改良SBR工藝處理德士古煤氣化廢水

第23卷第6期能源環(huán)境保護Vol.23,No.62009年12月Energy Environmental ProtectionDec, 2009綜述與專(zhuān)論]改良SBR工藝處理德士古煤氣化廢水藥寶寶,高鶯2(1. 北京建工金源環(huán)保發(fā)展有限公司,北京100101;2.北京華福工程有限公司,北京100013)摘要:對德士古煤氣化廢水的產(chǎn)生及水質(zhì)特性進(jìn)行了分析,廢水首先經(jīng)蒸氨,將氨氦濃度從1 300~2 700 mg/L降低至200~300 mg/L,后續處理采用具有生物脫氮功能的處理工藝。對A/O、SBR及其改良工藝進(jìn)行了綜合評述,重點(diǎn)介紹了碟式射流曝氣在改良SBR工藝中的應用,及該工藝的運行周期設置和特點(diǎn)。工程實(shí)踐表明,該工藝處理效果好、運行穩定、操作及控制靈活,氨氦去除率達到98%,出水濃度小于10 m/L。關(guān)鍵詞:改良SBR;德士古;煤氣化廢水;碟式射流曝氣;硝化;反硝化中圖分類(lèi)號:X703文獻標識碼:A文章編號:1006- -8759(2009)06 -0004- -04TEXACO COAL GASIFICATION WASTEWATERTREATMENT WITH MODIFIED SBR PROCESSYAO Bao- -bao', GAO Ying'(I.Bejing BCEG Golden Sources E.P.D. Co, Ltd. ,Bejing 100101,China;2. Beijing Huafu Engineering Co, Lid. , Beijing 100013,China)Abstract: The origin and characteristic of Texaco coal gasification wastewater was analyzed.The concentration of ammonia nitrogen would be decreased from 1 300~2 700 mg/L to 200~300 mg/L by ammonia still pretreatment. The enhanced biological denitrification process mustbe used in the post treatment. A/0, SBR and modified SBR process was separatelysummarized. The application of disk jet aeration, operation cycle and characteristic of themodified SBR process was described in detail. The treatment process featured positivepollutant removal, stable running and simple control and operation, therefore, the effluentconcentration of ammonia nitrogen would be lower than 10 mgl and the removal rate wouldbe over 98%.Keywords: modified SBR process ;Texaco; coal gasification wastewater;disk jet aeration;nitration; denitrification我國是世界上煤炭資源最豐富的國家之一-,應的環(huán)境污染，尤其是廢水污染的問(wèn)題。采用改良作為一種重要能源，煤的用途主要包括:燃燒、煉SBR工藝處理德上古煤氣化廢水,處理效果好、運焦、氣化、干餾加氫液化等。煤氣化是一種潔凈的行穩定,尤其是氨氮去除率達到98%,為高氨氮煤炭綜合利用技術(shù),是煤化工、加氫工藝、煤液化煤氣化廢水的治理提供了一條切實(shí)可行的工藝路等的基礎"。然而在煤氣化生產(chǎn)過(guò)程中也帶來(lái)了相中國煤化工MHCNMHG收稿日期:2009. -08-24藥寶寶等改良SBR工藝處理德士古煤氣化廢水.5.煤氣化過(guò)程是一個(gè)熱化學(xué)過(guò)程， 是以煤為原2.3出水水質(zhì)要求料,以氧氣、蒸汽或氫氣等作氣化劑,在高溫條件目前國內采用德士古煤氣化技術(shù)的生產(chǎn)企下通過(guò)化學(xué)反應將煤中的叮燃部分轉化為氣體燃業(yè),出水水質(zhì)執行《污水綜合排放標準>(GB8978-料的過(guò)程。