魯奇爐煤化工廢水處理工藝及運(yùn)行效果

水處理網(wǎng)訊:本文研究介紹了新疆某煤化工企業(yè)污水處理廠的工藝流程、處理單元及其設(shè)計(jì)參數(shù)，分析評(píng)價(jià)了該污水處理廠的處理效果及出水指標(biāo)，整體工藝流程對(duì)COD、氨氮、酚類的平均去除率分別為96.1%、99.3%、99.9%，出水平均COD、氨氮、酚類分別為59、0.84、0.28 mg/L，其中酚氨回收廢水經(jīng)處理后總氮的平均去除率達(dá)到82.5%，出水平均總氮為31 mg/L，除離子污染物外各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（HG/T 3923—2007）中的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

煤制氣技術(shù)是將煤炭氣化為合成氣，用作多種具有高附加值的化工產(chǎn)品、液體燃料（甲醇、F-T合成燃料、二甲醇、城市煤氣、氫氣等）原料的技術(shù)。目前，該技術(shù)主要分為固定床、流化床和氣流床3種，魯奇加壓固定床氣化爐對(duì)高水分高灰分的低階煤有很好的氣化效果，其具有生產(chǎn)能力大、原料煤制備工藝簡(jiǎn)單、投資少、消耗低、技術(shù)成熟可靠的特點(diǎn)。但魯奇氣化爐對(duì)煤化工廢水處理的工序復(fù)雜，環(huán)保問題較多，排放廢水水質(zhì)成分復(fù)雜、污染物濃度高，含有大量的酚類、烷烴類、芳香烴類、氨氮、氰化物和有機(jī)含氮化合物等物質(zhì)，具有高色度和高濁度的特點(diǎn)。廢水經(jīng)過酚氨回收處理后，COD、總酚、總氮分別為2 000~6 000、300~800、100~300 mg/L，B/C為0.25~0.35。

當(dāng)前對(duì)魯奇爐煤化工廢水的治理技術(shù)路線主要由預(yù)處理、生物處理、深度處理3個(gè)部分組成。其中，預(yù)處理主要為汽提脫氨、萃取脫酚和除油；生物處理一般采用厭氧-缺氧-好氧的組合處理技術(shù)；深度處理主要包括混凝沉淀、吸附技術(shù)、高級(jí)氧化、膜分離等。但基本都存在生物處理出水有機(jī)物濃度高、污染物去除不徹底、深度處理費(fèi)用高等問題，經(jīng)過多次改造后也未能達(dá)到較好的效果，對(duì)后續(xù)回用及零排放系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。

新疆某煤化工企業(yè)采用隔油-兩級(jí)氣浮-水解酸化-BCR工藝預(yù)處理酚氨回收廢水，采用水解酸化-UASB預(yù)處理芳烴廢水，采用A/O-混凝氣浮-臭氧氧化-BAF-過濾-活性炭吸附的組合工藝對(duì)預(yù)處理后的混合廢水進(jìn)行聯(lián)合處理，通過比較該企業(yè)污水處理廠的設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行狀況，分析各污染物的去除效果及達(dá)標(biāo)情況，以期為同類廢水處理工程工藝設(shè)計(jì)及提標(biāo)改造提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 煤化工企業(yè)概況及污水處理流程

該煤化工企業(yè)采用碎煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)甲醇（90萬t/a）、1，4-丁二醇（30萬t/a）、燃料油（70萬t/a），副產(chǎn)物有硫酸、焦油、粗酚、硫銨等。廢水排放總量為453.2 m3/h，廢水的分類、水質(zhì)、水量見表1。

廢水處理工藝流程見圖1。

2 污水處理工藝及各單元設(shè)計(jì)參數(shù)

01 酚氨回收廢水預(yù)處理單元

酚氨廢水調(diào)節(jié)池對(duì)酚氨回收廢水進(jìn)行緩沖儲(chǔ)存，尺寸55 m×25 m×7.7 m，水力停留時(shí)間（HRT）為24 h；隔油沉淀池共4座，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸28.3 m×7 m×76.2 m；一級(jí)氣浮池共3座，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸16 m×4.5 m×4.2 m；二級(jí)氣浮池共3座，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸為16 m×4.5 m×4 m；水解酸化池共2座，并聯(lián)運(yùn)行，設(shè)計(jì)采用折流式水解酸化污泥床，單座尺寸37.5 m×26.6 m×8.3 m，池內(nèi)掛載生物填料，HRT=40 h。

BCR工藝是一種采用高效脫氮分批次多循環(huán)活性污泥法的技術(shù)，采用分批次多循環(huán)運(yùn)行周期：（進(jìn)水→曝氣→攪拌）→（曝氣→攪拌）→（曝氣→攪拌）→重復(fù)多次（曝氣→攪拌）步驟→沉淀→潷水→閑置，相比于傳統(tǒng)生物脫氮需要大比例的硝化液回流，能夠充分利用原水中的有機(jī)物作為反硝化的碳源，有效節(jié)省堿度和碳源的投加，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，同時(shí)可根據(jù)排污狀況自由調(diào)整運(yùn)行周期。BCR反應(yīng)池共4座，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸80 m×22 m×9 m，HRT=140 h。每座BCR反應(yīng)池配套16臺(tái)充氧效率高、免維護(hù)的碟式射流曝氣器。

