煤化工廢水項(xiàng)目污水處理案例分析

高意(陜西合立環(huán)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(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，煤化工項(xiàng)目中大量廢水的環(huán)保問題也日趨明顯。陜西省某煤間接液化示范項(xiàng)目主要生產(chǎn)產(chǎn)品為柴油、石腦油和LPG，其產(chǎn)生的污水來源包括氣化污水、低溫甲醇洗污水、費(fèi)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(zhì)特點(diǎn)為高COD、高氨氮、成分復(fù)雜、處理難度大[1-3]。

2 廢水處理項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模及工藝選擇

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)模及水質(zhì)

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(jiǎn)稱“綜合進(jìn)水1”)，設(shè)計(jì)規(guī)模為80 m3/h，綜合進(jìn)水1的水質(zhì)通過生活污水、低溫甲醇洗污水及含油污水加權(quán)平均后如表1所示；第二部分處理氣化污水、費(fèi)托合成高濃度污水、含堿污水等(以下簡(jiǎn)稱“綜合進(jìn)水2”)，設(shè)計(jì)規(guī)模為740 m3/h。污水處理裝置總設(shè)計(jì)規(guī)模為820 m3/h。

表1 綜合進(jìn)水1及綜合進(jìn)水2水質(zhì)水量

2.2 進(jìn)水水質(zhì)及污染物去除分析

綜合進(jìn)水1水質(zhì)情況較好，處理工藝按常規(guī)生化處理進(jìn)行。綜合進(jìn)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(jié)約占地、出水穩(wěn)定性等綜合考慮，選用“渦凹?xì)飧?溶氣氣浮”的工藝。

(2)含硫污水：采用對(duì)于H2S的去除采用硫酸亞鐵沉淀法去除。

(3)費(fèi)托高濃度污水：采用 “渦凹?xì)飧?UASB”工藝，經(jīng)UASB反應(yīng)器處理后的污水進(jìn)入生化處理系統(tǒng)。

(4)生化處理系統(tǒng)：進(jìn)水1主要去除的物質(zhì)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(jìn)水2中COD、BOD5、氨氮量較高，去除有機(jī)物的同時(shí)需進(jìn)行脫氮處理，若采用傳統(tǒng)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(yīng)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(jìn)行脫氮反應(yīng)，但考慮到該水質(zhì)中氨氮量較高，僅采用前置反硝化不能達(dá)到去除效果，本項(xiàng)目中針對(duì)此水質(zhì)，選擇OAAO處理工藝，OAAO工藝是在傳統(tǒng)活性污泥法基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種工藝。通過反硝化后置與反硝化前置相結(jié)合，以達(dá)到去除效果[3-4]。

(5)深度處理系統(tǒng)：雖然經(jīng)過預(yù)處理單元和生化處理單元處理后，水中大部分懸浮物、有機(jī)物等污染物已去除，但未能達(dá)到出水的要求，MBR以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：處理效率高、出水水質(zhì)好；設(shè)備緊湊、占地面積小；易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。因此，采用MBR工藝進(jìn)一步降解水中的COD、BOD5、NH3-N及SS。

(6)工藝流程：經(jīng)過預(yù)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(jìn)入回用水單元，膜處理單元對(duì)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(jìn)入一段A，不僅影響反硝化，還造成能源浪費(fèi)，增加運(yùn)行費(fèi)用，因此設(shè)計(jì)為一級(jí)OA的形式。

3 廢水處理工程主要設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 費(fèi)托高濃度污水處理

UASB反應(yīng)器作為AO處理系統(tǒng)的預(yù)處理，主要去除污水中的大部分有機(jī)物，降低后續(xù)好氧處理系統(tǒng)的負(fù)荷。

葉面鋅肥對(duì)春小麥的富鋅效應(yīng)及鋅素吸收分配的影響………………………………………………… 晉永芬，高炳德，劉美英（60）

為了保證UASB反應(yīng)器上升流速，設(shè)內(nèi)回流和外回流系統(tǒng)，將出水和三相分離器下面污水回流至進(jìn)水端，同時(shí)可以稀釋進(jìn)水的濃度，增加系統(tǒng)的耐沖擊能力。

UASB反應(yīng)器設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為4.95 kgCOD/m3·d；校核容積負(fù)荷為6.3 kgCOD/m3·d；設(shè)計(jì)停留時(shí)間為93.1 h；校核停留時(shí)間為72.3 h；外回流比為100%；

