多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝廢水處理裝置運行總結

陳 誠，傅少林，陸建芳，黃曉秋

(江蘇華昌化工股份有限公司 江蘇張家港 215634)

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多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝廢水處理裝置運行總結

陳 誠，傅少林，陸建芳，黃曉秋

(江蘇華昌化工股份有限公司 江蘇張家港 215634)

為了處理多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化裝置產生的廢水，配套建設以改良型間歇式生物脫氮活性污泥法(A/SBR+EM)為核心技術的廢水處理裝置，詳細介紹了氣化廢水處理工藝流程及工藝特點。通過1年多的實際運行，廢水處理裝置出水水質非常穩定，處理后的廢水可全部回用于內部循環水系統。

水煤漿加壓氣化 廢水處理 運行總結

1 廢水處理裝置基本概況

江蘇華昌化工股份有限公司(以下簡稱華昌公司)原料結構調整一期項目產品為100 kt/a合成氨和110 kt/a丁辛醇，氣化裝置采用多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝，建設了2臺氣化爐(1開1備)，單爐日投煤量為1 800 t，設計操作壓力為6.5 MPa，有效氣(CO+H2)產量110 000 m3/h(標態)。廢水處理裝置是與氣化裝置相配套的設施，采用徐州水處理研究所以改良型間歇式生物脫氮活性污泥法(A/SBR+EM)為核心技術的處理工藝，專門收集處理氣化裝置產生的廢水，經處理后的廢水再經離子交換脫鹽后用作循環水系統的補充水，設計廢水處理量為50 m3/h。該廢水處理裝置始建于2014年3月，2015年3月進行調試運行，2015年4月達到設計處理能力并投入正常運行。廢水處理裝置設計進水水質為NH3- N≤300 mg/L，COD≤400 mg/L，Cl-≤450 mg/L；設計生化出水水質為總氮≤30 mg/L，NH3- N≤15 mg/L，COD≤50 mg/L；設計回用系統出水水質為Cl-≤50 mg/L。廢水處理裝置實際運行情況見表1。

2 廢水處理工藝流程

2.1 工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1所示。來自氣化裝置的廢水經管道、流量計、格柵池后溢流進入調節池，通過內設的潛水推流器進行攪拌以均勻水質，并根據水質情況投加營養液(甲醇)；調節池水質超標時，可利用生產用水或機械過濾器反洗排水，對池內水質進行稀釋處理。調節池內廢水經分析達到生化系統進水水質要求后，由提升泵提升并經流量計進入生化系統進行生化處理。調節池內廢水首先進入反硝化池(A池)進行推流反硝化，然后進入SBR池進行序批式反硝化、硝化反應，使廢水在活性污泥的作用下去除其中的NH3- N，COD及其他微量的氰化物、硫化物等污染物質。廢水經上述步驟后靜止沉降1 h，然后由潷水器將上清液排入緩沖池，通過緩沖池提升泵提升至生物過濾器以濾除清液中剩余的活性污泥和雜質，再經多介質過濾器過濾以進一步去除清液中的雜質。過濾后的清液進入原水箱，通過原水泵將清液加壓送至離子交換器以去除水中的鹽類，再由淺除鹽水箱收集，通過淺除鹽水泵送至循環水系統用作冷卻水補水，即可實現中水回用。

表1 廢水處理裝置實際運行情況

日期進水流量/(m3·h-1)NH3-N/(mg·L-1)COD/(mg·L-1)SBR池NH3-N/(mg·L-1)COD/(mg·L-1)污泥沉降比/%污泥濃度/(g·L-1)2015-05-18503294032.86464未檢測2015-06-21503153802.88047未檢測2015-07-14483404482.83945未檢測2015-08-07523165482.878854.992015-09-11513104412.858553.882015-10-23492818547.089804.192015-12-19512856558.487513.162016-01-10502455382.882584.092016-02-24522074412.869633.55

