煤化工廢水項目污水處理案例分析

高意(陜西合立環境工程有限公司，陜西 西安 710000)

1 概況

隨著目前我國煤化工產業的快速發展，煤化工項目中大量廢水的環保問題也日趨明顯。陜西省某煤間接液化示范項目主要生產產品為柴油、石腦油和LPG，其產生的污水來源包括氣化污水、低溫甲醇洗污水、費托合成高濃度污水、含硫污水、含油污水、生活污水及含堿污水等。其水質特點為高COD、高氨氮、成分復雜、處理難度大[1-3]。

2 廢水處理項目建設規模及工藝選擇

2.1 設計規模及水質

污水處理裝置分兩部分，第一部分處理生活污水、低溫甲醇洗污水及含油污水(地面沖洗及污染雨水，以下簡稱“綜合進水1”)，設計規模為80 m3/h，綜合進水1的水質通過生活污水、低溫甲醇洗污水及含油污水加權平均后如表1所示；第二部分處理氣化污水、費托合成高濃度污水、含堿污水等(以下簡稱“綜合進水2”)，設計規模為740 m3/h。污水處理裝置總設計規模為820 m3/h。

表1 綜合進水1及綜合進水2水質水量

2.2 進水水質及污染物去除分析

綜合進水1水質情況較好，處理工藝按常規生化處理進行。綜合進水2主要污染物為COD、BOD5、氨氮，BOD5和COD的比值是0.60，可生化性好，適合采用生物法，由于COD、BOD5以及氨氮的量均較高，因此需考慮COD、BOD5、氨氮的去除。

2.3 水處理工藝選擇

(1)含油污水：從含油量(較少)、節約占地、出水穩定性等綜合考慮，選用“渦凹氣浮+溶氣氣浮”的工藝。

(2)含硫污水：采用對于H2S的去除采用硫酸亞鐵沉淀法去除。

(3)費托高濃度污水：采用 “渦凹氣浮+UASB”工藝，經UASB反應器處理后的污水進入生化處理系統。

(4)生化處理系統：進水1主要去除的物質是COD和BOD5，且可生化性好，因此，采用AB工藝。AB工藝由A段曝氣池，中間沉淀池，B段曝氣池和二次沉淀池組成，兩端污泥各自回流。

進水2中COD、BOD5、氨氮量較高，去除有機物的同時需進行脫氮處理，若采用傳統的A/O生物脫氮處理工藝，即將反硝化置前，將BOD去除與硝化反應置后，在硝化部分含有大量硝酸鹽的消化液回流到反硝化進行脫氮反應，但考慮到該水質中氨氮量較高，僅采用前置反硝化不能達到去除效果，本項目中針對此水質，選擇OAAO處理工藝，OAAO工藝是在傳統活性污泥法基礎上改進的一種工藝。通過反硝化后置與反硝化前置相結合，以達到去除效果[3-4]。

(5)深度處理系統：雖然經過預處理單元和生化處理單元處理后，水中大部分懸浮物、有機物等污染物已去除，但未能達到出水的要求，MBR以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施占地，并通過保持低污泥負荷減少污泥量。與傳統的生化水處理技術相比，MBR具有以下主要特點：處理效率高、出水水質好；設備緊湊、占地面積小；易實現自動控制、運行管理簡單。因此，采用MBR工藝進一步降解水中的COD、BOD5、NH3-N及SS。

(6)工藝流程：經過預處理后的污水OAAO+MBR組合工藝。主要考慮到生化處理后的污水進入回用水單元，膜處理單元對COD、氨氮、總氮的去處效果要求高，從MBR污泥回流和硝化液回流液中均有豐富的溶解氧，若直接進入一段A，不僅影響反硝化，還造成能源浪費，增加運行費用，因此設計為一級OA的形式。

3 廢水處理工程主要設計參數

3.1 費托高濃度污水處理

UASB反應器作為AO處理系統的預處理，主要去除污水中的大部分有機物，降低后續好氧處理系統的負荷。

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為了保證UASB反應器上升流速，設內回流和外回流系統，將出水和三相分離器下面污水回流至進水端，同時可以稀釋進水的濃度，增加系統的耐沖擊能力。