內(nèi)回流比為200%；UASB反應(yīng)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(tái)(4用1冷備)；UASB內(nèi)回流泵Q=89 m3/h，H=10 m，共5臺(tái)(4用1冷備)；UASB段間提升泵Q=230 m3/h，H=6 m，共2臺(tái)(1用1備)。

3.2 氣化廢水

(1)氣化污水經(jīng)磷酸鹽除硬度系統(tǒng)降低硬度后進(jìn)入初沉池。由于氣化水溫較高，初沉池出水經(jīng)泵提升至冷卻塔進(jìn)行冷卻，冷卻塔出水進(jìn)入氣化污水調(diào)節(jié)池。廢水在氣化污水調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行充分混合、均質(zhì)均量調(diào)節(jié)后經(jīng)泵提升至A/O配水井進(jìn)行生化處理。

(2)由于高濃度污水有機(jī)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(bǔ)充缺氧脫氮所需的碳源，減少投加甲醇等碳源，降低運(yùn)行成本，同時(shí)也減輕了厭氧處理裝置的污染物處理量。

氣化污水調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)隔油段，出水采用H型管。

氣化污水調(diào)節(jié)池上設(shè)置兩臺(tái)冷卻塔，Q=250 m3/h，冷卻塔進(jìn)水溫度40 ℃，出水溫度28 ℃。

氣化污水調(diào)節(jié)池設(shè)3臺(tái)氣化污水調(diào)節(jié)池提升泵。池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杵?臺(tái)。

3.3 生化處理系統(tǒng)

一級(jí)O池有兩座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，單池有效容積24 790 m3。停留時(shí)間67 h。O池設(shè)環(huán)狀供氣管，池內(nèi)設(shè)曝氣器選用旋流曝氣器。設(shè)置消泡水裝置。

一級(jí)A池有兩座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，單池有效容積25 296 m3。停留時(shí)間68.4 h，內(nèi)設(shè)中間隔墻，設(shè)水下推進(jìn)器16個(gè)。

二級(jí)A池有兩座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，單池有效容積4 364.8 m3。停留時(shí)間11.8 h，內(nèi)設(shè)中間隔墻，設(shè)水下推進(jìn)器4個(gè)。

二級(jí)O池有兩座，半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，單池有效容積2 728 m3。停留時(shí)間7.4 h。O池設(shè)環(huán)狀供氣管，池內(nèi)設(shè)曝氣器選用旋流曝氣器。設(shè)置消泡水裝置。

3.4 深度處理系統(tǒng)

MBR池為2組，每組膜池分4格，每格為1列可獨(dú)立運(yùn)行的膜列，每個(gè)膜列由若干膜單元組成。MBR膜材質(zhì)為聚偏氟乙烯(PVDF)。在每個(gè)膜列上安裝手動(dòng)閥和氣動(dòng)閥便于維護(hù)或清洗時(shí)關(guān)閉不影響其他膜列運(yùn)行。系統(tǒng)設(shè)置一套膜在線清洗系統(tǒng)，有自動(dòng)和手動(dòng)切換功能。任何一個(gè)膜單元離線時(shí)不影響其他單元工作，保證系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行。MBR產(chǎn)水泵與膜列一對(duì)一設(shè)置，選用適當(dāng)流量揚(yáng)程的水泵，變頻控制以適應(yīng)不同的運(yùn)行工況。

3.4.1 第一組MBR膜

MBR進(jìn)水量為370 m3/h；單套MBR膜件數(shù)量為741支；MBR膜型式采用水草式中空纖維膜/材質(zhì)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(yùn)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(jìn)水量為370 m3/h；單套MBR膜件數(shù)量為1 266支；MBR膜型式采用兩端封裝式中空纖維膜/材質(zhì)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(yùn)行通量≤13 L/(m2·h)；MBR單片有效膜面積為25 m2。

4 結(jié)語

目前此污水處理廠已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行3年上了，以后針對(duì)此類型的煤化工廢水，對(duì)于工藝路線的選擇重點(diǎn)考慮對(duì)預(yù)處理及生化處理的選擇，含油污水可采用氣浮處理；費(fèi)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(lián)的方式，提高去除效果；深度處理采用MBR膜處理的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二沉池，可以節(jié)約占地，提高污泥濃度，增加生化段的去除效果，同時(shí)也保證了出水的效果[1]。