淺析提高煤化工企業(yè)污水處理能力的途徑

曲 濤，張奎同

(兗礦國宏化工有限責(zé)任公司，山東 鄒城 273500)

淺析提高煤化工企業(yè)污水處理能力的途徑

曲 濤，張奎同

(兗礦國宏化工有限責(zé)任公司，山東 鄒城 273500)

隨著社會環(huán)保意識的提高，國家對環(huán)保問題逐漸形成高壓態(tài)勢。對于污水排放量大的煤化工企業(yè)污水處理能力水平的高低，直接決定著企業(yè)的生死存亡。 如何利用現(xiàn)有裝置提高污水處理能力和降低廢水排放指標(biāo)是所有煤化工企業(yè)不得不面對的課題。公司通過對現(xiàn)有SBR污水處理工藝存在的問題進(jìn)行梳理、整改，實現(xiàn)了污水處理能力的提高，取得了良好的社會和環(huán)保效益。

氨氮；SBR；煤化工；COD

某公司是一家利用高硫煤制甲醇的大型煤化工生產(chǎn)企業(yè)。從煤礦運(yùn)來的原料煤洗選后經(jīng)過磨煤工序制備水煤漿，水煤漿經(jīng)過加壓后與空分工段的氧氣混合進(jìn)入氣化爐進(jìn)行氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)過變換和酸脫工序后進(jìn)行壓縮合成，然后分離出粗甲醇，粗甲醇經(jīng)過精餾后得到產(chǎn)品甲醇儲存待售，年產(chǎn)甲醇約60萬t。配套建設(shè)了一套污水處理能力200 m3/h的污水處理廠，用于處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水。

煤化工企業(yè)產(chǎn)生的污水主要污染因子為COD和氨氮，其它污染物相對較低。氨氮主要來源為煤氣化過程中煤中的氮元素和氧氣中的氮氣在氣化爐內(nèi)高溫高壓環(huán)境下合成的。COD的主要來源是低溫甲醇洗氣體凈化和甲醇精餾過程中部分有機(jī)物進(jìn)入了廢水系統(tǒng)。該公司生產(chǎn)過程中主要的廢水及污水站的設(shè)計指標(biāo)見表1，但由于生產(chǎn)工藝和控制環(huán)節(jié)的不同，污染物的濃度也會有較大波動。

表1 主要污水水量、水質(zhì)表

1 流程簡介

該公司污水處理廠采用SBR污水處理工藝技術(shù)，污水經(jīng)水質(zhì)、水量的調(diào)儲及預(yù)處理后，提升入主生化單元，再經(jīng)主生化單元生化處理后達(dá)標(biāo)排放，其剩余污泥經(jīng)濃縮脫水處理后不定期送出界區(qū)。

氣化廢水經(jīng)管道直接進(jìn)入污水處理站，其它生產(chǎn)廢水和生活污水經(jīng)集水池收集后通過泵提升，經(jīng)管道進(jìn)入污水處理站。通常情況下進(jìn)入污水調(diào)節(jié)池，出水再提升至SBR池處理；在事故狀態(tài)下或調(diào)試期間，進(jìn)入緩沖池，然后經(jīng)緩沖池提升泵再分批提升至污水調(diào)節(jié)池，逐批處理，當(dāng)調(diào)節(jié)池和緩沖池已滿的情況下，氣化廢水和生產(chǎn)生活污水可進(jìn)入消防污水池，當(dāng)夏季氣溫偏高時氣化廢水經(jīng)冷卻塔冷卻后進(jìn)入調(diào)節(jié)池或緩沖池，冬季氣溫偏低時氣化廢水直接進(jìn)入調(diào)節(jié)池或緩沖池。

