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“强化预处理+ 改良生化”工艺处理 煤化工废水的工程设计
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2019-12-03 15:32:41 浏览次数:

  摘要: 煤化工废水具有可生化性差、高盐、含微生物抑制剂、水质复杂的特点,给后续的生化处理造成了困难. 某工程针对煤化工废水的特性,采用“强化预处理+ 改良生化”工艺处理煤化工废水,系统调试并投入运行后处理的废水ρ( CODCr) ≤150 mg /L、ρ( NH3 - N) ≤9 mg /L、ρ( TN) ≤20 mg /L、ρ( SS) ≤20 mg /L,各主要出水指标均达到GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》中新建企业间接向环境水体排放的要求,出水水质优于工业园区污水处理厂接管标准,达到了设计标准.结合工程实践,总结以“强化预处理+ 改良生化”工艺为核心的工程设计、调试运行经验,可为煤化工废水处理工程的新建、改造设计提供参考.

  关键词: 煤化工废水; 强化预处理; 改良生化处理技术

  煤化工废水中的焦化废水及煤化工深加工废水具有浓度高、可生化性差、水质复杂且变化大等特点,一般含盐量较高,部分生产废水中含微生物抑制剂. 常用的处理工艺有初级处理、生化处理、多效蒸发结晶脱盐、膜分离等[1 - 4]. 作为废水处理系统主体工段的生化处理单元分为多种工艺途径,如A/O、UASB、SBR、MBR、MBBR、BAF、固定床、流化床及组合生化处理等[5 - 7]. 目前的主要问题是常规处理工艺不能快速培养适应煤化工废水水质的高效微生物,也不能通过有效截留驯化、培养优势菌种,从而导致常规废水处理系统的处理效率难以提高. 本研究结合煤化工废水处理工程实例,提出了一种“强化预处理+ 改良生化”的处理工艺,出水经处理后达到了工业园区污水处理厂的接管标准.

  1 工程概况

  1. 1 设计水量

  某化工有限公司拟以己二酸、聚甲醛等化工新材料项目为主体,建设具有循环经济和产业链延伸特色的现代化化工园区. 项目排放废水总量为220 m3 /h,废水处理系统设计规模为220 m3 /h. 废水处理系统考虑与现有焦化工厂生产废水处理系统互为备用,要求废水处理系统出水达到项目所在地工业园区污水处理厂接管标准. 现有焦化工厂生产废水处理系统主要通过“调节池—A/O—二沉池—混凝沉淀池”的工艺处理生产废水,但存在优势菌种培养不起来、运行不稳定的问题.

  1. 2 原水水质

  本工程需要处理的废水主要来自己二酸车间和聚甲醛车间的生产排水,工程设计考虑兼顾处理焦化工厂排放的生产废水,废水水质如表1 所示.

  1. 3 设计出水水质

  结合项目环评要求和GB 8978—1996《污水综合排放标准》[8]中的三级排放标准的相关规定,废水经处理后出水水质需要满足的指标见表2.

  1. 4 水质分析

  本项目废水来自不同生产工段,废水成分复杂,主要有以下几种:

  ( 1) 己二酸废水

  己二酸废水是以有机物为主的高含盐废水,其中ρ( NaNO3) 为800 mg /L、ρ( CODCr) 为985 mg /L、己二酸微量. 主要的污染物是硝酸盐和有机物,可通过好氧反应去除有机物,通过反硝化方式除氮,但是此种废水利用反硝化方式除氮需要补充大量的碳源.

  ( 2) 环己醇废水

  环己醇废水属于可生化性较好的废水,其平均ρ( CODCr) 为702 mg /L、pH 值为6. 0 ~ 8. 5、ρ( SS) 为220 mg /L、有微量Zn 化合物. 主要污染物是有机物和悬浮物,去除措施是生化处理和絮凝沉淀.

  ( 3) 环己酮废水

  环己酮废水属于高浓度、难生化降解的碱性有机废水,ρ( CODCr) 为6 670 mg /L,主要成分为环己酮,另含有少量环己烷、环己醇等环碳链化合物,一般好氧生物降解能力较差. 主要污染物是难降解的有机物,需要经过水解酸化等预处理后,再进入好氧生化处理系统,通过特别培养驯化的高效微生物在好氧状态下分解去除.

