藥濃度在2mg/L左右，聚合硫酸鐵加藥濃度在60mg/L左右。如前所述，來(lái)水pH值在8.3左右，此時(shí)水中總堿度大多以HCO3-存在，通過(guò)投加石灰將pH值提高至11.8左右，要發(fā)生如下的一些反應。

通過(guò)來(lái)水pH值、總堿度、總硬度及鎂硬度數據可推算出未投加純堿時(shí)原水剩余的總堿度數據，如圖8所示。同理，可推算理論上完全去除鈣離子情況下所需的碳酸根濃度，在實(shí)際運行控制中可通過(guò)控制碳酸根保持一定的富裕度，以確保鈣離子的去除效果。

圖8為該項目31日內投加純堿時(shí)軟化產(chǎn)水總堿度與理論上不投加純堿時(shí)的軟化產(chǎn)水總堿度對比圖，軟化產(chǎn)水每日間隔4h取樣化驗分析。由圖8可知，為了保證軟化產(chǎn)水總硬度較高的去除率，項目投加純堿值較理論值高200mg/L，其中總堿度值低于0mg/L的區間部分代表來(lái)水軟化所需原水中總堿度不足。

在實(shí)際工藝運行過(guò)程中，可通過(guò)適當降低純堿加藥量，觀(guān)測產(chǎn)水總硬度是否滿(mǎn)足工藝運行需求，逐步優(yōu)化項目加藥用量，提高項目運行成本的經(jīng)濟性。

4、結論

利用高密度沉淀池采用石灰軟化法對焦化廢水進(jìn)行硬度處理，能夠大幅度改善來(lái)水濁度問(wèn)題，并能降低原水中的總硬度，達到膜系統進(jìn)水要求。在實(shí)際應用中，可根據化驗數據分析，適當調整純堿加藥量，在滿(mǎn)足使用要求的情況下實(shí)現項目加藥的經(jīng)濟性。（來(lái)源：新疆昌源水務(wù)科學(xué)研究院有限公司，烏魯木齊市農產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測中心）