煤制氣企業碎煤氣化酚氨回收后廢水零排放處理中試試驗情況

 

        廢水的處理與利用是現階段煤化工產業發展面臨的重大環保問題12]。為滿足2015年原國家環境保護部在《現代煤化工建設項目環境準入條件（試行）》中提出的要求，2016年以來獲得環保部環評批復的煤化工項目多數選擇高濃鹽水分質結晶技術路線，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-深度處理是整個工藝的關鍵[]。某煤制氣企業開展了碎煤加壓氣化酚氨廢水處理中試工程，通過對該廢水進行小試及類似項目分析比選，中試工程選擇了水解酸化+兩級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。現對中試試驗過程進行介紹，以供參考。

 

1、廢水水質分析

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

 

2、廢水處理工藝流程及控制參數

2.1工藝流程

 

        從表1水質分析可知，廢水具有高COD、高氨氮、高酚等特點，因此一級處理采用水解酸化+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，可在降解有機物的同時，將氨氮轉變為硝酸鹽、亞硝酸鹽，在反硝化過程中再轉化為氮氣。經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，轉變為可降解的小分子；同時采用MBR工藝，攔截大分子有機物和活性污泥，增加有機物的降解時間，保障出水水質。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）調節池

        調節池的主要功能是保證后續進水水量及水質的穩定，防止水量、水質的波動對后續處理系統的沖擊。酚氨回收后的廢水通過管道送入調節池，經均質調節后自流進入水解酸化池。

（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物開環、斷鏈，分解為低分子、結構簡單的有機酸，使得污水在后續的好氧單元容易處理。水解酸化池的出水經過澄清沉淀后，上清液進入后續處理系統，沉淀污泥重新回流至水解酸化池內。

（3）兩級A/0生化池

        水解酸化池出水進入一級A/0系統，依次進入缺氧段和好氧段：在A段，充分利用缺氧生物，去除污水中的有機物，利用反硝化菌的反硝化反應，將水中的硝態氮轉化為氮氣；在0段，利用好氧菌去除廢水中的有機污染物，利用自養菌的硝化反應，將廢水中的氨氮轉化為硝態氮。為保證反硝化反應的進行，反硝化系統采用多點進水及多點回流的方式運行。受回流比限制，大部分硝態氮回流到缺氧池，利用進水有機物，實現反硝化反應，變成氮氣。易生化的有機物在一級A/0池內基本得到降解，為強化系統脫氮效果，污水進入二級A/0池時需要外加碳源。

（4）二沉池

        主要是將生化反應池的混合液進行沉淀，從而達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，進一步去除水中的懸浮物和硬度，達到防止后續的脫鹽系統結垢的目的。

（6）臭氧氧化系統

        澄清池出水提升至臭氧催化氧化塔，在催化劑的作用下，利用臭氧的強氧化性，對污水中的難降解有機物進行改性。臭氧催化氧化塔設置足夠的緩沖容積，使臭氧充分分解，防止未完全反應的剩余臭氧對下游MBR系統的微生物產生毒害作用。

（7）MBR池

        污水經臭氧處理后進入MBR池，在活性填料和微生物作用下，進一步吸附、過濾、截留、去除污水中殘留的污染物，去除水中難降解COD。MBR池出水自流進人產品水箱，通過泵送至下游中水回用單元。

 

2.3王要運行控制參數

（1）水解酸化池

水解酸化池進水量3.5m3/h，設計水力停留時間為26h，pH控制在5.5～7.5。混合液回流比為2.5。

（2）兩級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，混合液懸浮固體質量濃度（MLSS）在3500mg/L以上，污泥體積指數（SVI）在50~150，A池溶解氧（DO）質量濃度控制在0.2mg/L以內，0池DO質量濃度控制在5mg/L~6mg/L。

（3）臭氧氧化系統

臭氧質量濃度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、結論

        該煤制氣企業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A/0+臭氧催化氧化+MBR工藝，廢水經處理后，CODcr降至57.4mg/L，去除率為97.1%，氨氮質量濃度降至3.9mg/L，去除率為96.5%，總氮質量濃度降至14.2mg/L，去除率為89.1%，總酚質量濃度降至4.2mg/L，去除率為98.7%，均達到設計出水水質指標，滿足后續中水回用段進水水質要求。

作者：成學禮1，喬華1，紀欽洪2（1.中海油大同煤制氣項目籌備組，山西大同037100；2.中海油研究總院有限責任公司，北京100028）