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预处理+A/O+臭氧氧化+BAF深度处理煤化工废水
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2020-10-04 21:49:30 浏览次数:
作者:王文豪,高健磊,高镜清(郑州大学,河南郑州 450001)

[摘要] 河南某煤化工企业采用分质预处理和多种工艺组合方式深度处理煤化工废水 ,即采用水解酸化+UASB 预处理乙二醇废水,两级破氰技术预处理煤气化废水,经预处理的废水与其他生产废水、生活污水混合后采用 A/O 生化处理;对生化出水、循环排污水和除盐排污水的混合水采用臭氧氧化+曝气生物滤池(BAF)组合工艺深度处理。结果表明,最终出水水质满足《污水综合排放标准》 (GB 8978—1996)的一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级 A 标准。

[关键词] 煤化工废水;预处理;A/O;臭氧氧化;深度处理

随着清洁生产和环保的要求, 新型煤化工发展迅速,煤制油、煤制天然气和煤制乙二醇等被国家发改委确定为重点示范发展项目。 但煤化工项目产生的废水是一种典型的难处理工业废水〔1〕,其废水种类较多,污染物复杂。这就要求煤化工企业在处理废水时,应在充分分析水质水量的基础上,因地制宜选择适宜的处理工艺。 河南某煤化工有限公司以煤为原料生产乙二醇, 建设有年产 20 万 t 乙二醇项目。企业生产采用“羰化、加氢两步间接合成工艺”,即以五环炉生产粗煤气,经变换、酸脱、深冷分离出一氧化碳与氢气, 再通过羰化、 加氢两步间接合成乙二醇。 该项目产生的废水种类较多,且成分复杂,处理难度高。为此,企业污水站选择分质预处理和多种工艺灵活组合的方式对废水进行处理〔2〕,取得了较好的处理效果。

1 废水水质和水量

污水处理系统来水主要有以下 4 种:(1)煤气化装置煤气化合成气洗涤过程中产生的含氰废水(以下简称“煤气化废水”);(2)乙二醇装置产生的含高COD 废水(以下简称“乙二醇废水”)〔3〕;(3)其他生产废水及生活污水;(4)厂区循环冷却系统排污水和除盐水站排污水。 各部分废水水质和水量见表 1。由于该项目的特殊性,废水排放要求较严格,排出水水质标准见表 2。

