煤化工示范项目废水处理工艺分析

技术煤化工示范项目废水处理工艺分析技术2015年3月10日目前煤化工的热点领域主要集中在煤液化、煤制甲醇、二甲醚等领域。煤液化对石油有替代作用，在油价飞涨的时代，这一领域的发展对我国的能源安全具有十分重要的意义。煤中甲醇和二甲醚现在成为热点的原因之一是甲醇可以替代部分汽油，二甲醚可以替代部分柴油和液化气体作为民用燃料。其次，甲醇是除烯烃和芳烃外的第三大基本有机化学原料，用途广泛，二甲醚也是有机化学原料。再一次，甲醇和二甲醚的生产技术成熟，在我国以煤为原料生产甲醇和二甲醚，产品成本比以石油和天然气为原料更具竞争力。在国家的战略意义上，煤化工进入了快速发展时期。煤化工废水的特性在煤化工产业，废水以高浓度气体清洁废水为中心，含有大量苯酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质。综合废水中CODcr一般约为5000mg/l，氨氮为200500mg/l，废水中包含苯酚、多环芳烃和氮、氧、含硫杂环化合物等，是含不可降解有机化合物的代表性工业废水。废水中的可降解有机物主要是酚化合物和苯化合物。砷、萘、呋喃和唑属于可降解有机化合物。耐降解的有机物主要有砷、咔唑、联苯、三苯等。目前煤化工废水处理技术主要采用生化方法。化学法擅长从废水中去除苯酚和苯酚，但对一些耐降解有机物，如喹啉、吲哚、吡啶、咔唑，处理效果不好，煤化学产业的外部排水CODcr难以达到第一标准。2.工程概述大唐内蒙古多伦煤化工有限公司污水处理站是我国第一个真正实现工业废水“零排放”的污水处理事业。按工艺装置排出的污水按照处理标准全部用于循环水装置、脱水污泥及结晶盐外出。煤化工废水的组成复杂，污染物浓度高，污水的生化性差，生物降解困难，因此含有多种抑制生化反应的有毒有害物质，处理起来很困难。本工程将污水分为重盐污水和低盐污水两类进行处理。新的污水处理厂包括三个系统：(1)低盐污水处理系统；(2)浓盐污水处理系统；(3)蒸发结晶系统。由于低盐污水处理系统启动，试验运行时间最长，浅谈MBR工艺在低盐污水处理系统设计、运行数据、煤化工废水处理中的应用。低盐污水处理系统主要包括甲醇废水、MTP废水、生活污水和污染雨水等。水质，水见表1。表1水质和水表序号水(m3/h)水质(mg/L)PHCODcrSS16696-91000114污水处理工艺简介中国石油集团东北炼油工程有限公司吉林设计研究所利用为低盐系统水质、水状况自行开发的“亚质量预处理膜生物反应器(MBR)深度处理”处理技术处理污水。在污水少、有机污染物浓度高、悬浮物少的甲醇厂污水的情况下，首先进行厌氧处理，有效去除有机污染物，然后将调节球和其他污水混合进行生化处理。浓度高的MTP装置污水的情况下，先进行脱脂处理，脱脂后进入调节台。其他低盐污水最初进行预处理，在游泳池水量调节和水质平衡后，从升降机转移到低盐污水系统，混合预处理的甲醇厂污水、MTP设备污水，然后通过升降机进入MBR系统。MBR水进入臭氧处理池，氧化使污水中的有机污染物进一步分解和分解，污水的生物降解性得到了提高。氧化后污水进入曝气生物滤池进一步去除有机污染物。使最终出水水质符合循环水补充物的水质要求。4.MBR系统流程设计指南4.1MBR系统设计规模MBR系统设计大小为700 m3/h。MBR系统在运行中的水回收率为100%，反冲洗、洗涤等自身用水在不影响整体产量的情况下在系统产量中平衡。4.2MBR流程参数设计设计60个标准膜组件，每个包含6个系列，放置在1单元池中，6个系列可以作为单个集独立运行，也可以并行运行。主要设计参数：单系列加工能力：120 m3/h；单系列膜组件数：10组/套；设计水温：10 30；4.3MBR系统操作控制4.3.1系统过滤水的生产控制系统自动检测设备状态和膜池水位，判断启动条件后，启动吸水泵及其阀门，系统进入水生产程序。在吸水泵吸入管上安装压力变送器，监控膜的transmembrane差压，如果transmembrane差压大，自动控制系统停止水生产程序，进行化学清洗程序。