02 芳烴廢水預(yù)處理單元

芳烴廢水中含有高濃度的有機(jī)酸、醇類、酮類等，采用水解酸化-UASB對(duì)該廢水中的有機(jī)物進(jìn)行預(yù)降解，降低后續(xù)處理系統(tǒng)的處理負(fù)荷。采用1座厭氧水解池，尺寸15.5 m×6.2 m×8.65 m，池內(nèi)掛載生物填料，HRT=16 h。采用6座UASB厭氧反應(yīng)池，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸10.5 m×5.5 m×8.65 m，HRT=56 h。每座UASB厭氧反應(yīng)池配有1套布水系統(tǒng)、三相分離器、收水系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)。UASB設(shè)計(jì)跨越管線至BCR反應(yīng)池，補(bǔ)充反硝化所需的碳源。

03 綜合生物處理單元

經(jīng)過預(yù)處理后的酚氨回收廢水、芳烴廢水與低溫甲醇廢水、甲醇精餾廢水、1，4-丁二醇廢水、生活化驗(yàn)廢水及其他廢水等在混合廢水調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，然后提升進(jìn)入A/O反應(yīng)池。

混合廢水調(diào)節(jié)池尺寸25 m×7 m×7.7 m，HRT=2 h。

A/O反應(yīng)池，4座，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸70 m×15 m×7.5 m，池內(nèi)掛載生物填料，HRT=48 h（A:O=1:2.5），硝化液回流比200%。運(yùn)行時(shí)污泥質(zhì)量濃度維持在2 000~4 000 mg/L，A段DO≤0.2 mg/L，O段DO為2~4 mg/L。

04 深度處理單元

（1）混凝氣浮池，2座，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸20 m×7 m×4.35 m，配有PAC加藥裝置、PAM加藥裝置各1套。

（2）臭氧氧化池，1座，尺寸25 m×8 m×6.5 m，HRT=2 h。配套3臺(tái)12 kg/h氧氣源臭氧發(fā)生器，2用1備。

（3）BAF池，8座，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸6 m×6 m×6 m，HRT=1.5 h，池內(nèi)填裝火山巖、陶粒等填料，填料高度2.5 m。

（4）快濾池，8座，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸6 m×4 m×5.6 m，濾速6.25 m/h，濾料填裝高度1.2 m。

（5）活性炭過濾器，6臺(tái)，并聯(lián)運(yùn)行，單臺(tái)尺寸D3.2 m×5 m，濾速12.5 m/h，活性炭填裝高度1.5 m?；钚蕴窟^濾器設(shè)計(jì)跨越管線，正常運(yùn)行時(shí)快濾池出水直接至回用水池。

05 污泥脫水單元

氣浮池產(chǎn)生的浮渣、BCR和A/O反應(yīng)池產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)收集后匯入污泥儲(chǔ)池，然后送入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮處理。污泥濃縮池共兩座，并聯(lián)運(yùn)行，單座尺寸D9 m×5.5 m，固體負(fù)荷為45 kg/（m2·d）。合計(jì)絕干污泥量為5 580 kg/d，采用2臺(tái)處理量為32 m3/h帶式壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水，脫水污泥含水率≤85%，運(yùn)行周期為8 h。

3 運(yùn)行效果

污水處理廠滿負(fù)荷運(yùn)行后，2018年4~6月期間進(jìn)行了連續(xù)取樣分析，采樣點(diǎn)為各處理單元中的主要工藝，測(cè)定具體指標(biāo)為COD、氨氮、總氮、酚。

01 酚氨回收廢水預(yù)處理單元的運(yùn)行效果

酚氨回收廢水含有較高濃度的COD、氨氮、酚類，平均質(zhì)量濃度分別為1 515、122、315 mg/L。經(jīng)隔油、氣浮、水解酸化、BCR等處理工藝處理后，COD、氨氮、酚類的平均去除率分別達(dá)到79.1%、91%、82%。其中水解酸化工藝后出現(xiàn)了總酚濃度的增長(zhǎng)，這是由于魯奇爐氣化廢水中酚主要以苯酚為主，但仍含有一定量的多元酚和苯酚酯，在缺氧條件下，利用兼氧菌將其水解為單元酚和有機(jī)酸，增加了酚類的質(zhì)量濃度。經(jīng)取樣檢測(cè)，BCR反應(yīng)池出水中總氮、總酚分別為21~43、31~86 mg/L，酚氨回收廢水預(yù)處理單元對(duì)總氮、總酚的去除率分別為74.1%~88.3%、75%~90.4%。

