煤制氣企業(yè)碎煤氣化酚氨回收后廢水零排放處理中試試驗(yàn)情況

 

        廢水的處理與利用是現(xiàn)階段煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的重大環(huán)保問題12]。為滿足2015年原國家環(huán)境保護(hù)部在《現(xiàn)代煤化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境準(zhǔn)入條件（試行）》中提出的要求，2016年以來獲得環(huán)保部環(huán)評(píng)批復(fù)的煤化工項(xiàng)目多數(shù)選擇高濃鹽水分質(zhì)結(jié)晶技術(shù)路線，一般為生化一深度處理、中水回用、膜濃縮和分鹽處理工藝，其中生化-深度處理是整個(gè)工藝的關(guān)鍵[]。某煤制氣企業(yè)開展了碎煤加壓氣化酚氨廢水處理中試工程，通過對(duì)該廢水進(jìn)行小試及類似項(xiàng)目分析比選，中試工程選擇了水解酸化+兩級(jí)A/0+臭氧催化氧化+MBR組合工藝，作為中水回用前端的生化-深度處理工藝。現(xiàn)對(duì)中試試驗(yàn)過程進(jìn)行介紹，以供參考。

 

1、廢水水質(zhì)分析

        碎煤加壓氣化廢水是煤化工 很難處理的一類廢水，其特點(diǎn)是污染物濃度高，溶解或懸浮有粗煤氣中的多種成分：無機(jī)類如氰化物、硫氰化物、硫化物、銨鹽等，有機(jī)類如多環(huán)芳香族化合物（單元酚、多元酚等）和含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物（萘、蒽、噻吩、吡啶）及焦油等[。該煤制氣企業(yè)采用碎煤加壓氣化工藝產(chǎn)生的酚氨廢水酚類及油濃度高，有毒及抑制性物質(zhì)多，B/C值較低，采用單一生化處理工藝難以達(dá)到后續(xù)中水回用裝置的進(jìn)水水質(zhì)要求。該企業(yè)酚氨回收后廢水的水質(zhì)數(shù)據(jù)見表1。

 

2、廢水處理工藝流程及控制參數(shù)

2.1工藝流程

 

        從表1水質(zhì)分析可知，廢水具有高COD、高氨氮、高酚等特點(diǎn)，因此一級(jí)處理采用水解酸化+生化A/0工藝：采用水解酸化工藝，可降解大分子有機(jī)物，提高B/C值；在A/0池中采用混合液和污泥回流的前置反硝化工藝，可在降解有機(jī)物的同時(shí)，將氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}、亞硝酸鹽，在反硝化過程中再轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻＝?jīng)過生化處理后的廢水，污染物主要為難以降解的大分子，增加了深度處理的難度，因此深度處理采用臭氧催化氧化+MBR工藝：采用臭氧催化氧化的方式，打破大分子鏈，轉(zhuǎn)變?yōu)榭山到獾男》肿樱煌瑫r(shí)采用MBR工藝，攔截大分子有機(jī)物和活性污泥，增加有機(jī)物的降解時(shí)間，保障出水水質(zhì)。酚氨回收后廢水生化-深度處理段工藝流程示意圖見圖1。

2.2各工藝單元的功能

（1）調(diào)節(jié)池

        調(diào)節(jié)池的主要功能是保證后續(xù)進(jìn)水水量及水質(zhì)的穩(wěn)定，防止水量、水質(zhì)的波動(dòng)對(duì)后續(xù)處理系統(tǒng)的沖擊。酚氨回收后的廢水通過管道送入調(diào)節(jié)池，經(jīng)均質(zhì)調(diào)節(jié)后自流進(jìn)入水解酸化池。

（2）水解酸化池

        水解酸化池的主要作用是在缺氧條件下，水解和產(chǎn)酸微生物通過還原作用，將水中固體、大分子和不易生物降解的有機(jī)物開環(huán)、斷鏈，分解為低分子、結(jié)構(gòu)簡單的有機(jī)酸，使得污水在后續(xù)的好氧單元容易處理。水解酸化池的出水經(jīng)過澄清沉淀后，上清液進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)，沉淀污泥重新回流至水解酸化池內(nèi)。