2 工艺流程

工程工艺流程选择时考虑了以下因素:(1)废水种类较多,直接混合处理难度大,成本高。 煤气化废水含有有毒的 CN-污染物, 乙二醇废水 COD 较高,为保证后续单元的处理效果, 对这两种废水进行分质预处理。(2)煤气化废水、乙二醇废水、其他生产废水和生活污水综合后废水水量较大, 约 220 m3/h,COD较高 ,约 1 000 mg/L,需采用 厌氧 、好氧联合处理技术。 (3)由于排放标准严格,后续需要进行深度处理。考虑到循环排污水和除盐水无机盐含量高,约2 000 mg/L,为减少无机盐对 A/O 生化系统的影响,将该部分废水纳入深度处理系统。 根据废水的水质和水量,最终确定 采 用 “预 处 理+A/O+臭 氧 氧 化+BAF”工艺处理废水,工艺流程如图 1 所示。乙二醇废水中污染物浓度高,B/C 为 0.4~0.6,废水可生化性较好,适合生化法处理〔4〕。 采用水解酸化+UASB 工艺对其进行处理,将污染物降低至一定水平后,再进入综合调节池。考虑到后续综合处理系统对总氮处理的承受能力, 本单元将水解酸化后废水进行预沉淀, 通过沉淀后污泥回流去除废水中一部分硝态氮;初沉淀后废水进入 UASB 去除大部分2 工艺流程工程工艺流程选择时考虑了以下因素:(1)废水种类较多,直接混合处理难度大,成本高。 煤气化废水含有有毒的 CN-污染物, 乙二醇废水 COD 较高,为保证后续单元的处理效果, 对这两种废水进行分质预处理。(2)煤气化废水、乙二醇废水、其他生产废水和生活污水综合后废水水量较大, 约 220 m3/h,COD较高 ,约 1 000 mg/L,需采用 厌氧 、好氧联合处理技术。 (3)由于排放标准严格,后续需要进行深度处理。考虑到循环排污水和除盐水无机盐含量高,约2 000 mg/L,为减少无机盐对 A/O 生化系统的影响,将该部分废水纳入深度处理系统。 根据废水的水质和水量,最终确定 采 用 “预 处 理+A/O+臭 氧 氧 化+BAF”工艺处理废水,工艺流程如图 1 所示。乙二醇废水中污染物浓度高,B/C 为 0.4~0.6,废水可生化性较好,适合生化法处理〔4〕。 采用水解酸化+UASB 工艺对其进行处理,将污染物降低至一定水平后,再进入综合调节池。考虑到后续综合处理系统对总氮处理的承受能力, 本单元将水解酸化后废水进行预沉淀, 通过沉淀后污泥回流去除废水中一部分硝态氮;初沉淀后废水进入 UASB 去除大部分综合处理系统主要采用浅层溶气气浮+A/O 生化处理工艺,系统设综合调节池、溶气气浮装置、A/O 生化处理系统。 在综合调节池中,各股废水水质和水量得到调节,保证了后续处理的连续性和稳定性。A/O 工艺以传统的好氧活性污泥法为依托, 前置缺氧池。 在好氧池中,有机物被微生物降解,有机氮被氨化继而被硝化,完成硝化作用;在缺氧池中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源, 将回流混合液中带入的大量硝态氮还原为氮气,完成脱氮功能。二沉池采用辐流式沉淀池,中进周出,污泥采用带式脱水机脱水,分离后的清水进入深度处理系统。深度处理系统主要单元有调节池、机械澄清池、臭氧高级氧化池、生物滤池等。 调节池汇集 A/O 生化出水、 厂区冷却循环系统排污水和除盐水站排污水进行水质水量调节。 机械澄清池中通过投加消石灰和 PAM 絮凝剂,去除部分悬浮物及胶体,降低水的碱度、硬度,并去除部分溶解性有机物。 接着废水再经臭氧氧化, 将难降解的有机物氧化成小分子有机物,提高废水的可生化性,保证后续生物处理的正常运行〔6〕。 最后经过 BAF 处理,出水达标排放。

