赵国志-活性焦吸附技术在工业废水提标改造工程中的应用

活性焦吸附技术在工业废水提标改造工程中的应用

2018年10月

演讲人：赵国志

提纲1、应用背景

2、活性焦吸附技术简介

3、工程案例

4、设计要点

5、工程应用建议

1、应用背景

1、应用背景

1.1 行业背景

部分工业废水（如造纸废水等）中NCOD去除难，常规工艺运行成本高。活性焦技术是经济的选项； 污水厂提标要求出水达地表准IV类或准III类水，常规工艺难以达标。活性焦技术是有效的选项； 反渗透RO浓缩液，氯化物极高，可生化性极差，缺少有效处理工艺。活性焦技术是合理的选项

。

义乌市佛堂“4万吨/天”市政污水（含60%工业污水）深度处理项目出水执行地表III类

水郑州市马龙岗“60万吨/天”市政污水

提标项目

出水执行地表III类水浙江元立集团“0.4万吨/天”反渗透RO 浓缩液处理项目全国首例电镀废水处理提标至地表IV类

水1.2 部分案例

2、活性焦技术简介

2. 1 活性焦特征

2、活性焦吸附技术简介

活性焦(Active Coke）是一种由焦炭粒、篮炭粒为原料生产的、多孔含碳物质。结构和特性类似于煤质颗粒活性炭

(Active Carbon）。

活性炭（Active Carbon ）孔径分布曲线活性焦（Active Coke ）孔径分布曲线活性焦(Active Coke）有较多的大孔和中孔，较少微孔，比表面积低于活性炭。针对二级生化后的污水中的污染物吸附性能优于活性炭

(Active Carbon）。活性焦（Active Coke ）以往多应用于烟气脱硫，煤气化废水处理等方面。

2. 2 活性焦吸附机理

丰富的中、大孔有利于污水处理。

活性焦中孔、大孔极为发达，单个孔径甚至达到403μm，平均孔容积约0.271cm3/g，能选择吸附大分子、长链有机物。与可溶性有机物的分子量大小相匹配。

活性焦表面有多元含氧官能团，对污水中有机物吸附以化学吸附为主，可通过氢键相互作

氨基”的有机物；

用吸附含有“—OH羟基，—COOH羧基、—NH

2

可通过静电引力去除“Ca2+ 、Mg2+ 、NH

+”和重金属离子。

4

活性焦对污染物的去除包括吸附、过滤两种作用。

活性焦吸附过程：物理吸附→化学吸附

活性焦过滤：物理筛除

2. 3 活性焦吸附技术特点

有效

活性焦对COD、色度、重金属等具有显著的吸附效果，其在水处理工程中成功应用已得到证实。 经济

相比较于生物法、高级氧化法等，无药剂投加、能耗小、无污泥，综合成本低；

相比较于活性炭，活性焦生产成本更低（3000-4000元/吨）。

节能、省地

节能：无药剂投加、无曝气、无污泥，可节约大量能耗；

省地：采用设备化形式建设，可增加滤床高度，提高土地利用率。

无污泥、废焦产量少

污染物最终以废焦形式排出，无污泥。且活性焦吸附能力可达200-300kgCOD/t；

废焦含水率约50~60%，总量少，易脱水，处置方便。

3、工程案例

3.1 平湖东片污水厂概况

Fenton工艺处理造纸废水，可稳定达标。

备注：生活污水中混合部分工业废水，混合比例约25%。

3.2 污水厂现状存在问题

Fenton系统泥量大

根据2016年统计数据，平均污水量3.44万m 3/d（生活污水2.11万m 3/d+造纸废水1.33万m 3/d ），平均污泥产量约126t/d（80%含水率），折合7.33tDs/万m 3污水。

备注：污泥脱水至含水率80%，外运处置费用268元/吨；

运行成本高

全厂运行成本2.28元/m 3（包括：动力0.25元/m 3；人员工资福利0.13元/m 3；药剂1.30元/m 3；污泥处置0.60元/m 3），fenton系统运行成本1.70元/m3。 涉及危险化学品使用(硫酸、双氧水)危化品使用造成管理难度，设备腐蚀严重等问题。污泥积满初沉池设备腐蚀严重