圖1 廢水處理工藝流程

2.2 預處理部分

來自氣化裝置的廢水溫度一般在50 ℃左右，不能滿足生化系統對水溫的要求，為此配置1套150 m3/h機械通風冷卻塔對廢水進行降溫冷卻；在環境溫度為20 ℃時，進出冷卻塔的溫差可達15 ℃左右。由于廢水中可能含有黑煤灰，故設置了調節池并安裝了潛水推流器，以防止黑煤灰沉積進而堵塞提升泵進口管道。

2.3 生化處理部分

表2 生化處理部分構筑物尺寸規格

構筑物單池尺寸/m表面積/m2有效容積/m3數量/座調節池22.0×7.0×3.51545081緩沖池22.0×8.0×3.51765801A池11.0×11.0×6.51217262SBR池32.0×11.0×6.535221122化堿池3.5×3.0×3.510331甲醇池3.5×3.0×3.510331

2.3.1 推流反硝化

2.3.2 曝氣硝化

開啟羅茨風機，根據SBR池在線溶解氧儀測定數據，通過變頻調速旋鈕調節羅茨風機轉速，硝化時間為7 h。去除1 kg NH3- N需要4 kg純堿，系統滿負荷運行可處理NH3- N 360 kg/d，耗純堿量約為1.5 t/d。SBR池排水時堿度控制在200～500 mg/L，堿度過低則達不到硝化反應要求，而過高會增加回用部分負荷并縮短樹脂運行時間。

2.3.3 靜沉

停羅茨風機、潛水推流器和內回流泵，靜沉時間為1 h。靜沉1 h后，應確保上層水是清澈的，否則禁止排水。

2.3.4 排水

通過電動葫蘆控制潷水器升降至排水水位，將SBR池上清液排出至緩沖池，排水時間為1 h。由于緩沖池設計容積等于1個周期的排水量，所以排水前必須將緩沖池液位降至最低，以確保緩沖池不出現滿溢。如果排水前緩沖池液位過高，將導致SBR池上清液不能充分排盡，會影響下一周期SBR池的正常運行，導致SBR池液位過高，甚至高出潷水器溢流口而引起污泥流失。

2.4 中水回用部分

表3 離子交換器規格參數

項目外形尺寸/mm材質單床裝填量/t數量/臺A床Φ2500鋼襯膠102B床Φ2500鋼襯膠102C床Φ3200鋼襯膠101

表4 經離子交換處理后的出水水質

日期Cl-含量/(mg·L-1)電導率/(μS·cm-1)pH2015-07-193.5324.42015-08-0710.6444.32015-09-257.1224.62015-10-2210.6394.52016-01-177.1244.92016-01-237.1194.8

2.5 污泥的處理

廢水處理過程中產生的污泥集中送至污泥處理系統。污泥處理系統的處理技術及組合工藝流程較多，經比較，采用了污泥濃縮后機械脫水的處理方法，脫水機械采用板框壓濾機，濾板數量為37片，實際過濾面積為30 m2。污泥經濃縮脫水后進行干化處理，產出的干泥外運。

3 A/SBR+EM工藝特點

短程硝化工藝匹配新型生化組合池A/SBR是一種強強組合工藝，具有投資省、占地面積小、運行費用低、出水水質好、耐負荷沖擊等優點。

(1)與常規除氨工藝相比，可節省有機碳、純堿和O2用量分別為40%，20%和25%，少產污泥50%，減少投資費用20%～30%，處理費用下降1/3。

(2)A/SBR組合將A池(反硝化)前置，利用進水中的COD進行同步反硝化反應，以彌補氣化廢水中COD含量的不足，反硝化效果好，可降低耗氧量；同時，副產堿度，硝化除氨耗堿量可下降20%。