煤氣化本質(zhì)上是將煤由高分子固態(tài)物1996)一級標準或《合成氨工業(yè)水污染物排放標質(zhì)轉化為低分子氣態(tài)物質(zhì)，由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)準》(CB13458- 2001)- -級標準。程,也是改變燃料中碳.氫比結構的過(guò)程"。氨氮作為一項最重要的水質(zhì)考核指標，上述德士古煤氣化技術(shù)也稱(chēng)為水煤漿氣化技術(shù),兩個(gè)排放標準分別執行15mg/L和大型企業(yè)40是由美國Texaco公司在重油氣化的基礎上:開(kāi)發(fā)m/L(或中型企業(yè)70 mg/L)。出的第二代氣流床氣化工藝。氣化過(guò)程包括煤漿3廢水處理工藝的確定制備、煤漿氣化、灰水處理和CO變換等工序,氣化壓力2.6~8.5 MPa,氣化溫度1 360 C~1 450 C對廢水水質(zhì)特性分析可知,廢水氨氮濃度高,田。該技術(shù)運行操作的經(jīng)驗豐富,設備國產(chǎn)化率高,經(jīng)蒸氨預處理后可降低至200~300 mg/L,但仍需在投資和運行成本上具有明顯優(yōu)勢，是目前商業(yè)采用具有脫氨功能的生化處理工藝。國內常用的業(yè)績(jì)最多的第二代氣流床氣化工藝。國內采用該處理工藝為:A/O .SBR及其改良型工藝。技術(shù)的生產(chǎn)企業(yè)包括:魯南化肥廠(chǎng)、陜西渭化、山3.1 AO工藝東華魯恒升、兗礦國泰.南京金陵石化等。AO工藝是前置反硝化生物脫氮工藝，應用較為廣泛,積累了一定的設計和運行經(jīng)驗，主要特2德士古煤氣化廢水特性點(diǎn)是:(1)缺氧池設置在好氧池前,可起生物選擇2.1廢水的產(chǎn)生器作用,改善污泥沉降性能。(2)好 氧池設置在缺德士古煤氣化生產(chǎn)過(guò)程中，粗煤氣在冷凝冷氧池后，可進(jìn)一步去除有機污染物，改善出水水卻時(shí)所含的飽和水分( 主要是加壓氣化過(guò)程加入質(zhì)。(3)反硝化產(chǎn)生的堿度可部分補償硝化過(guò)程的的水蒸氣和煤本身所含的水分)形成了冷凝水。這堿度消耗。(4)反硝化可利用原水中的碳源,減輕些冷凝水匯入噴淋冷卻系統循環(huán)使用，多余的水好氧池的有機負荷。排出即形成廢水。因此,廢水實(shí)質(zhì)上是來(lái)源于盈水但采用A/0 T藝處理高濃度氨氮廢水,具有循環(huán)系統的排污水，其中溶解或懸浮有粗煤氣中一定的局限性，主要表現為:(1)A/0 T.藝需分別的多種成分,典型的廢水水質(zhì)見(jiàn)表1。設置污泥回流和混合液回流系統，尤其是混合液回流比通常設計為200 %~400 %，動(dòng)力消耗大。表1典型的德士 古煤氣化廢水水贗表m/L污染物水質(zhì)指標(2)理論上講,混合液回流量越大脫氮效率越高。苯酚< 10但回流量的增大,使大量溶解氧進(jìn)人缺氧池,在一氨1 300-2 700定程度上影響了反硝化的處理效果。焦油甲酸化合物100-12003.2 SBR工藝氰化物10-30SBR T藝是間歇性活性污泥法工藝，一個(gè)運COD200-760行周期包括進(jìn)水、曝氣、攪拌、沉淀、撇水、閑置等2.2廢水的特性階段。該工藝主要具有以下特點(diǎn):(1)工藝流程簡(jiǎn)對表1分析可知，德上古煤氣化廢水的特性單投資低,不需要單獨設置二沉池和污泥回流系主要表現為:(1)廢水中不含焦油及重金屬離子，統。(2)平面布置緊湊,占地面積小。(3)時(shí)間上具酚類(lèi)含最低;(2)廢水中氰化物含盤(pán)較低,好氧生有理想的推流式反應器特性。(4)對進(jìn)水水質(zhì)、水化處理可得到有效降解，不需要破氰預處理;(3)量的波動(dòng)有較強的適應性,運行方式靈活,有機物廢水中氨含量高,需進(jìn)行蒸氨預處理,將氨氮濃度去除率高,脫氮效果較好。(5)具有良好的污泥沉降低至200~300 mg/L;(4)生化處理時(shí)由于碳氮比仍然失調,需外加有機碳源;(5)甲酸化合物是中國煤化工構成廢水COD的主要污染物，廢水的可生化性YHCNMHG,sBR工藝產(chǎn)生了許多改良型工藝。湖南湘潭大學(xué)的劉永淞等人綜能源環(huán)境保護第23卷第6期合分析了SBR的工藝特性,認為正確控制充水時(shí)該項目中，改良SBR池的運行周期設置見(jiàn)表間和曝氣方式是最大限度提高SBR系統反應速2所示。