煤氣化廢水深度處理技術(shù)研究

第32卷第5期工業(yè)水處理VoL.32 No.52012年5月Industrial W ater TreatmentMay ,2012煤氣化廢水深度處理技術(shù)研究吳翠榮(淄博職業(yè)學(xué)院化工系,山東淄博255000)[摘要]首次采用預處理+二級生物處理+深度處理組合工藝處埋煤化工廢水。其中預處理(隔油-氣浮-脫酚-蕪氨)以脫油、去除懸浮物、回收酚類(lèi)和氨為目的,二級生物處理(二級內循環(huán)UASB-ABFB)是降解以非揮發(fā)酚為主的COD和生物脫除高濃度氨氮,最后采用臭氧活性炭工藝深度處理殘余的COD。該工藝出水能達到《污水綜合排放標準>(CB8978-1996)--級標準要求,具有耐沖擊負荷和出水水質(zhì)穩定的特點(diǎn)。[關(guān)鍵詞]煤氣化廢水;內循環(huán)上流式厭氧污泥床;曝氣生物流化床;深度處理[中圈分類(lèi)號] X703 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005- -829X(2012)05- 0073-03Study on the advanced treatment technology of gasification wastewaterWu Cuirong(Department of Chemical Engineering, Zibo Vocational College ,Zibo 255000,China)Abstract: 'The combined process(pre-treatment combiningt+secondary biological treatment+advanced lreatment) hasbeen used for lreating gasification wastewaler for the first time. The pretreatment process (oil separating-air flotation-dephenolization-ammonia distillation) is aimed at de-oiling , suspended solids removing, recovery of phenols andammonia. The secondary biological treatment process (secondary internal circulation UASB -ABFB) is mainly fordealing with the degradation of COD , which contains non-volatile phenol , and the biological removal of highlyconcentrated ammonia-nitrogen. At the end，ozone -activated carboon process is used for the advanced treatment ofresidual COD. The effluent water can meet the first class of the Integrated W astewater Discharge Standard (CB8978- 1996) ,having the characteristics of impact resistance load and stability of effluent water quality.Key words : gasification wastewater ;internal circulation up- flow anaerobic sludge bed; aerated biological fluidizedbed ;advanced treatment煤化工企業(yè)排放廢水以高濃度煤氣洗滌廢水為有主要地位的魯奇加壓氣化技術(shù)。筆者以國內某煤主,CODc一般在5000mg/L左右,氨氮在200-500化工企業(yè)的實(shí)際廢水進(jìn)行工藝研究,其水質(zhì)見(jiàn)表1。mg/L,廢水含有酚類(lèi).多環(huán)芳香族化合物及含氮、氧、表1煤氣化廢水水質(zhì) 。硫的雜環(huán)化合物等有機污染物，是一種典型的難降項目煤氣化預處理后(嗝油-氣浮=脫酚-蒸氨)解有機工業(yè)廢水(1-3)。