UASB反應器設計容積負荷為4.95 kgCOD/m3·d；校核容積負荷為6.3 kgCOD/m3·d；設計停留時間為93.1 h；校核停留時間為72.3 h；外回流比為100%；

內回流比為200%；UASB反應器尺寸為18.0 m×10.0 m×8.0 m，共12座；UASB外回流泵Q=56 m3/h，H=10 m，共5臺(4用1冷備)；UASB內回流泵Q=89 m3/h，H=10 m，共5臺(4用1冷備)；UASB段間提升泵Q=230 m3/h，H=6 m，共2臺(1用1備)。

3.2 氣化廢水

(1)氣化污水經磷酸鹽除硬度系統降低硬度后進入初沉池。由于氣化水溫較高，初沉池出水經泵提升至冷卻塔進行冷卻，冷卻塔出水進入氣化污水調節池。廢水在氣化污水調節池內進行充分混合、均質均量調節后經泵提升至A/O配水井進行生化處理。

(2)由于高濃度污水有機物含量高、可生化性好，因此，將部分高濃度污水引入缺氧池，作為補充缺氧脫氮所需的碳源，減少投加甲醇等碳源，降低運行成本，同時也減輕了厭氧處理裝置的污染物處理量。

氣化污水調節池內設隔油段，出水采用H型管。

氣化污水調節池上設置兩臺冷卻塔，Q=250 m3/h，冷卻塔進水溫度40 ℃，出水溫度28 ℃。

氣化污水調節池設3臺氣化污水調節池提升泵。池內設潛水攪拌器4臺。

3.3 生化處理系統

一級O池有兩座，半地下鋼砼結構，單池有效容積24 790 m3。停留時間67 h。O池設環狀供氣管，池內設曝氣器選用旋流曝氣器。設置消泡水裝置。

一級A池有兩座，半地下鋼砼結構，單池有效容積25 296 m3。停留時間68.4 h，內設中間隔墻，設水下推進器16個。

二級A池有兩座，半地下鋼砼結構，單池有效容積4 364.8 m3。停留時間11.8 h，內設中間隔墻，設水下推進器4個。

二級O池有兩座，半地下鋼砼結構，單池有效容積2 728 m3。停留時間7.4 h。O池設環狀供氣管，池內設曝氣器選用旋流曝氣器。設置消泡水裝置。

3.4 深度處理系統

MBR池為2組，每組膜池分4格，每格為1列可獨立運行的膜列，每個膜列由若干膜單元組成。MBR膜材質為聚偏氟乙烯(PVDF)。在每個膜列上安裝手動閥和氣動閥便于維護或清洗時關閉不影響其他膜列運行。系統設置一套膜在線清洗系統，有自動和手動切換功能。任何一個膜單元離線時不影響其他單元工作，保證系統連續運行。MBR產水泵與膜列一對一設置，選用適當流量揚程的水泵，變頻控制以適應不同的運行工況。

3.4.1 第一組MBR膜

MBR進水量為370 m3/h；單套MBR膜件數量為741支；MBR膜型式采用水草式中空纖維膜/材質PVDF(聚偏四氟乙烯)；MBR膜過濾方式為外壓、抽吸過濾；MBR膜單支運行通量≤13 L/(m2·h)；MBR 單片有效膜面積為 41 m2。

3.4.2 第二組MBR膜

MBR進水量為370 m3/h；單套MBR膜件數量為1 266支；MBR膜型式采用兩端封裝式中空纖維膜/材質PVDF(聚偏四氟乙烯)；MBR膜過濾方式為外壓、抽吸過濾；MBR膜單支運行通量≤13 L/(m2·h)；MBR單片有效膜面積為25 m2。

4 結語

目前此污水處理廠已經穩定運行3年上了，以后針對此類型的煤化工廢水，對于工藝路線的選擇重點考慮對預處理及生化處理的選擇，含油污水可采用氣浮處理；費托高濃度采用UASB厭氧處理；綜合廢水可采用OAAO這種多段串聯的方式，提高去除效果；深度處理采用MBR膜處理的方式代替傳統的二沉池，可以節約占地，提高污泥濃度，增加生化段的去除效果，同時也保證了出水的效果[1]。