外置式膜生物反應器（CMBR）技術實現焦化廢水處理回用
來源：北京特里高膜技術有限公司 閱讀：4183 更新時間：2009-08-04 10:011、前言
煉焦行業每年都產生大量焦化廢水。焦化廢水主要來源于以下幾個方面：包括剩余氨水、洗氨水、煤氣凈化過程的冷凝水、水封水、粗笨等加工過程中的分離水。
焦化廢水中含有大量的酚、氰、COD以及氨氮等污染物。其中COD大多以芳香族化合物或雜環化合物的形式存在，生物可降解性差，而廢水中的氨氮含量又非常高，通常在2500－5000mg/L 之間，系嚴禁直排的高污染廢水。復雜的COD組成及高濃度氨氮含量，使得焦化廢水處理難度大大增加。
2、目前的焦化廢水處理技術
目前主要采用的焦化廢水處理方法是傳統的蒸氨＋生化（A2/ O）法，該法存在諸多問題。蒸氨雖適于處理高濃度氨氮廢水，但處理效果往往達不到生化入水要求。另外，若不回收蒸出氨或回收效果不理想，則會造成二次污染。生化法雖有一定處理能力，但對入水要求嚴格。蒸氨出水氨氮若不能小于150mg/L，則會嚴重影響生化系統對COD等指標的處理效果，出水氨氮和COD等各項控制指標均難以達標。不達標的水排至熄焦系統，會對熄焦設備造成嚴重腐蝕。同時，熄焦排空氣體中，氨含量遠遠超出國家惡臭氣體排放標準（GB14554-93）。
3、外置式膜生物反應器（CMBR）技術
3.1技術原理
根據膜的放置形式不同, 膜生物反應器分為浸沒式和外置式兩種。CMBR技術是一種專門針對高濃度氨氮廢水處理的新型外置式膜生物反應器技術，此法將化學法脫氮和生化膜處理過程有效結合，從根本上改變了焦化廢水處理難的問題，大大提高了處理水平。
CMBR技術是用膜替代傳統活性污泥法的二沉池，通過泵將生化池內的污泥-水混合液直接打入膜管內，在壓力的驅動下進行膜分離，出水透過膜進入產水箱，而污泥和濃縮液回到生化池繼續參與生化反應。CMBR技術采用德國BERGHOF大通道管式超濾膜，該膜的膜管直徑從5mm到12.5mm，截留孔徑可精確到30nm，能有效截留廢水中的污泥、膠體、懸浮物以及大分子有機物等，使用膜通量高達70-140L/(m2.h)，是浸沒式的5-10倍。CMBR系統原理如圖1所示。
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圖1 CMBR系統原理圖
由于焦化廢水含有一定的焦油，且生化所需的污泥濃度較高，因此浸沒式MBR很容易造成膜管堵塞、斷絲，系統癱瘓。而脫氮＋CMBR外置式膜處理工藝改變了原有焦化廢水處理過程，因而徹底改變了焦化廢水處理效果。該工藝運行維護簡便，通過超濾(UF)進行固液分離，將粒徑大于30nm的顆粒、懸浮物等截留在系統內，可使生化池內的污泥濃度提高到10-15 g/L，并且無須太多考慮污泥沉降和膨化的問題。出水無懸浮物。由于反應器內保持較高的活性污泥濃度，難降解的物質在反應器中也不斷反應、降解，而水力停留時間（HRT）卻能大大縮短。
3.2工藝流程
焦化廢水經過隔油池去除焦油后，流入準備槽。進料泵從準備槽取水，將污水送入脫氮塔脫氮，脫氮塔出水冷卻后，通過氣浮進一步去除水中細小懸浮物和乳化油成分，然后將廢水送至膜生物反應池。在生化池里，先后進行厭氧、兼氧、好氧反應，通過硝化反硝化反應，進一步脫除焦化廢水中的剩余氨氮和COD等其它污染物，使一些大分子有機物斷鏈分解脫除。生化綜合池出水再進外置式的管式膜組件。管式膜組件的出水進清水池，可排放或回用。同時，管式膜組件要打回流，回流水仍然進入厭氧池。
整個工藝流程為：
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目前該技術已經在山西清徐東盛焦化廠，古交銀焱焦化廠，孝義恒山焦化廠、孝義河東焦化廠等多個焦化廠的焦化廢水工程中得到成功應用。不僅解決了焦化廢水的處理難題，而且實現了廢水回用。表1為山西某焦化廠采用CMBR工藝后，焦化廢水的進出水效果對比。
表1 山西某焦化廠CMBR工藝污染物去除能力
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從目前焦化廢水處理情況來看，該工藝條件下系統運行狀況良好，超濾產水可直接達標排放，或滿足熄焦等生產回用。由于該技術流程短，自動化程度高，操作容易，系統穩定，可滿足節能減排要求，目前越來越多的工廠有意使用該技術。
3.3 技術特點
使用脫氮＋外置式膜處理技術徹底改變了焦化廢水處理效果，應用此法能一舉三得：
（1） 可以取代蒸氨，高濃度氨氮處理技術可將廢水中的氨氮脫除達標，取代蒸氨系統；該工藝能在脫除氨氮的同時將其轉化為無害物質，不產生二次污染，簡化了處理過程，節省了投資和運行費用。
（2） 生化采用最新的管式膜技術，大大強化生化處理能力，能充分發揮生化反應器特點，同時高的污泥濃度可使生化池容積減小30%-50%，不需設置二沉池，從而大大節省了生化池的投資和占地面積。使生化過程具有傳統A2/O法不可比擬的優點。
（3） 管式膜的截留孔徑精確到30nm，經過本工藝處理后，出水可達標排放或回用熄焦、洗煤，實現了水的循環利用和企業零排放。
3.4項目總投資及運行費用分析
MBR投資成本在1.2萬元/噸水左右，運行成本為4.8元/噸水（包含人工、能耗等費用）。為了降低成本，CMBR工藝還專門采用了目前世界上最長和最大的BERGHOF管式超濾膜組件，單組系統日處理能力可達500噸以上，使得投資成本又大大降低。BERGHOF管式膜及膜組件如圖2-4。
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4 工程效益分析
4.1直接效益
焦化廢水處理達標后可回用熄焦、洗氨、洗煤等多項用途，能大量減少新鮮水用量，節省噸焦生產成本。同時，也避免了熄焦車及其附屬設施的嚴重腐蝕。避免了水資源的浪費，且排放的氣體不超標。由于各項指標能夠達到國家環保標準，排污費亦可節省。加上取消了蒸氨和氨回收的投資和運行費用，簡化了廢水處理流程，由此帶來的種種經濟效益和環境效益可以大大沖抵運行費用。
4.2間接效益
焦化廢水無論直接排放，還是將蒸氨氣排向大氣，或直接用于熄焦，氨氮最終還是要回到地面，污染地表和地下水。事實上，許多河流都已遭到嚴重污染，飲用水安全受到嚴重威脅。CMBR技術將廢水中的氨氮徹底轉化為無污染的物質去除，根本上解決了氨氮污染，水體富營養化等問題。只有處理好焦化廢水，才能扎扎實實解決流域污染問題，有效遏制地下水變質，使老百姓喝上放心水。
本技術不僅使焦化企業廢水治理走出新路，而且對各類高濃度氨氮污水處理技術都具有十分重要的意義。