3 主要构筑物与设备

(1)乙二醇废水预处理系 统 。 ①水解酸 化池 ,1 座,半地上式钢混结构,14 m×8 m×6 m,超高 0.5 m,水力停留时间 8.8 h;主要设备:出水泵 2 台,水解混合泵 4 台,超声波液位计 1 台。②UASB,4 座,半地上式钢混结构,10 m×15 m×8 m,超高 0.5 m,总有效池容 4 500 m3, 水力停留时间 61.7 h,COD 容积负荷 5kg/(m 3·d);主要设备:布水设备 1 套,排泥装置 1 套,三相分离器 4 套。(2)煤气化废水预处理系统。 ①调节池,1 座,半地上式钢混结构,11.5 m×8 m×6 m,超高 0.5 m,总有效容积 500 m3,水力停留时间 10 h;主要设备:曝气搅拌装置 1 套,出水泵 1 台,罗茨鼓风机 2 台(1 用 1备)。 ②一级破氰池,1 座,半地上式钢混结构,2.5 m×2.5 m×6.0 m,超高 0.5 m,水力停 留时间 0.5 h;主要设备: 桨式搅拌机 1 台,p H/ORP 电位在线检测仪 1台。 ③二级破氰池,1 座, 半地上式钢混结构,2.5 m×3.0 m×6.0 m,超高 0.5 m,水力停留时间 0.67~0.83 h;主要设备:桨式搅拌机 1 台,pH/ORP 电位在线检测仪 1 台。(3)综合调节池。 综合调节池 1 座,半地上式钢混结构,10 m×20 m×7 m,总有效容积 1 300 m3,水力停留时间 3.15 h。 主要设备:输送泵 2 台,超声波液位计 1台,出水电磁流量计 1 台。(4)浅层气浮装置。 浅层气浮装置1 套,钢混框架结构,D10.0m×0.8 m,总有效容积 40 m3,水力停留时间0.27 h。 主要设备:回流泵 1 台,空气压缩机 1 台,高压溶气罐 1 台,管道混合器 1 台。(5)A/O 反应池。 A/O 反应池半地上式钢混结构,30 m×54 m×7.0 m。 A 池:30 m×14 m×7.0 m,总有效容积2 730 m 3;O 池:30 m×40 m×7.0 m,总有效容积 7 800 m3。主要设备:罗茨鼓风机 4 台(3 用 1 备),电磁流量计2 台,溶解氧传感器 4 台,pH/ORP 传感器 2 台。(6)二沉池 。 二 沉池 2 座 ,钢筋混 凝土结构 ,D 12 m×5.0 m,超高 0.4 m,表面负荷 0.88 m3/(m2·h),产泥量 680 kg/d(80%含水率)。 主要设备:排污及污泥回流泵 2 台 (1 用 1 备), 全桥式周边传动吸泥机 2台,出水泵 2 台。(7)污泥浓缩池。 污泥浓缩池 1 座,半地上钢混结构,D 8 m×5.5 m,超高 0.5 m,污泥量 236 m3/d,浓缩时间 20 h。 主要设备:污泥浓缩机 1 台。(8)深度处理系统。 ①回用水调节池,1 座,地下钢混结构,15 m×15 m×6 m,超 高 0.5 m,有 效 容 积1 230 m 3,停留时间 3.1 h;主 要 设 备 :提升泵 3 台 (2用 1 备),超声波液位计 1 台,曝气搅拌设备 1 套。②机械搅拌澄清池,2 座,地下钢混结构,直径12 m,池深 5.5 m,产泥量 2 000 kg/d(80%含水率);主要设备:搅拌机 2 台,轴套式中心传动刮吸泥机 2 台,污泥排出泵 2 台,出水泵 2 台。 ③臭氧接触池,1 座,钢筋混凝土结构,15 m×7 m×6 m,超高 0.5 m,停留时间 0.9 h;主要设备:臭氧发生器 2 台,曝气盘 150 个,臭氧尾气破坏器 2 套。 ④曝气生物滤池,1 座,钢筋混凝土结构,15 m×12 m×6.5 m,专用滤头布水系统,填料采用粒径 3~5 mm 轻质球形陶粒,填料高度 4 m,水力负荷4 m 3/(m 2·h),停留时间 1.5 h,气水联合反冲洗;主要设备: 防堵长柄滤头 7 350 套, 滤池专用滤板 160块,单孔膜曝气器 5 400 套,曝气风机 2 台(1 用 1备,备用风机用于反洗曝气)。

4 工程运行情况分析

该工程建设完成后经调试, 目前已经运行约半年,出水水质基本稳定,各工段水质情况见表 3。由表 3 可知,最终处理出水水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级 A标准。在实际调试运行过程中, 因受车间产能波动和季节影响, 车间其余废水和循环排污水排放量波动很大,最高时分别高出平均排水量的 20%、25%。 在实际运行中发现,水量波动对 A/O 池出水有一定影响,出水 COD 高达 100 mg/L,但对深度处理系统出水影响不大,深度处理出水 COD 稳定在 40 mg/L 左右。 BAF 去除有机物不仅依赖于生物氧化,还存在显著的生物吸附和过滤作用, 不仅可去除粒径较大的污染物,还可吸附去除一些可生化性不强的物质。废水经臭氧氧化后,可生化性明显提高,再经 BAF 处理,污染物得到很好的去除。


5 结论

(1)采用多段预处理+A/O+臭氧氧化+BAF 工艺处理煤化工综合废水,可使出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级 A 标准。
(2)对乙二醇废水采用水解酸化+UASB 工艺进行预处理,可有效降低后续生化处理单元负荷;对煤气化废水采用两级破氰技术进行预处理, 可有效减少有毒污染物对后续生化处理微生物的抑制作用。
(3)由于该工程的特殊性,生产废水排放要求较高,针对不同工段的废水,在分析主要污染物、生物毒性、可生化性等基础上,将提高废水可生化性处理单元与核心生化单元进行灵活、多级组合,充分发挥了各处理单元的协同作用。 该工程可为煤化工企业废水在高排放标准下处理方法的选择提供一些实际参考。