關于提高煤化工污水生化系統處理效率的探討

張芮(遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司, 遼寧 阜新 123000)

關于提高煤化工污水生化系統處理效率的探討

張芮(遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司, 遼寧 阜新 123000)

隨著科學技術的不斷發展，人們對煤炭資源的開發利用也在不斷增長。煤化工項目的發展對我國戰略儲備具有深遠意義，但是如何處理煤化工生產過程中所產生的化工污水是當前困擾人們的最大問題，如果將未處理的污水直接排放到地表水體中去勢必會破壞生態水資源。因此，有必要通過技術措施提高煤化工行業生化污水處理效率來保護生態環境。

煤化工污水;生化系統處理效率;研究

0 引言

煤化工產業的發展不僅需要考慮煤炭資源、煤炭的轉化技術、經濟效益等問題，同時還需要考慮到水資源的利用以及化工污水的排放問題。水資源的利用以及污水處理的效果將直接影響企業的經濟效益、運行負荷，以及運行安全。雖然說煤化工產業的發展對我國的發展具有重要意義，但是不能以犧牲環境為代價，否則會帶來更為嚴重的后果。在探討如何提高煤化工污水生化系統處理效率的問題上，需要一個嚴謹的思路，提出有效的措施加以解決。

1 煤氣化污水的水質特征

本文以污水“零”排放的某煤化工企業為例，該煤化工企業采用碎煤加壓氣化工藝，由于碎煤加壓氣化工藝的爐型特點、反應溫度以及采用的煤種特點使得氣化廢水中含有大量單元酚、多元酚，以及少量苯屬烴、萘、蒽、噻吩、吡啶等難降解有毒、有害物質有機物。煤氣化廢水經煤氣水分離和酚氨回收單元，分離出焦油、粗粉和氨水后，綜合廢水中CODcr一般在3000～5000mg/L左右、氨氮在200～500mg/L，是典型的含有毒、難降解的有機化合物的工業廢水。廢水主要污染物濃度如下：

表1 廢水水質 單位：mg/L

該廢水經一系列處理后，出水擬作為工藝循環水系統的補充水使用，出水水質滿足《中華人民共和國化工行業標準》HG/T3923-2007的《循環冷卻水用再生水水質標準》要求。

表2 出水水質 單位：mg/L

續表2

由于煤氣化裝置廢水中污染物濃度高，可生化性差，而裝置出水水質要求較高，為確保污水處理裝置的有效運行，提高污水生化系統處理效率，通過一系列論證，本項目污水處理中生化處理工段擬采用“水解酸化+多級A/O生化+接觸氧化”處理工藝。

2 生化系統處理工藝關鍵點分析

2.1 高濃度難生化有機物廢水

根據提供的廢水水質進行綜合分析，廢水的有機物濃度高，氣化廢水的COD為3000mg/L～5000mg/L，屬高濃度有機污水。而廢水的BOD5/COD小于0.3，因此該廢水屬高濃度較難生化的有機污水。根據這一分析特點應首先采用厭氧水解酸化工藝來提高該廢水的可生化性。

2.2 有毒難降解有機物

碎煤加壓氣化廢水中大量單元酚、多元酚及少量苯屬烴、萘、蒽、等難降解有毒有害物質有機物，這些有機物降解難度較大，其中部分有機物還具有一定的毒性。通常條件下這些物質的抗氧化性較強，而好氧生物處理是一種生物氧化過程，因此對這些物質的開環和降解都有一定難度。廢水中的這些有毒或有抑制物質，如果不進行必要的處理將使處理系統中的微生物受到抑制，從而無法正常運行，因此在處理工藝選擇中應考慮必要的措施，將生化處理進水中有毒、有害污染物的濃度控制在對生物無影響的范圍之內。

2.3 高氨氮濃度

碎煤加壓氣化綜合廢水的總氮濃度在200mg/L左右，采用生物處理廢水中的氮類污染物一般首先將其轉化為氨氮。根

據廢水的這一特點，應采用硝化能力和反硝化能力均很強的處理工藝。

通過反硝化是恢復堿度和控制pH值的有效方法，但如何提高反硝化的效率是成敗的關鍵，溫度和C:N的控制又是控制反硝化效率的關鍵，如果控制不好，系統也難于正常運行。

3 提高煤化工污水生化系統處理效率的措施

3.1 采用水解酸化工藝

廢氣化廢水經預處理工段后的綜合廢水進入水解酸化池進行厭氧反應，去除COD和改善廢水的可生化性，厭氧過程對于濃度較高的有機廢水，可以將廢水中的芳烴類有機質所帶的苯、萘、蒽醌等環打開，提高難降解有機物的好氧生物降解性能，為后續的好氧生物處理創造良好條件。厭氧過程分為四個階段：水解階段、酸化階段、酸性衰退階段及甲烷化階段。水解階段是將大分子不溶性復雜有機物在細胞胞外酶的作用下，水解成小分子溶解性高級脂肪酸(醇類、醛類、酮類等)，然后滲入細胞內；酸化階段是將水解發酵階段的產物降解為簡單脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸等)并脫氫，提高廢水可生化性。水解酸化池把反應控制在第二階段完成之前，水力停留時間短，效率高，同時提高了污水的可生化性。水解酸化池中裝填彈性填料，填料布置密度相對增加，使池內生物量大于15g/L，池底設置布水管線，采取上流式布水方式，使污水在池內均勻、充分的與微生物接觸，提高生化效率。