4.3.2系统自动水洗水生产程序在运行6个周期时进行水反冲洗程序(根据运行情况，可以进行周期性调整，或者决定是否需要水反冲洗)。系统水再洗的话，产水程序就会停止。4.3.3系统自动化学反冲洗系统化学反冲洗程序由时间控制。系统化学反冲洗通常使用次氯酸钠和柠檬酸两种药剂。次氯酸钠主要是防止生物污染。柠檬酸主要防止结垢。5.MBR工艺生产状态大唐内蒙古大连煤化新污水处理厂MBR工艺从2012年7月试验运行开始，各工艺单位、主要设备及自动控制系统正常运行，处理后水质指标优于原设计指标，完全符合循环水补充水的水质标准，运行效果见表-2。表2 MBR流程效果表序号设备名称水(m3/h)水质(mg/L)PHCODcrSS1设计成进水6696-910001142设计水6696-920103实际运行出水6707.23从10到205-106.结论在大唐内蒙古多伦煤化工新建污水处理厂，证明了利用MBR工艺处理煤化工废水的可行性，处女效应理想，径流指标与国家再生水回用标准完全一致。煤气化废水生化处理技术分析未分类2015年3月28日生化处理技术1 A/O和A2/O进程A/O工艺是利用多磷微生物生物去除磷的方法。这种方法在有氧条件下，微生物从水中吸收很多磷。通过缺氧状态下释放磷，通过污泥排放系统排出磷，可以实现废水中的脱磷。A/O工艺常与生物膜反应器、生物过滤器、UASB、SBR等一起用于加强废水处理效果。冠峰委等利用A/O生物膜工艺处理煤气废水，实验结果表明，该工艺对CODCr、NH4 -N、BOD5的去除率分别达到92%、93%、99%。A/O流程流如图1所示。图1 A/O流程流随着化学生产过程的持续改善，新煤化工生产过程中废水的水质复杂，污染物浓度高，生物化学性差，A/O过程已经不能有效地分解废水中的有机污染物。因此，在A/O工艺的基础上，A2/O(气氧-氧-氧生物处理)工艺得到了改进，A2/O具有厌氧-缺氧-好氧生物处理效果，具有脱氮除磷功能，可以更好地分解废水中难以分解的有机物。A2/O工序如图2所示。原废水和二次沉淀池逆流的污泥同时进入一次厌氧池，在厌氧池中释放微生物引起的磷，同时摄取废水中的有机污染物。在缺氧条件下，完成反硝化和磷积累过程，为有氧区域的磷吸收创造条件。缺氧池中，反硝化细菌将废水中的有机物用作碳源，将回流混合液还原为氮，去除氮，降低BOD5浓度。混合废水在好氧池中引起硝化、磷吸收和其他反应。13研究(例如Li)表明，A2/O比A/O工艺更有利于总氮的去除，并且可以在酸化阶段生成易于在氧化阶段分解的中间产品。天泽林等利用粉末活性焦强化A2/O工艺处理煤气化废水，停留时间为105h的条件下，CODCr和氨氮去除率分别为97.4%和98.1%，处理效果良好。图2 A2/O流程流(请参阅煤化工废水处理技术发展报告)2 SBR流程sequencing batch reactor，SBR，也称为间歇活性污泥法，是采用间歇曝气法的污水生物处理系统。SBR工艺的最大特点是间歇操作，间歇曝气组将一次沉淀、生物降解、二次沉淀等功能结合在一起，不需要二次沉淀池或污泥回流设备。SBR过程简单，对水质、水变化适应性强，调节和减轻冲击载荷，便于自动控制(见图3)。该技术广泛用于工业废水和国内废水处理，尤其是有毒有机废水处理，是一种高效经济的方法。近年来，根据生物学特性、原水注入方法、废水种类等，专家对SBR工艺进行了改造，开发了膜SBR、厌氧SBR、固定化细胞SBR、连续流动SBR等。利用圆盘喷射曝气技术优化硝化反硝化工艺，实现氨氮去除率高达98%，出水质量浓度低于10 mg/L。中国石化金陵分公司为了对水煤浆气化废水的高级处理中试研究，结果显示，处理后流出CODCr低于60mg/L，氨氮质量浓度低于15 mg/L，总氮浓度低于20 mg/L。泻康等利用“SBR工艺水解酸化池”对河南选煤厂废水的中试研究结果表明，SBR池氨氮、CODCr、色度、挥发酚和氨氮的相对去除率在90%以上，处理效果良好，保证了水质。图3 SBR流程(请参阅煤化工废水处理技术发展报告)3 BioDopp工艺生物摄影工艺是德国Engel Bart 1988年开发的活性污泥水处理工艺。