間歇多循環(huán)工藝在煤化工污水處理中的應(yīng)用分析

曹政

摘要：根據(jù)煤化工行業(yè)的污水水質(zhì)特點(diǎn)，分析了IMC工藝與煤化工廢水處理的適用性，由此提出了本工藝的應(yīng)用特點(diǎn)，為煤化工廢水處理工程設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵字：煤化工污水，IMC工藝探究

0前沿

我國(guó)煤炭資源與水資源呈逆向分布，如山西、陜西、內(nèi)蒙、寧夏等地區(qū)的煤炭資源占有量為國(guó)內(nèi)已探明儲(chǔ)量的67%，而水資源僅占全國(guó)總量的3.85%。目前這些地區(qū)正在掀起建設(shè)煤化工基地的高潮，水資源的嚴(yán)重匱乏，已經(jīng)成為制約煤化工行業(yè)發(fā)展的重要因素。煤氣化技術(shù)是利用將煤轉(zhuǎn)化成含有氫氣和一氧化碳的合成氣來(lái)減輕上述污染。煤化工行業(yè)就是以大型煤氣化為龍頭，生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品等。煤化工業(yè)具有資源節(jié)約、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)高效的優(yōu)點(diǎn)，采用高新技術(shù)和優(yōu)化集成工藝，充分提高資源和能源的利用效率，最大限度地減少?gòu)U物排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人與自然的和諧。但同時(shí)煤化工業(yè)又是高耗能、高污染、高耗水的產(chǎn)業(yè)。煤化工產(chǎn)業(yè)耗水量非常大，水質(zhì)水量變化大，污染物濃度很高。該類(lèi)污水通常以高濃度煤氣洗滌污水為主，含有大量酚、苯類(lèi)化合物、氰、氨氮等有毒、有害物質(zhì)，是典型難降解有機(jī)工業(yè)污水。煤化工污水生化處理困難，需綜合多種處理方法進(jìn)行處理，且處理后污染物也難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。故煤化工污水的處理已成為目前的科研熱點(diǎn)之一。

1煤化工污水來(lái)源及污水水質(zhì)特征

煤化工企業(yè)排放廢水往往以高濃度煤氣洗滌廢水為主其來(lái)源主要有：

（1）煉焦用煤水分和煤料受熱裂解時(shí)析出化合水形成的水蒸汽，經(jīng)初冷凝器形成的冷凝水；

（2）煤氣凈化過(guò)程中產(chǎn)生出來(lái)的洗滌廢水；

（3）回收加工焦油粗苯等副產(chǎn)品過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，其中以蒸氮過(guò)程中產(chǎn)生的含氨氮廢水為主要污染來(lái)源；

（4）煤加壓氣化過(guò)程中所含的飽和水分（主要是加壓氣化過(guò)程加入的水蒸氣和煤本身所含的水分）會(huì)在粗煤氣冷凝時(shí)逐步冷卻下來(lái)，這些冷凝水匯入噴淋冷卻系統(tǒng)循環(huán)使用，此時(shí)，需將多余的廢水排出以平衡整體的水循環(huán)過(guò)程，其中溶解或懸浮有粗煤氣中的多種成分。

煤化工廢水的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：組分復(fù)雜、含大量固體懸浮顆粒、揮發(fā)酚、稠環(huán)芳烴、吡咯、呋喃、咪唑、萘、含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物、氰、油、氨氮及硫化物等有毒有害物質(zhì)，COD值和色度都很高。

2IMC工藝

IMC工藝（（IntermittentMulti-Cyclic-間歇多循環(huán)）為傳統(tǒng)SBR工藝的變形工藝，是近年發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的預(yù)批式除磷脫氮處理法，該處理工藝集反應(yīng)池、沉淀池為一體，間歇進(jìn)水，間歇反應(yīng)，停氣時(shí)污水沉淀撇除上清液，并排出剩余污泥，成為一個(gè)周期，周而復(fù)始。

進(jìn)水階段：廢水進(jìn)入IMC池的階段，通常為一個(gè)運(yùn)行周期的開(kāi)始。

反應(yīng)階段：反應(yīng)階段又分兩種階段：曝氣和攪拌，兩個(gè)階段依次反復(fù)數(shù)次。

曝氣階段：也稱(chēng)硝化階段。由曝氣系統(tǒng)向反應(yīng)池供氧，此時(shí)有機(jī)污染物被微生物氧化分解，同時(shí)污水中的NH3-N通過(guò)微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3--N。