（3）兩級(jí)A/0生化池

        水解酸化池出水進(jìn)入一級(jí)A/0系統(tǒng)，依次進(jìn)入缺氧段和好氧段：在A段，充分利用缺氧生物，去除污水中的有機(jī)物，利用反硝化菌的反硝化反應(yīng)，將水中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓辉?段，利用好氧菌去除廢水中的有機(jī)污染物，利用自養(yǎng)菌的硝化反應(yīng)，將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。為保證反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，反硝化系統(tǒng)采用多點(diǎn)進(jìn)水及多點(diǎn)回流的方式運(yùn)行。受回流比限制，大部分硝態(tài)氮回流到缺氧池，利用進(jìn)水有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)反硝化反應(yīng)，變成氮?dú)狻Ｒ咨挠袡C(jī)物在一級(jí)A/0池內(nèi)基本得到降解，為強(qiáng)化系統(tǒng)脫氮效果，污水進(jìn)入二級(jí)A/0池時(shí)需要外加碳源。

（4）二沉池

        主要是將生化反應(yīng)池的混合液進(jìn)行沉淀，從而達(dá)到活性污泥與處理水的分離，然后通過污泥回流泵回流污泥，保證生化池內(nèi)污泥濃度。

（5）軟化混凝澄清池

        軟化混凝澄清池主要是通過向二沉池出水投加PAM、PAC、氫氧化鈉、鹽酸等藥劑，進(jìn)一步去除水中的懸浮物和硬度，達(dá)到防止后續(xù)的脫鹽系統(tǒng)結(jié)垢的目的。

（6）臭氧氧化系統(tǒng)

        澄清池出水提升至臭氧催化氧化塔，在催化劑的作用下，利用臭氧的強(qiáng)氧化性，對(duì)污水中的難降解有機(jī)物進(jìn)行改性。臭氧催化氧化塔設(shè)置足夠的緩沖容積，使臭氧充分分解，防止未完全反應(yīng)的剩余臭氧對(duì)下游MBR系統(tǒng)的微生物產(chǎn)生毒害作用。

（7）MBR池

        污水經(jīng)臭氧處理后進(jìn)入MBR池，在活性填料和微生物作用下，進(jìn)一步吸附、過濾、截留、去除污水中殘留的污染物，去除水中難降解COD。MBR池出水自流進(jìn)人產(chǎn)品水箱，通過泵送至下游中水回用單元。

 

2.3王要運(yùn)行控制參數(shù)

（1）水解酸化池

水解酸化池進(jìn)水量3.5m3/h，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為26h，pH控制在5.5～7.5。混合液回流比為2.5。

（2）兩級(jí)A/0生化池

A/0生化池的pH控制在5.5~7.5，混合液回流比為3~5，混合液懸浮固體質(zhì)量濃度（MLSS）在3500mg/L以上，污泥體積指數(shù)（SVI）在50~150，A池溶解氧（DO）質(zhì)量濃度控制在0.2mg/L以內(nèi)，0池DO質(zhì)量濃度控制在5mg/L~6mg/L。

（3）臭氧氧化系統(tǒng)

臭氧質(zhì)量濃度120mg/m3~200mg/m3，臭氧流量6.5m3/h，壓力125kPa，廢水處理量2.95m3/h。

（4）MBR池

MBR池MLSS保持在4500mg/L以上。

 

3、結(jié)論

        該煤制氣企業(yè)碎煤加壓氣化酚氨回收后廢水處理中試工程采用水解酸化+兩級(jí)A/0+臭氧催化氧化+MBR工藝，廢水經(jīng)處理后，CODcr降至57.4mg/L，去除率為97.1%，氨氮質(zhì)量濃度降至3.9mg/L，去除率為96.5%，總氮質(zhì)量濃度降至14.2mg/L，去除率為89.1%，總酚質(zhì)量濃度降至4.2mg/L，去除率為98.7%，均達(dá)到設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)，滿足后續(xù)中水回用段進(jìn)水水質(zhì)要求。

作者：成學(xué)禮1，喬華1，紀(jì)欽洪2（1.中海油大同煤制氣項(xiàng)目籌備組，山西大同037100；2.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京100028）