度的重要手段4。哈爾濱建筑大學(xué)的王福珍等對袈2 某煤化工企業(yè)改良SBR池運行周期表SBR法供氣量的最優(yōu)控制和曝氣沉淀時(shí)間的最優(yōu)運行周明(360min)分配等問(wèn)題進(jìn)行了研究，認為應根據不同的污水60120 工180240工300 工360 .| 階段11市0市市市市市11市1市市1市11南性質(zhì)確定最優(yōu)的曝氣和沉淀時(shí)間4。000011110100100000100001100000本文所述的改良SBR上藝是在普通SBR的[進(jìn)水基礎上,采用碟式射流曝氣技術(shù),對運行周期中的液做硝化與反硝化階段進(jìn)行了優(yōu)化設計，實(shí)現了廢水硝化 .| 反硝中氨氮的有效去除?；痏3.3.1碟式射流曝氣技術(shù)「沉淀開(kāi)泥ISBR池中的曝氣方式通常采用鼓風(fēng)機加微孔曝氣組合形式,反硝化階段采用潛水攪拌器。這種說(shuō)明:(1)投加液堿補充硝化過(guò)程的堿度消耗。組合形式的設備數量較多.控制系統相對復雜、處(2)授加甲醇補充反硝化過(guò)程所需碳源。理效果受微孔曝氣器完好程度的影響。近些年來(lái)，改良SBRT.藝的牛物脫氮反應可以看成多針對高氨氮煤氣化廢水的處理，碟式射流曝氣技個(gè)A/O串聯(lián)的形式,不僅實(shí)現了好氧.缺氧狀態(tài)交術(shù)得到了更多的推廣及工程應用。替的環(huán)境條件，而且可以對硝化與反硝化段的運碟式射流曝氣器由外腔、內腔、混合腔、外噴行時(shí)間進(jìn)行靈活的調整，實(shí)現對不同碳氮比廢水嘴.內噴嘴、進(jìn)氣口和進(jìn)液口七部分組成。內、外腔的有效生物脫氮。該項目中,硝化和反硝化在同一體為比下兩個(gè)碟形殼體對合粘結而成，內腔為上池內進(jìn)行,不存在混合液回流的問(wèn)題,池內廢水全作介質(zhì)腔，外腔為引射介質(zhì)究,自身不含任何機電部參與了反硝化過(guò)程,理論上.講脫氮效率可無(wú)限和傳動(dòng)部件，運行時(shí)需配套的設備包括射流循環(huán)接近于100 %。本項日設計中,硝化與反硝化反應泵及鼓風(fēng)機。交橋進(jìn)行3次,氨氮去除率達到98%,出水氨氮采用碟式射流曝氣處理高氨氮廢水具有如下濃度小于10 mg/L,出水總氮濃度小于20 mg/L。特點(diǎn):( 1)供氣時(shí)(鼓風(fēng)機j射流循環(huán)泵同時(shí)運行)進(jìn)行曝氣允氧和混合攪拌，實(shí)現有機物的降解及4改良SBR設計說(shuō)明硝化功能。(2)停止供氣時(shí)(鼓風(fēng)機停止運行、射流改良SBR池足污水處理裝置的核心單元,除循環(huán)泵運行)進(jìn)行無(wú)氧混合攪拌，實(shí)現反硝化功了采用碟式射流曝氣技術(shù)及重點(diǎn)考慮運行周期設能。(3)采用雙級射流技術(shù),氧轉移效率較高,運行置外,還需對碳源投加堿度投加磷投加、反硝化中尤堵塞問(wèn)題。(4)射流曝氣器采用FRP材質(zhì),防消氧等問(wèn)題進(jìn)行綜合考慮。腐蝕抗老化、耐磨損性能好、使用壽命長(cháng)。4.1碳源投加3.3.2改良SBR的周期設置經(jīng)蒸氨預處理后氨氮濃度降低至200~300改良SBR T藝主要是對運行周期內的硝化與mg/L,對好氧生化處理而言,碳氮比仍然失調，反反硝化段進(jìn)彳優(yōu)化設計,實(shí)現高氨氮低COD(即低硝化過(guò)程必須外加有機碳源。碳氮比)廢水的有效生物脫氮。我公司參與的某煤工程中通常投加甲醇作為外加碳源(采用德化T企業(yè)廢水處理項目中，即采用了改良SBR為士古煤氣化的部分生產(chǎn)企業(yè)主要產(chǎn)品之一為甲核心的處理工藝,具體T藝流程見(jiàn)圖1所示。醇,可直接從生產(chǎn)裝置區由管道接人)。甲醇的生化性非常好.易被反硝化菌吸收利用,有利于提高[進(jìn)水→湖節池→改良SBR池→出水池]反硝化速率。但甲醇的火災危險性等級為甲B中國煤化工擁防爆電器設備。行泥濃編池一污泥池+去制漿}MYHCNMHG化反應式為:圈1工藝流程圖Nu2-+U.0/LnjsUn+U.3H2CO3 - +藥寶寶等改良SBR工藝處理德士古堞氣化廢水.7.0.04CH,NO2+0.48N2+1.23H20+HCO3ORP進(jìn)行過(guò)程智能控制，可以進(jìn)一步優(yōu)化運行條NO-+1.08CHJ0H+0.24H2CO3→件,提高處理效率,降低運行成本。