02 綜合生物處理及深度處理單元的運(yùn)行效果

考察綜合生物處理及深度處理單元對(duì)COD、氨氮的處理效果，結(jié)果表明，混合廢水的COD、氨氮分別為173~501、3~18 mg/L，經(jīng)綜合生物處理及深度處理單元處理后出水COD、氨氮分別為31~100、0.1~2.9 mg/L。COD、氨氮去除率分別為61.3%~92.6%、64.3%~99.3%，基本能夠達(dá)到《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。本工程處理工藝流程中，COD、氨氮、酚類的變化見圖2。

由圖2可知，處理工藝流程中A/O工藝對(duì)COD的去除效果不明顯，平均COD去除率僅為24.2%。經(jīng)過混凝氣浮-臭氧氧化-BAF-過濾-活性炭工藝處理后，最終出水平均COD、氨氮、酚類分別達(dá)到59、0.84、0.28 mg/L。綜合生物及深度處理單元對(duì)COD、氨氮、酚類的去除率分別達(dá)到79.7%、90.3%、99.6%。

4 運(yùn)行過程中存在問題與建議

01 系統(tǒng)中存在的主要問題

污水處理廠中A/O工藝運(yùn)行效果欠佳，未能達(dá)到常規(guī)A/O工藝對(duì)COD的去除率（80%以上）。分析原因主要是經(jīng)BCR處理后酚氨回收廢水中BOD濃度較低，B/C僅為0.11，可生化性極差。同時(shí)，因市場(chǎng)環(huán)境影響，企業(yè)內(nèi)甲醇制芳烴裝置生產(chǎn)負(fù)荷低，未能排放足量的芳烴廢水，導(dǎo)致A/O工藝長(zhǎng)期在低負(fù)荷條件下運(yùn)行，池內(nèi)絲狀菌大量繁殖，造成污泥膨脹，引起二沉池泥水分離效果不佳。通過投加混凝劑后，混凝氣浮的出水COD可達(dá)到107 mg/L，說明二沉池出水帶泥影響了COD的檢測(cè)。

本工程最終排水水質(zhì)需達(dá)到《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的要求，但該組合工藝對(duì)離子污染物沒有去除效果，需與反滲透產(chǎn)水勾兌稀釋離子濃度后回用，而排放廢水的水質(zhì)易受來水及操作等因素影響，可能會(huì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成損害。

02 對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的建議

（1）進(jìn)一步優(yōu)化A/O工藝的運(yùn)行條件，建議可減少運(yùn)行系列，提高A/O工藝處理負(fù)荷，防止絲狀菌過度繁殖，同時(shí)引入部分未經(jīng)預(yù)處理的芳烴廢水改善來水水質(zhì)，新疆某煤制烯烴項(xiàng)目排放廢水水質(zhì)與本工程芳烴廢水類似，采用A/O工藝對(duì)COD的去除率可達(dá)到96.2%，對(duì)氨氮的去除率達(dá)到了98.5%。

（2）本工程氮素污染物主要來源于酚氨回收廢水，經(jīng)過BCR處理后廢水中平均總氮為31 mg/L，遠(yuǎn)優(yōu)于回用水質(zhì)要求，且A/O反應(yīng)池內(nèi)掛載了生物填料，建議取消硝化液回流，將A/O工藝轉(zhuǎn)化為水解酸化-生物接觸氧化的生物膜反應(yīng)器，采用兼氧-好氧組合的生物膜處理系統(tǒng)，具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、總停留時(shí)間短、處理效果好等特點(diǎn)。

（3）建議將排放廢水經(jīng)反滲透脫鹽處理后回用，反滲透產(chǎn)生的濃水送至零排放系統(tǒng)進(jìn)一步處理，可減少系統(tǒng)運(yùn)行和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論

（1）采用隔油-兩級(jí)氣浮-水解酸化-BCR的工藝預(yù)處理酚氨回收廢水具有較好的預(yù)處理效果，對(duì)COD、氨氮、總氮、總酚的平均去除率分別達(dá)到79.1%、91%、82.5%、82%，出水平均COD、氨氮、總氮、總酚分別為314、10、31、54 mg/L，大幅降低了后續(xù)處理系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，較低的總氮濃度有利于減少零排放系統(tǒng)中的雜鹽量。

（2）采用A/O-混凝氣浮-臭氧氧化-BAF-過濾-活性炭的工藝處理混合廢水，污水處理廠整體工藝流程對(duì)COD、氨氮、酚類的總?cè)コ史謩e達(dá)到96.1%、99.3%、99.9%，出水平均COD、氨氮、酚類分別為59、0.84、0.28 mg/L，除離子污染物外達(dá)到《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（HG/T 3923-2007）中的要求。

（3）本工程中主要處理工藝為厭氧-水解-BCR-A/O-BAF的組合生物處理技術(shù)，承擔(dān)了大部分有機(jī)物、氨氮、總氮的處理負(fù)荷，充分發(fā)揮了各工藝技術(shù)的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，具有較高的處理效率和較低的運(yùn)行成本，是魯奇爐煤化工廢水處理技術(shù)創(chuàng)新所在。

原標(biāo)題:魯奇爐煤化工廢水處理工藝及運(yùn)行效果