高氨氮煤氣化廢水處理技術(shù)

我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的基本特征是“富煤、貧油、少氣”，以煤炭為主的資源稟賦是我國(guó)的基本國(guó)情。依靠我國(guó)豐富的煤炭資源，發(fā)展以煤為原料的化工產(chǎn)業(yè)，特別是以煤氣化為龍頭的化工產(chǎn)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)煤炭資源潔凈高效利用的有效途徑，對(duì)保障我國(guó)的能源供應(yīng)具有重要意義。我國(guó)的煤化工項(xiàng)目多建設(shè)在內(nèi)蒙古、新疆、寧夏等煤炭資源豐富但水資源短缺的地區(qū)，項(xiàng)目耗水量大、產(chǎn)生的廢水量也大，水質(zhì)復(fù)雜、污染物濃度高，處理難度大。因此，通過(guò)高效、穩(wěn)定的廢水處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水回用，是推進(jìn)污水資源化利用的重要舉措，對(duì)實(shí)現(xiàn)新型煤化工項(xiàng)目可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文介紹了一套高氨氮煤氣化廢水處理工程實(shí)例，為同類(lèi)煤化工廢水處理提供參考。

1、工程概況

某化工有限公司煤氣化工藝以褐煤為原料，采用BGL碎煤熔渣氣化爐技術(shù)，生產(chǎn)中間產(chǎn)品液氨，最終產(chǎn)品尿素，同時(shí)副產(chǎn)硫磺、焦油、粗酚。本項(xiàng)目廢水處理主要包含低溫甲醇洗廢水、氨酚回收廢水、生活化驗(yàn)及其他污水、初期雨水及地面沖洗水、消防事故污水和過(guò)濾器反洗排水。出水經(jīng)脫鹽處理回用作為循環(huán)水補(bǔ)充水，以再生水代替新鮮水。該廢水成分復(fù)雜，污染程度高，主要污染物為有機(jī)污染物、氨氮和油。經(jīng)檢測(cè)，該廢水碳氮比較低，可生化性一般，而氨氮濃度較高，因此，氨氮的去除是本廢水處理項(xiàng)目的核心。

2、設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)、出水水質(zhì)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)水量260m3?h-1，處理后滿(mǎn)足《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（HG/T3923―2007）的水質(zhì)要求。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

3、處理工藝

3.1 處理工藝選擇

本項(xiàng)目采用以隔油、氣浮為主的預(yù)處理，水解酸化、改良SBR、混凝沉淀、曝氣生物濾池為主的生化處理，以及高密度沉淀池、臭氧氧化、濾布濾池為主的深度處理組合工藝，工藝流程見(jiàn)圖1。

3.2 主體工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.2.1 改良SBR工藝

目前國(guó)內(nèi)在高氨氮廢水處理上多采用改良型SBR工藝，將SBR工藝進(jìn)水和曝氣時(shí)段進(jìn)行分割，組成多個(gè)A/O的串聯(lián)工藝，經(jīng)多次硝化與反硝化達(dá)到除氮的目的。SBR工藝集曝氣、沉淀于一體，節(jié)約了沉淀池和污泥、污水回流系統(tǒng)，占地省、運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)備簡(jiǎn)單、維護(hù)方便；各階段轉(zhuǎn)化通過(guò)時(shí)間控制，可滿(mǎn)足不同水量、水質(zhì)、處理要求的需要，運(yùn)行靈活；對(duì)原污水水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，脫氮效率高且穩(wěn)定；運(yùn)行方式模塊化、程序化，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

3.2.2 水解酸化工藝

水解酸化階段的產(chǎn)物主要為小分子有機(jī)物，可生物降解性較好，從而減少了整個(gè)生化反應(yīng)的時(shí)間和處理的能耗；池體無(wú)須密閉，也無(wú)須水、氣、固三相分離器，從而降低了造價(jià)，更便于維護(hù)；出水無(wú)厭氧發(fā)酵的不良?xì)馕?，有利于改善污水處理廠周?chē)沫h(huán)境；反應(yīng)迅速，池體相對(duì)較小，從而節(jié)省了大量基建投資；采用升流式多點(diǎn)布水，確保布水均勻，不產(chǎn)生短流，提高了污水的可生化性，降低了SBR池的沖擊負(fù)荷。