备注：现状污水厂存在问题主要为工业废水处理线存在问题。

活性焦吸附过滤系统造纸废水石化废水3.3 设计流程

由处理造纸废水+生活污水，改为处理造纸废水+石化工业废水；未来考虑废除造纸废水线fenton系统，改造为活性焦吸附过滤系统。1、两级吸附过滤；

2、砂滤过滤翻焦及翻

焦后半小时内出水。

3.4 平面布置

主要构筑物加药间、反应

池、沉淀池、

浓缩池

活性焦房、

活性焦过滤系统、

砂滤池、提升泵房

建构筑物占地

（不含道路、

绿化、地坪）

2600m2900m2

技术经济指标占地450m2/万吨

投资1500万元/万吨

活性焦系统

fenton系统

3.5 试运行效果

C O

D （m g /L ）

二沉池出水活性焦出水

取消fenton系统后，消除了fenton污泥脱水上清液影响，二沉池出水效果明显改善，

COD从100-120mg/L下降到30-70mg/L，平均下降50mg/L； 活性焦系统对COD 的去除效果显著（COD去除率达到50-80%）；

活性焦系统出水水质稳定在40mg/L以下，区间在10-30mg/L之间，优于fenton出水

。

二沉池出水Fenton出水

C O

D （m g /L ）

活性焦系统试运行效果

fenton运行效果（历史数据）

3.6 试运行存在问题

废焦处置问题

废焦的处置常用方法包括“随污泥外运、厂内再生”两类。

厂内再生涉及新增大气排放口，建设审批较为复杂；小型再生设施的综合经济性不高。

天换焦年10吨以上建议厂内再生，天换焦年10吨以下建议与污泥同意外运处置。

工艺控制稳定性问题

出水水质效果受pH、SS、进水COD特性、新焦投加率等影响。因此，需要较长时间的试运行摸索规律，并在生产中根据进水情况，及时调整应对措施。

系统整体稳定性问题

采用设备化方式建设，过滤单元数量较多（26×2=52座）。每个单元有6~8个自动控制点（阀门等），设施故障率成为影响系统整体稳定性的一大问题。

活性焦微粒漏出问题（跑焦问题）

本工程后置砂滤池过滤翻焦过程及翻焦后约30min出水，其他时段为活性焦两级过滤后直接出水。试运行发现，过滤单元可能出现活性焦微粒穿透滤床的现象，将导致个别单元出水COD值偏高。建议所有吸附出水均需经过砂滤池。

4、设计要点

4.1 进水SS控制

活性焦系统着力于去除溶解性NCOD ，SS的存在对其吸附负荷、吸附效率、滤床更新速度等均有不利影响，直接影响系统运行的成本及稳定性。因此，进水SS应加强控制。一般宜控制进水SS≤30mg/L 。

滤床总厚度和吸附级数对出水水质有直接影响，以进水COD100mg/L计，小试结果：一级吸附过滤出水COD约50mg/L，单级效率约50%，总效率50%；二级吸附过滤出水COD约30mg/L，单级效率约40%，总效率70%；三级吸附过滤出水COD约20mg/L，单级效率约30%，总效率80%；四级吸附过滤出水COD约15mg/L，单级效率约25%，总效率85% 。

每级吸附效率呈现逐级递减趋势，滤床总厚度8~15m，吸附级数为二~三级时，吸附效果明显。建议实践中，应根据实际进水水质和出水目标，通过吸附试验确定最佳滤床总厚度和吸附级数。

4、设计要点

4.2 设计滤床总厚度及吸附级数选择

4.3 主要设计参数

5、总结与建议

5、工程应用建议

应进行适用性分析

活性焦吸附过滤技术具有其本身的技术适用性，应用于工程实际前应充分分析研究。建议根据实际进水水质和出水目标，经吸附试验后确定滤床深度、滤速、过滤复核、设计吸附饱和容量等参数。

应确定废焦处置方式

中小型污水厂：活性焦排出量不大，建议与污泥混合后外运处置或具备条件时直接外运处置。

大型污水厂：活性焦用量较大，建议建设活性焦再生系统，活性焦再生后循环利用。

应重视试运行工作

活性焦系统的试运行尤为重要。应在试运转时总结进水水质SS变化、COD变化、pH值波动等规律，并调整运行参数，确定应对措施。

5.1 工程应用建议

5、总结与建议

提高产业化配套能力：提高成套系统设备的运行稳定性，调高系统自动化控制水平，减少运行故障率。

减少设备台套数：对于较大规模应用情况，采用数量众多的设备化单元会增加运行管理难度，设备故障率问题也会影响系统稳定性。建议设计采用单体规模较大的土建池体方式建设，减少设备套数，减少运行控制点数。 优化流程：工艺流程设计时应考虑吸附后的出水采用砂滤池全量过滤，避免跑焦问题引起出水水质波动。

5.2 对活性焦吸附技术产业化的建议