  ( 4) 聚甲醛废水

  聚甲醛废水主要来源于甲醛回收塔、吸收塔,含甲醛、甲醇、苯、甲醇聚合物,其中甲醛为杀菌剂,对生物有毒杀作用. 主要的污染物是有毒性的甲醛和苯类,可通过培养驯化的高效微生物结合控制水量的途径去除.

  ( 5) 地面冲洗水及生活污水

  此类废水浓度低,主要的污染物是有机物、悬浮物,去除的方式是生化和物化.

  ( 6) 焦化工厂生产废水

  焦化废水是炼焦、制气及焦化产品回收过程中产生的废水,其污染物组成复杂、浓度高、毒性大. 废水主要包括蒸氨废水、甲醇生产废水、炼焦废水、备煤筛焦废水、检化验废水等. 焦化废水中主要含有氨、氰化物、硫氢根等无机物,还有酚、苯、萘、吡啶、喹啉、蒽和其他芳香与稠环芳烃化合物及煤焦油类物质,属于高浓度、难降解的有机废水,直接生化效果不好. 主要的污染物是有机物、氨氮、悬浮物、油类等物质,主要的去除方式有隔油、气浮、厌氧、缺氧、好氧等.

  1. 5 工艺设计

  通过废水水质分析可知,本项目废水具有浓度高、可生化性差、水质复杂、变化大等特点,部分生产废水中含微生物抑制剂. 废水处理工艺设计考虑通过两方面实现废水处理系统的高效运行,一是选用适当的预处理工艺,降低生物抑制类物质和冲击负荷对系统的影响,二是通过改良生化工艺引入高效微生物,并有效截留、驯化、培养优势菌种,以提高废水处理系统的处理效率. 本工程废水处理系统分为三个部分: 强化预处理单元、改良生化处理单元、污泥处理单元.

  强化预处理单元和改良生化处理单元是整个系统处理废水的核心,有机物、酚、硝基氮的去除是难点,本工程采用“强化预处理+ 改良生化”处理技术,以保证废水处理系统高效、稳定运行,具体工艺流程见图1.

  1. 6 主要建( 构) 筑物及参数

  1. 6. 1 主要建( 构) 筑物( 见表3)

  1. 6. 2 强化预处理技术

  ( 1) 水质水量的调节

  废水来水不均匀程度较高,为避免水质水量的波动对处理系统产生不良影响,需要设置足够容量的调节设施.

  ( 2) 事故水收集

  生产初期废水排放不规律,水质水量和生产过程检修事故排放水及初期雨水水质水量变化较大. 为防止对后续处理有干扰,经事故池均质后,小水量提升到均质调节池.

  ( 3) 强化预处理

  本工程混合污水中含有一定浓度的氰化物与硫化物,通过预曝气结合引入高效菌种的方式进行部分去除,以降低污染物浓度,减少其对微生物的危害.

  1. 6. 3 改良生化处理技术

  改良生化处理技术包括两个主核心部分: 折板反应器和高效菌种. 折板反应器应用于缺氧段、一段好氧及二段好氧单元. 在调试、运行过程中,适应废水水质的微生物活性高、沉降性好,通过折板反应器将这部分微生物截留下来进一步驯化、繁殖; 不适应废水水质的微生物在废水中受到抑制,活性下降,沉降性变差,通过折板反应器将此类微生物分离出去,并经二沉池以剩余污泥的形式去除.

  改良生化处理技术是化工废水生化处理强化技术的一种,相对于其他废水生化处理技术,如生物膜法、活性污泥法等,改良生化处理工艺所采用的高效微生物是由多种经过筛选、驯化的微生物所构成的分解有机物的生物链,大多数为兼氧菌. 将其接种至反应器内,利用多种不同的菌群,分解不同的污染物,使反应器内的菌群互相依赖形成特殊的分解链,使废水中的有害物质得以转化与分解,以达到废水处理的目的. 改良生化处理技术与常规生化处理技术相比主要有两点优势,一是选用比较有针对性的微生物处理难降解工业废水,生物活性及处理效率较高,二是通过引入折板反应器,使得活性较高的微生物可以较好地保留在生化处理单元内,而活性较差的微生物则通过筛选被排出生化处理单元,可实现优势菌种的循环使用和劣势菌种的自然淘汰.