(3)SBR工藝為序批式運行，靜置、排水、推流、曝氣在同一池內完成，省去二沉池和污泥外循環，投資較省；由于SBR工藝對進水有幾十倍的“稀釋”能力，故抗負荷沖擊強，即使進水NH3- N濃度短時間內突然升高，只需適當延長曝氣時間，一般不會影響SBR池的處理效果。

(4)只要改變各工序的運行時間，出水水質就會發生相應變化，故出水水質調整空間較大。

(5)由于采用了序批式運行方式，易于實現自動控制和操作自動化，節省人力、物力，處理效果穩定。

4 運行經驗總結

(1)與國內同行業的廢水處理裝置相比，華昌公司率先采用改良型A/SBR工藝，將A/O工藝與SBR工藝有機結合，利用前置反硝化來減少純堿投加量并降低出水總氮含量，同時又發揮了SBR工藝減少污泥產生量和縮小池容的優勢，值得推廣。

(2)該工藝在開車調試時，采用投加有效菌群并利用華昌公司2 000 m3/d生物脫氮污水處理裝置產生的剩余污泥作為接種污泥，大大縮短了污泥培養馴化時間。從2015年3月23日至4月21日，歷時不足1個月，生化系統便達到了設計處理能力。

(3)在實際運行過程中，應嚴格控制來自氣化裝置的廢水中NH3- N含量不超400 mg/L，否則會影響生化處理部分的營養平衡和污泥活性。來自氣化裝置的廢水中不得帶有黑煤灰，否則會逐漸堵塞曝氣頭，將迫使生化處理部分停車檢修。

(4)來自氣化裝置的廢水溫度普遍較高，一般在45～60 ℃，進入生化處理部分前必須冷卻降溫至35 ℃左右。華昌公司在設計時未考慮到廢水溫度的影響，故于2015年8月新建1座機械通風冷卻塔專門用于冷卻氣化廢水，以保證生化處理部分正常運行。

(5)目前，行業內氣化廢水處理裝置的曝氣系統大多采用離心式鼓風機或羅茨風機，噪聲大、能耗高。建議采用磁懸浮節能風機，不僅噪音小、運行穩定，而且節電率達30%左右，投資回收期在3年以內。華昌公司近期計劃將原羅茨風機改造為磁懸浮風機。

(6)由于本工藝生產的淺除鹽水pH為4.0～5.0，設計時未考慮出水pH的調節問題，限制了回用水的使用范圍。華昌公司計劃在陽床與陰床之間增設除碳器，同時在淺除鹽水箱入口投加堿液并安裝pH在線監測儀表，可實現自動控制，將pH調整至6.0～9.0。

5 結語

通過1年多的運行，目前廢水處理裝置出水水質非常穩定，全部回用于華昌公司內部循環水系統。根據國家“節能減排”目標，華昌公司還將新建1套中和水分鹽裝置，將離子交換樹脂再生過程中產生的酸堿中和廢水濃縮后提取出濃水中的鹽分，以真正實現氮肥企業的污水零排放。

Sum- Up of Operation of Wastewater Treatment Unit for Multi- Nozzle Opposed Coal- Water Slurry Pressurized Gasification Process

CHEN Cheng, FU Shaolin, LU Jianfang, HUANG Xiaoqiu

(Jiangsu Huachang Chemical Co., Ltd. Jiangsu Zhangjiagang 215634)

In order to treat wastewater from multi- nozzle opposed coal- water slurry pressurized gasification unit, a supporting wastewater treatment unit is constructed which adopts modified batch activated sludge process with biological nitrogen removal as core technology, details of process flow sheet and process feature of the gasification wastewater treatment process are described. Through actual operation for more than 1 year, the effluent quality of wastewater treatment unit is very stable, all of the treated wastewater can be reused in internal water circulation system.

coal- water slurry pressurized gasification wastewater treatment operation summary

陳誠(1984—)，工程師，從事企業內部給排水車間管理工作；13812844150@126.com。

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1006- 7779(2016)05- 0057- 04

2016- 08- 26)