3.2.3 高密度沉淀池工藝

與傳統(tǒng)絮凝工藝相比，高密度沉淀池采用載體絮凝技術(shù)，是集混凝、污泥循環(huán)、斜板（斜管）分離及污泥濃縮等于一體的沉淀工藝。其具有處理效率高、單位面積產(chǎn)水量大的優(yōu)點(diǎn)，大大節(jié)省了土建投資及占地面積；采用高效的斜板（斜管）沉淀，原水在整個(gè)池體內(nèi)被均勻分配，沉淀區(qū)上升速度可達(dá)20～40m?h-1，沉淀池下部設(shè)置較大的濃縮區(qū)，使排放污泥的含固率更高，可達(dá)3%～14%，無(wú)需其他的污泥濃縮設(shè)施，有利于后續(xù)污泥處理；運(yùn)行穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷，運(yùn)行成本低。

3.2.4 臭氧氧化工藝

與常規(guī)的消毒方式相比，臭氧氧化能力強(qiáng)，具有快速分解的特征。在整個(gè)消毒過(guò)程中，多余的氧在30min后又結(jié)合成氧分子，不存在任何殘留物，從而解決了二次污染問(wèn)題，同時(shí)也省去了消毒結(jié)束后的再次清潔。其具有較強(qiáng)的脫色、除臭和除異味能力，殺菌速度快。同時(shí)，為了提高臭氧與污水反應(yīng)的效率，增加了微納米氣泡發(fā)生器，極大地提高了臭氧的利用率，減少臭氧的損耗，降低能耗。

3.2.5 濾布濾池工藝

與傳統(tǒng)的過(guò)濾方式相比，濾布濾池工藝出水水質(zhì)好且穩(wěn)定；各盤(pán)片獨(dú)立出水，可監(jiān)測(cè)每個(gè)過(guò)濾盤(pán)片的工作狀況，并可獨(dú)立更換；安裝維護(hù)簡(jiǎn)便，不需放空池水；模塊化的設(shè)計(jì)使系統(tǒng)更加靈活，可自動(dòng)化控制，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便；水頭損失小，無(wú)須二次提升，降低了水廠投資和運(yùn)行費(fèi)用；濾盤(pán)采用垂直排布，全浸沒(méi)設(shè)計(jì)，利用較小的占地面積就可保證較大的過(guò)濾面積，且無(wú)須附屬構(gòu)筑物，土建工程量少，建設(shè)周期短。

4、主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

4.1 預(yù)處理

1）格柵-集水池。

設(shè)格柵井1座，尺寸為8m×0.8m×8m，砼結(jié)構(gòu)；安裝回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)1臺(tái)，間隙5mm；螺旋輸送壓榨機(jī)1臺(tái)，手電兩用圓閘門(mén)1套。設(shè)集水池1座，尺寸為6.2m×3m×8m，砼結(jié)構(gòu)；安裝污水提升泵2臺(tái)。

2）隔油池。

設(shè)隔油池2座，尺寸為20m×5m×2.6m，砼結(jié)構(gòu)，水力停留時(shí)間2h；安裝防爆型刮油機(jī)2臺(tái)，油水分離器2臺(tái)，防爆型渣油泵2臺(tái)，重油儲(chǔ)槽1臺(tái)，防爆型排重油泵2臺(tái)。

3）調(diào)節(jié)池。

設(shè)調(diào)節(jié)池1座，尺寸為40m×25m×7m，砼結(jié)構(gòu)加蓋，水力停留時(shí)間24h；安裝潛污泵3臺(tái)，潛水?dāng)嚢铏C(jī)4臺(tái)。

4）氣浮池。

采用溶氣氣浮，設(shè)氣浮池成套設(shè)備2臺(tái)，處理能力150m3?h-1。

5）事故池。

設(shè)事故池1座，尺寸為37.5m×26.5m×7m，砼結(jié)構(gòu)加蓋；安裝污水提升泵3臺(tái)，潛水?dāng)嚢铏C(jī)4臺(tái)。