3.2 采用增投生物增效劑

煤化工污水中存在著很多的活性微生物，沒有處理的污水一旦排放到大自然中這些活性的微生物就會在大自然的環境中大量的繁衍，因此，在污水中降解掉這些微生物是處理的第一步。在煤化工污水中投加微生物增效劑能夠有效的達到目的，主要是因為微生物增加劑中含有一些菌株，這些菌株的存在能夠分解脂肪酸、碳氫化合物、表面活性劑和一些不易分解的有機物等，在煤化工污水中存在的活性微生物能夠有效的被微生物增加劑給分解掉從而提高污水處理效率。其中去氨氮生物增效劑能夠非常有效的去除污水中的氨氮。

在該項目中，我們發現煤化工污水中存在很高濃度的氨氮化合物，在煤化工污水中加入氨氮生物增效劑能夠將氨氮去除掉99%，但是當硝化細菌受到破壞時，這個氨氮的去除率就成直線下降，因此，在去除氨氮時需要保證硝化細菌不受到刺激，這個時候可以在污水中增加生物增效劑，將分離出來的氨氮迅速的去除掉。

3.3 采用多級A/O生化工藝

煤制氣裝置的生產廢水COD較高，且生化性差。用普通活性污泥法處理，即使延長廢水在好氧池中的停留時間，也很難滿足處理要求。單級A/O法對氨氮有較好的去除效果，難以使出水COD達到要求。目前有較多的煤化工廠采用SBR工藝，但該方法操作相對復雜，沒有大規模污水處理的先例。根據褐煤加壓氣化廢水的特點，并結合國內焦化類廢水處理的先進經驗，確定生化處理應采用多級A/O生物脫碳和脫氮處理工藝。

水解酸化池出水送入多級A/O生化池進行多級的厭氧－好氧、反硝化－硝化處理。生化脫氮途徑之一主要依靠硝化——反硝化兩大類菌種。硝化菌屬專性自養型，它利用氨氮轉化過程中釋放的能量作為自身新陳代謝的能源。在反應過程中氧化1kg氨氮約消耗4.6kg氧，同時消耗約7.14kg碳酸鈣堿度。硝化并沒有去除氮，而是使之轉變為硝態氮，減少了它的需氧量，氮的最終去除要通過反硝化過程完成。反硝化菌種大部分為兼性異氧菌，在無分子態溶解氧存在時，利用硝酸鹽和亞硝酸鹽被還原過程產生的能量做為能量來源。反硝化時，每還原1kg硝態氮成氮氣，理論上可回收3.57kg堿度，其中硝化液回流進行反硝化，這樣可以利用原污水中的有機物做為反硝化的電子供體，同時可提供部分堿度，抵消硝化段的部分堿度消耗。

3.4 采用接觸氧化工藝

多級A/O處理工序出水中COD濃度575mg/L，BOD5濃度105mg/L，其中有相當一部分是難降解的有機物，繼續采用活性污泥法處理效果不好，采用接觸氧化法處理。接觸氧化池填料中的生物膜上的微生物數目多，種類豐富，降解那些難降解有機物的微生物可以生存下來，促進了生化段出水水質的提高，此外，由于原生動物的旺盛繁殖，使出水中活性菌數、懸浮固體、COD、有機物氮等都下降。

4 結語

通過上述的分析，我們了解了煤化工污水生化處理工藝。在充分了解煤化工污水水質特點的基礎上，有針對性的提出相關措施來提高污水生化系統的處理效率。將煤化工污水經過處理之后再重新利用，不僅可以減少生化污水對自然環境的破壞，同時還能減少水資源的浪費，為社會經濟和環境保護的協調發展做出努力，為人們提供安靜舒適的生活環境。

[1]劉景明,王德安.污水處理工藝[M].北京：化學工業出版社，2004．

[2]莊會東.混凝-SBR工藝處理煤氣化廢水的生產試驗性研究[D].南京：南京理工大學，2012．

[3]王鳳玲.缺水地區煤化工項目污水用于荒地澆灌的可行性及關注點探討[Z].內蒙古：內蒙古環境保護，2006年12月．

[4]張志峰，孟少卿.污水處理節能降耗問答[M].北京：化學工業出版社，2013,2．

[5]何鋒.煤化工廢水的來源與特點及其相應的處理技術探究.科技世界，2012,8(23):320-322.

[6]任源.焦化廢水水質組成及其環境學與生物學特性分析.環境科學學報，2012,27(7):1094-1110.