污水調(diào)節(jié)池兼具水量調(diào)節(jié)、水質(zhì)均化、初沉等三種功能，進(jìn)水端設(shè)置混合配水渠和泥斗，池底傾斜度約5%。沉淀物在重力作用下，沿斜坡進(jìn)入泥斗，由抽渣機(jī)打入污泥池，從而達(dá)到去除部分大顆粒物質(zhì)的作用。調(diào)節(jié)池內(nèi)還設(shè)有曝氣管，通過曝氣吹除部分氨氮等揮發(fā)性污染物。出水端設(shè)置污水提升泵，混合后的綜合污水由污水提升泵送至SBR反應(yīng)池。污水在SBR池內(nèi)多次重復(fù)進(jìn)行的曝氣、攪拌、沉淀、排放(排水、排泥)操作，創(chuàng)造好氧、缺氧、厭氧環(huán)境，利用好氧、兼氧、厭氧微生物完成分解有機(jī)物(BOD)和脫除氨氮(NH3-N)的生化處理過程。生化反應(yīng)凈化后的水經(jīng)上清液排出裝置旋轉(zhuǎn)式潷水器排入蓄水池，經(jīng)過濾液提升泵提升經(jīng)多介質(zhì)過濾器過濾進(jìn)入排水池，最終經(jīng)泵提升通過管廊送往循環(huán)水復(fù)用。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的剩余污泥由污泥抽出泵抽出送至污泥池。污泥在此進(jìn)行重力沉降，使污泥濃度提高至含水率98%，上清液排入調(diào)節(jié)池，濃縮處理后的污泥由污泥池污泥輸送泵打入污泥脫水機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行脫水處理，脫水后的污泥含水率達(dá)75%～80%，所產(chǎn)污泥餅定期送出界區(qū)作為肥料或填埋。

2 運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問題

隨著公司甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)能力的逐步提升，產(chǎn)生的廢水量隨之增加。并且氣化廢水中的氨氮含量因煤種等因素也嚴(yán)重超標(biāo)，最高達(dá)到600 mg/L，短時間內(nèi)無有效解決措施。污水處理站操作彈性小，排水指標(biāo)升高的問題日益凸顯，制約了系統(tǒng)產(chǎn)能的提高。表2為SBR池實際運(yùn)行指標(biāo)。

表2 SBR池實際運(yùn)行指標(biāo)

為徹底摸清污水處理過程各環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況，對各處理單元進(jìn)行采樣分析。共取樣160余批次，分析項目1200余項，監(jiān)測項目包括COD、氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、總氮、堿度、鹽分、pH值、污泥沉降比、污泥濃度等。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并進(jìn)行污水站SBR工藝核算，確定了制約污水處理能力的癥結(jié)所在。

首先，污泥老化嚴(yán)重，沉降性能差，活性較差。

因污泥脫水系統(tǒng)絮凝劑投加裝置未投用，板框式污泥壓濾機(jī)運(yùn)行效果差、效率低，污泥排放周期過長，污泥存在老化的現(xiàn)象。試驗觀察污泥松散，顏色灰白，質(zhì)輕，不耐水力剪切，沉降性能差，活性差。

其次，SBR池進(jìn)水COD和氨氮配比不合適。

調(diào)節(jié)池NH3-N約190～210mg/L，COD約650～850 mg/L，碳氮比雖然能夠保持在1∶3～4左右。但根據(jù)試驗室小試裝置測試結(jié)果顯示，因其中碳源(COD)質(zhì)量不是很好，多碳鏈有機(jī)物含量高利用率低，影響了活性污泥正常的生長繁殖。

此外，通過分析顯示，SBR池溶解氧(DO)偏低。

根據(jù)現(xiàn)場測試，SBR池曝氣階段DO約0.5～1.5mg/L，低于正常值。SBR池總體上呈缺氧狀態(tài)，根據(jù)SBR污水處理工藝的的反應(yīng)機(jī)理，低氧含量導(dǎo)致硝化反應(yīng)效果差，氨氮在硝化階段降解程度低。