攪拌階段：也稱(chēng)反硝化階段。此時(shí)停止曝氣而繼續(xù)攪拌，使泥水充分混合，微生物利用水中剩余的DO進(jìn)行氧化分解，反應(yīng)池逐漸好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化，開(kāi)始進(jìn)行反硝化反應(yīng)。

沉淀階段：停止攪拌，池中泥水靜止分離，活性污泥逐漸沉到池底，上層水逐漸變清。

潷水階段：沉淀結(jié)束后，置于反應(yīng)池末端的潷水器開(kāi)始工作，自上而下逐漸排出上清液。此時(shí)，反應(yīng)池逐漸過(guò)渡到厭氧狀態(tài)繼續(xù)反硝化。

閑置階段：閑置階段即是潷水器上升到原始位置階段，通常為一個(gè)運(yùn)行周期的結(jié)束。

在IMC處理工藝中，硝化和反硝化在同一池內(nèi)進(jìn)行，不需要好氧廢水的回流，因此理論上脫氮效率可無(wú)限接近于100%。IMC工藝運(yùn)行方式十分靈活，通過(guò)控制供氧量使運(yùn)行環(huán)境在兼氧和好氧之間不斷變換，這時(shí)可以將IMC工藝看成多個(gè)A/O工藝的串聯(lián)組合體，所以能夠保證很高的脫氮效果。實(shí)踐表明，IMC工藝的脫氮效率可以達(dá)到99%以上，只要設(shè)計(jì)和運(yùn)行得當(dāng)，完全可以保證廢水達(dá)標(biāo)排放。

3 IMC工藝特點(diǎn)

（1）由于在IMC工藝為主的污水處理中，集曝氣、沉淀同一池內(nèi)，節(jié)約了沉淀池和污泥、污水回流系統(tǒng)，所以占地省、運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)備簡(jiǎn)單、維護(hù)方便；

（2）IMC池運(yùn)行比較靈活，各階段的轉(zhuǎn)化通過(guò)時(shí)間控制，可隨需要任意更改，以滿足不同水量、水質(zhì)、處理要求的需要；

（3）由于每次潷水只排出池中少量達(dá)標(biāo)廢水，其它剩余泥水對(duì)進(jìn)水有很強(qiáng)的緩沖功能，因此IMC法的抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng)，對(duì)原污水水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)能力較高；

（4）由于運(yùn)行方式模塊化、程序化，因此比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

（5）根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論，生物作用于有機(jī)基質(zhì)的反應(yīng)速率與基質(zhì)濃度呈一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，IMC是按時(shí)間推流的，即隨著污水在池內(nèi)反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，基質(zhì)濃度由高到低，是一種典型的推流型反應(yīng)器。從選擇器理論可知，其擴(kuò)散系數(shù)最小，不存在濃度返混作用。在每個(gè)運(yùn)行周期的充水階段，IMC反應(yīng)池內(nèi)的污水濃度高，生物反應(yīng)速率也大，因此反應(yīng)池的單位容積處理效率高于完全混和型反應(yīng)池以及不完全推流式反應(yīng)池。

（6）由于IMC反應(yīng)池內(nèi)的活性污泥交替處于厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)，因此，具有脫氮除磷的功效。A/O法要使脫氮率達(dá)到75%以上，其污泥回流量須為數(shù)倍的進(jìn)水量，動(dòng)力消耗很大，而IMC法則不同，由于運(yùn)行是在同一反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行的，無(wú)污泥回流量但池內(nèi)污泥濃度最大，因此，IMC法的脫氮效率不但高而且穩(wěn)定。

（7）IMC法的運(yùn)行效果穩(wěn)定，既無(wú)完全混和型反應(yīng)池中的跨越流，也無(wú)接觸氧化法中的溝流。

（8）IMC反應(yīng)池在運(yùn)行初期，池內(nèi)BOD濃度高，而DO濃度較低，即存在著較大的氧傳遞推動(dòng)力，因此，在相同的曝氣設(shè)備條件下，IMC可以獲得更高的氧傳遞效率。

（9）IMC反應(yīng)池中BOD濃度梯度的存在有利于抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，能克服傳統(tǒng)活性污泥法常見(jiàn)的污泥膨脹問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

用以IMC為主體工藝的污水處理系統(tǒng)來(lái)處理煤氣化廢水是可行的，國(guó)內(nèi)多項(xiàng)工程案例證實(shí)了該工藝處理后的出水各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)標(biāo)，IMC工藝的推廣和運(yùn)行可對(duì)全國(guó)煤化工廢水處理領(lǐng)域提供工程借鑒。

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