0.056CHNO2+0.47N+1.68H2O+HCO56結論及 建議甲醇的設計投加量為:1.53 [NO2]+2.47|NO;]o6.1結論4.2堿度投加(1)采用改良SBR工藝處理德士古煤氣化廢廢水氨氮濃度為200~300 mg/L,硝化反應將水處理效果好、運行穩定、操作靈活。消耗大量的堿度。雖然原水中含有部分堿度且反(2)采用蒸氨預處理可將氨氮濃度降至200~硝化過(guò)程可問(wèn)收堿度，但仍需補充堿度并維持剩300 mg/L,有利于后續生化反應的進(jìn)行。余堿度大于70 mg/L。工程中通常投加液堿,在溫(3)改良SBR工藝可以看成多個(gè)A/O的串聯(lián)度較低時(shí)液堿易結晶，因此儲罐及管道應做好保運行方式，對廢水中氨氮的去除率達到98 %,出溫或伴熱等工程措施。水氨氮濃度小于10 mg/L。4.3磷的投加(4)采用碟式射流曝氣技術(shù),通過(guò)對鼓風(fēng)機和原廢水中磷的含量較低,不能滿(mǎn)足好氧生化射流循環(huán)泵的控制，可實(shí)現硝化與反硝化的交替反應對磷的需求(C:N:P=100:5:1),需補充磷酸或靈活運行。磷酸鹽等物質(zhì)。(5)在改良SBR池中,根據工藝及運行周期4.4反硝化消氧的設置,應分別外加碳源(甲醇)、堿度(液堿)和由硝化反應轉換到反硝化時(shí),需要進(jìn)行消氧,磷,保證生化反應的順利進(jìn)行。使溶解氧迅速降低至0.3~0.5 mg/L。這部分消氧所(6)在改良SBR池中設置在線(xiàn)pH、在線(xiàn)DO消耗碳源量的計算至關(guān)重要,如果末考慮此消耗量和在線(xiàn)0RP,使其與有機物降解及脫氮過(guò)程的相將導致碳源投加的不足,影響反硝化的處理效果。關(guān)指標建立了- -定的關(guān)系,實(shí)現過(guò)程的智能控制。反硝化消氧的反應式為:6.2建議02+0.93CH.0H+0.056NO;(1)改良SBR池的射流循環(huán)泵宜采用干式離0.056CsH,NO2+ 1.64H20+0.59H2CO3+0.056HCO3心泵，建議不采用潛污泵。每個(gè)溶解氰消耗0.93個(gè)甲醇,同時(shí)消耗0.056(2)改良SBR池的運行周期設置,尤其是硝個(gè)NO;5,因此每個(gè)溶解氧實(shí)際消耗0.87個(gè)甲醇?；c反硝化段的時(shí)間設置,應根據實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)、水量及水溫等因素進(jìn)行相應調整。5改良SBR的過(guò)程控制(3)改良SBR池的反硝化過(guò)程應優(yōu)先利用原改良SBR池的-一個(gè)運行周期中,硝化與反硝廢水中的碳源有機物,不足部分進(jìn)行補充投加?；A段反復交替進(jìn)行。為了達到良好的處理效果，參考文獻:實(shí)現深度脫氮,在反應池內需設置在線(xiàn)pH、在線(xiàn)DO和在線(xiàn)0RP進(jìn)行聯(lián)合過(guò)程控制。[1]張東亮中國煤氣化工藝(技術(shù))的現狀與發(fā)展小煤化上,2004,(2):1-5.青島理上大學(xué)周利及北京工業(yè)大學(xué)楊慶等人[2]施水生,傅中見(jiàn).煤加壓氣化廢水處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出對脈沖式SBR法深度脫氮工藝及控制進(jìn)行了系版社,2001,21-46.統研究問(wèn),得到了pH .DO和ORP的變化規律。在[3]月蘭，林阿彪，王彬Texaco與Shell煤氣化工藝比較分析有機物難降解階段,DO出現躍升,pH出現由上升I化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2007 ,28(6):57-60.到下降的拐點(diǎn)。硝化反應結束時(shí), DO和ORP出現[4]汪大暈,雷樂(lè )成.水處理新技術(shù)及工程設計[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社2001,158.躍升,pH出現由下降到上.升的拐點(diǎn)。反硝化結束[5]周利,李凌云.楊慶等.脈沖式SBR法深度脫氟工藝及其控制時(shí),pH出現由上升到下降的拐點(diǎn),ORP也出現拐[I].工業(yè)水處理,2008.28(2):32-35.點(diǎn)。實(shí)際工程中利用在線(xiàn)pH、在線(xiàn)DO和在線(xiàn)中國煤化工MYHCNMHG