4.2 生化處理

1）水解酸化池。

設(shè)水解酸化池2座，尺寸為20m×12m×7m，砼結(jié)構(gòu)加蓋，水力停留時(shí)間12h；安裝排泥泵2臺(tái)。

2）改良SBR池。

設(shè)SBR池8座，尺寸為50m×20m×7.5m，砼結(jié)構(gòu)；安裝潷水器8臺(tái)，流量400m3?h-1；蝶式曝氣器80臺(tái)，外徑1400mm；循環(huán)泵24臺(tái)，排泥泵8臺(tái)；羅茨鼓風(fēng)機(jī)12臺(tái)，流量45m3?min-1。

3）中間水池。

設(shè)中間水池1座，尺寸為14m×8m×5m，砼結(jié)構(gòu)加蓋；安裝提升泵3臺(tái)。

4）混凝沉淀池。

設(shè)混凝沉淀池1座，尺寸為15m×12m×4.8m，砼結(jié)構(gòu)加蓋；安裝中速槳式攪拌機(jī)1臺(tái)，轉(zhuǎn)速65r?min-1；低速槳式攪拌機(jī)2臺(tái)，轉(zhuǎn)速20r?min-1；干式不堵塞排泥泵2臺(tái)。

5）曝氣生物濾池。

設(shè)曝氣生物濾池4座，尺寸為8m×6m×6m，砼結(jié)構(gòu)加蓋；反沖洗水池1座，尺寸為9.65m×5m×6.3m，砼結(jié)構(gòu)加蓋。安裝專(zhuān)用濾料636m3，粒徑4~6mm；長(zhǎng)柄濾頭8668個(gè)，濾帽縫隙2mm，縫隙條數(shù)16個(gè)；單孔膜曝氣器2240個(gè)，通氣量每個(gè)0.3m3；羅茨鼓風(fēng)機(jī)6臺(tái)，流量2.8m3?min-1；反洗羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，反洗泵2臺(tái)，反沖洗水排污泵2臺(tái)。

4.3 深度處理

1）高密度沉淀池。

設(shè)高密度沉淀池1座，尺寸為13m×12m×5m，砼結(jié)構(gòu)；混凝區(qū)安裝槳式攪拌機(jī)4臺(tái)，絮凝區(qū)安裝提升式攪拌機(jī)2臺(tái)；中心傳動(dòng)刮泥機(jī)2臺(tái)，電動(dòng)撇渣器2臺(tái)；斜管填料40m3，高度1.5m，管徑80mm；污泥回流泵4臺(tái)，排泥泵2臺(tái)，浮渣抽吸泵2臺(tái)。

2）臭氧接觸池。

設(shè)臭氧接觸池1座，尺寸為12m×4.5m×6m，砼結(jié)構(gòu)加蓋；安裝尾氣破壞器2臺(tái)，提升泵3臺(tái)，供水泵2臺(tái)；氧氣儲(chǔ)槽2臺(tái)，容積2m3；臭氧發(fā)生器3臺(tái)，產(chǎn)量7.5kg?h-1；微納米氣泡發(fā)生器6臺(tái)。

3）濾布濾池。

設(shè)濾布濾池1座，尺寸為7.5m×4.4m×3.5m，砼結(jié)構(gòu)；反沖洗水泵1臺(tái)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)1臺(tái)；可調(diào)出水堰板3條，其中，尺寸為2800×450的出水堰板1條，尺寸為500×400的出水堰板2條；濾盤(pán)6片，尺寸φ2.0m；進(jìn)水閘門(mén)1臺(tái)。

4）回用水池。

設(shè)回用水池1座，尺寸為12m×8.5m×6m，砼結(jié)構(gòu)加蓋；安裝回用水泵6臺(tái)。

5、工程運(yùn)行效果

本工程自運(yùn)行以來(lái)，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)出水監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

6、結(jié)論

綜上，采用以隔油、氣浮為主的預(yù)處理，水解酸化、改良型SBR、混凝沉淀、曝氣生物濾池為主的生化處理，高密度沉淀池、臭氧氧化、濾布濾池為主的深度處理工藝，對(duì)高氨氮煤氣化廢水進(jìn)行處理，出水達(dá)到了《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（HG/T3923―2007）的水質(zhì)要求，實(shí)現(xiàn)了回用的要求，節(jié)約了水資源，達(dá)到了水資源的循環(huán)使用。（來(lái)源：阜新市生態(tài)環(huán)境保護(hù)服務(wù)中心，遼寧省阜新生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心）