最后，SBR池混合液混合程度差，池空間利用率低。

通過對SBR池一個處理周內(nèi)不同位置、不同時段NH3-N、NO3--N、NO2--N含量進(jìn)行分析，其中NH3-N濃度梯度有較大變化的地方出現(xiàn)在池前端，而中端、末端的NH3-N濃度變化不大，說明污染物在池前端橫向擴(kuò)散較好，但沿池長的縱向方向擴(kuò)散能力較差，池內(nèi)存在短流和局部流現(xiàn)象。根據(jù)NH3-N、NO3--N、NO2--N沿程變化情況，池前端氨氮的去除率較高，大部分氨氮被轉(zhuǎn)化為NO3--N；池中端及末端NH3-N濃度基本恒定，變化較小，無NO2--N積累，氨氮的去除主要集中在池前端，SBR池整體容積利用率較低。

3 采取措施及效果分析

首先，完善硬件設(shè)施，確保加藥裝置運(yùn)行正常。對SBR池堿液、甲醇雜醇油計量泵進(jìn)行維護(hù)，依此來保證SBR池pH值、COD控制在合理范圍內(nèi)。同時對污泥脫水系統(tǒng)絮凝劑自動添加裝置進(jìn)行修復(fù)，提高污泥壓濾機(jī)效率，每4天排泥1次，解決污泥老化的問題，逐漸培養(yǎng)一批超級生化菌群。

在SBR池增設(shè)混合液回流管道，利用原有回流泵將末端混合液回流到池前端，形成縱向上推流，改善混合液混合程度。依此來解決混合液混合程度差、整池空間利用率低的問題。

對SBR池進(jìn)水指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，提高碳氮比。通過檢測出水COD含量等措施，在保證進(jìn)水量不變的前提下，分批次逐漸提高SBR池進(jìn)水COD含量，將COD由原來的600～700 mg/L，按30～50 mg/L·d的速率逐漸提高到900～1100 mg/L左右。待出水指標(biāo)穩(wěn)定后，逐漸提高進(jìn)水氨氮含量至280 mg/L。

調(diào)整SBR池運(yùn)行周期，將間歇性曝氣調(diào)整為連續(xù)曝氣，進(jìn)水的同時即開始曝氣，曝氣時間調(diào)整為3h；將攪拌時間調(diào)整為4 h，進(jìn)水即開始攪拌；沉淀時間、潷水時間維持原時間不變。

經(jīng)過上述調(diào)整和連續(xù)觀測，SBR池出水水質(zhì)有了很大改善，污泥沉降比也恢復(fù)至50%～70%的正常水平。出水COD由原來的50～60 mg/L降至40 mg/L左右，氨氮由6～7 mg/L降至2 mg/L左右。表3為調(diào)整后SBR池進(jìn)水和排水指標(biāo)。

表3 調(diào)整后SBR池進(jìn)水和排水指標(biāo)

4 結(jié)果和討論

污水處理系統(tǒng)經(jīng)過一系列調(diào)整改善，污泥老化現(xiàn)象得到有效緩解，污泥活性顯著提高。污水處理能力增加了25%。為整個煤制甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)提高生產(chǎn)能力創(chuàng)造了有力條件，提高了企業(yè)的核心競爭力和社會美譽(yù)度。隨著污水處理系統(tǒng)優(yōu)化的進(jìn)一步推進(jìn)，逐漸向降低單位污水處理成本，降低污水排放指標(biāo)等方向努力。在環(huán)保形勢日益嚴(yán)峻的今天，通過大家的共同努力，再現(xiàn)碧海藍(lán)天。

(本文文獻(xiàn)格式：曲 濤，張奎同.淺析提高煤化工企業(yè)污水處理能力的途徑[J].山東化工,2017,46(3):137,142.)

2016-12-19

曲 濤(1984—)，男，山東濟(jì)寧人，本科，助理工程師，研究方向：煤炭化工；通訊作者：張奎同，男，山東濱州人，在職研究生，工程師，研究方向：煤炭化工。

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