BioDopp工艺是根据好氧活性污泥反应开发的生物净化工艺。微生物集团在水中利用有机物和溶解氧进行同化作用，提供能源的同时，分解废水中的有机物，实现废水净化目的，同时将硝化、反硝化、污泥筛选等多种反应器有机结合，减少安装空间。BioDopp工艺以好氧池末端溶解氧的0.10.3 mg/L控制为特征，对于低溶解氧，控制高污泥质量浓度(812 g/L)，降低空气能耗，为同步反硝化提供最佳条件；使用以生物摄影工艺空气提升技术为动力的高回流比，在水完成的瞬间稀释，减少高浓度污水对微生物的冲击，实现高污水净化率，其结构如图41，3，24，25。河南煤气集团Yima气化厂污水处理原SBR主要工艺BioDopp工艺改造、安装面积和运行成本降低前提下，CODCr、氨氮、总油、总酚去除率98%以上，处理数据见表2；大唐国际多伦煤烯烃项目采用生物摄影工艺处理煤气化废水，流入CODCr从1600mg/L降低到30 mg/L24。张磊等28生物也采用pp生化反应器处理煤气化废水，氨氮和总氮分别达到99.3%、71.5%的去除率。使用BioDopp工艺作为主要处理工艺IMC反应器的辅助设备，处理luqi工艺煤气化冷凝废水、BioDopp池出水CODCr、BOD5、氨氮167mg/L、50mg/L、2m/l比主要处理IMC处理效果高。图4 BioDopp结构图(请参阅煤化工废水处理技术发展报告)表2 BioDopp流程删除效果数据分析(请参阅煤化工废水处理技术发展报告)4 EGSB进程膨胀颗粒污泥床反应器是基于UASB反应器开发的高效第三代生物厌氧反应器，EGSB反应器增加了内部循环部分，加快了反应器内液体上升的速度，促进了颗粒污泥床充分膨胀，促进了污水和微生物之间的完全接触，提高了反应器的传质效果，污水和微生物EGSB反应器具有安装面积小、CODCr去除率高、直径高、避免反应器内死角和短流的生成、高传质效率、高有机负荷耐受性和高有机负荷去除率等优点。图5 EGSB反应器示意图(见煤化工废水处理技术发展报告)目前，EGSB广泛用于酿造、饮料、蒸馏、发酵、造纸、食品等工业废水处理，并逐步扩展到生活污水、化学废水和垃圾填埋场渗滤液等浓缩液废液领域。EGSB反应器具有有机负载耐受性高、高浓度废水处理效果好等优点，低浓度生活污水的回流比调节，净化效果好。油狂热等用EGSB反应器处理煤粉加压气化废水，氧化接触64h时CODCr去除率大于70%，总酚去除率约为80%，其中挥发酚全部去除，表明EGSB反应器具有较好的应用前景。深度处理技术1臭氧氧化法臭氧具有较强的氧化性，通过控制工艺条件，可以产生高氧化度的羟基自由基(OH)，OH对可降解有机物有强的氧化作用，产生二氧化碳、水等无机物，对污水处理中的杀菌、除臭、颜色去除、有机物去除和CODCr减少有很大的效果。臭氧氧化法在废水处理中没有永久残留，氧化性强，反应快，没有二次污染，废水中臭氧容易分解，因此水中溶解氧增加10，36。韩秒等使用生化煤气化废水作为臭氧氧化深度处理试验水，利用O3-MBR结合工艺氧化废水。结果表明臭氧氧化能显着提高废水的生化性。Van Leeuwen等通过实验证明，氰化物和硫氰酸酯的臭氧去除率在95%以上；用于处理活性污泥流出物时，脱色效果优于活性炭10，38；张国道等固定层连续催化氧化处理CODCr的煤气化废水，添加微量臭氧，水处理厂co DCR去除率提高45%，臭氧氧化后BOD5/CODCr从0.04增加到0.25左右，废水的生化性有所改善。臭氧氧化过程的基础设施投资多，能耗高，废水处理成本高，臭氧生成效率低，难以溶于水。臭氧在水处理中使用时会产生消毒副产物。这是臭氧氧化工艺推进的难点，也是该工艺目前研究的热点。2 BAF流程生物反应器(BAF)是20世纪80年代末出现的一种新型污水处理工艺，是一种基于普通生物过滤装置的生物膜反应器。BAF工艺分解废水的原理利用了反应器内填料附着的生物膜的微生物氧化分解、填料和生物膜的吸附阻力、沿水流形成的食物链的分级捕食、生物膜内部微环境以及厌氧部分的脱氮等。BAF工