數值去除率/%單一廢水處理單元難以同時(shí)有效脫除上述污染COD/(mg+L")22 3853 75184.6BOD/(mg.L")11 008856物。筆者針對煤氣化廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，提出以常規預揮發(fā)酚/(mg*L")8798.0處理(隔油-氣浮-脫盼-蒸氨)+高效組合生物非揮發(fā)酚/(mg:-L*) 1 674.6氨氨/(mg:L-)11 15995處理(二級內循環(huán)UASB- ABFB)+高級氧化處理(臭氰化物/(mg:L1)420.398.8氧活性炭)為主體的組合工藝進(jìn)行處理,出水可滿(mǎn)足硫化物(mg.L")23816.4993堿度(mg_1L")19351 .96.3《污水綜合排放標準》(GB 8978- 1996)- 級標準要求。油(mg:L")346.40.197.1H7.97.51材料與方法1.1廢水水質(zhì)及 出水水質(zhì)要求中國煤化工一級標準。煤氣化廢水的水量水質(zhì)會(huì )隨煤種和氣化工藝的1.2CNMH G不同而存在很大區別。目前我國一些煤制氣項目選出于以皮小平礎阡肝物庾權多,處理較困難,故擇豐富廉價(jià)的褐煤為原料，多采用煤氣化工藝中占主要考慮難生物降解物質(zhì)的去除。工藝流程見(jiàn)圖1。-73-試驗研究工業(yè)水處理2012-05 ,32(5)二級生物處理階段深度處理100% ,完成馴化過(guò)程。預處理階段階段采用兩級內循環(huán)UASB出水與生活污水的混合二級內循環(huán)廠(chǎng)臭氧[隔油氣浮一萃取脫酸一熱氮+二UASB ABB活性突水(體積比為5:1)啟動(dòng)ABFB,接種污泥取自某市政煤氣化廢水萃取劑生活污水出水污水處理廠(chǎng)二沉池的剩余活性污泥，池內投入PE填料,體積占總容積的40%。悶曝2d后開(kāi)始連續進(jìn)圈1煤氣化廢水處理工藝流程水,控制不同HRT,定時(shí)檢測進(jìn)出水水質(zhì)情況。當出1.3試驗裝置及運行條件水C0D≤100 mg/L,NHz*-N≤15 mg/L,用克氏定氮本研究采用兩級內循環(huán)UASB-ABFB組合生化法測定載體中微生物量≥10g/L,可認為基本完成生系統對常規預處理后的煤氣化廢水進(jìn)行二級處理,物馴化和固定化階段。并采用臭氧活性炭T.藝進(jìn)行深度處理。1.5分析方法1.3.1 二級內循環(huán)UASB- ABFB反應器COD,采用重鉻酸鉀法(GB/T 11914- 1989)測內循環(huán)UASB是在普通UASB反應器基礎上增定;氨氮采用納氏試劑分光光度法(HJ535--2009)加一套內循環(huán)系統,其對進(jìn)水水溫、pH難降解測定;總氮采用GB/T 11894- 1989 相關(guān)方法分析;有機物和COD的適應能力更佳。二級內循環(huán)UASB堿度使用METTLER TOLEDO T50自動(dòng)電位滴定儀反應器主體分別由D20cmx120cm、D25cmx120cm測定;揮發(fā)酚和總酚的測定分別采用4- _氨基安替比的圓形有機玻璃柱制成,上部均設三相分離器,有效林分光光度法(HJ 503- -2009)和 Folin-Ciocalteu比容積分別為35、55 L,為保持反應器內溫度,外壁裏色法;pH用便攜式pH計進(jìn)行測定;石油類(lèi)采用紅有保溫材料并設有恒溫設施。運行條件為(30+2)C,外分光光度法測定。pH控制在7.3~8.0,HRT分別為8.12.5 h。ABFB反應器為矩形有機玻璃反應器，尺寸為2結果與討論45cmx25cmx38cm,反應器中均勻分布兩個(gè)垂直折2.1兩級內循環(huán)UASB-ABFB生化系統運行及性能流板，廢水在反應器內沿導流板作上下折流流動(dòng)。由表1可知，預處理后廢水中仍含有較高的整個(gè)反應器相當于3個(gè)完全混合的反應器串聯(lián)在一COD、氨氮、酚類(lèi),并含有多種難降解有機污染物,屬起,采用立方體聚乙烯(PE)多孔填料為生物載體,難生化處理有機廢水(B/C=0.23<0.3)。本階段處理反應器底部鼓風(fēng)暌氣提供載體流化動(dòng)力和反應耗難點(diǎn)在于降解以非揮發(fā)酚為主的COD和脫除高濃氧。運行條件為(30+2) C,pH控制在6.8~7.5, HRT度氨氦。筆者在仄氧-好氧二級生物處理基礎上,以為8h,DO控制在1.0 mg/L。二級內循環(huán)UASB-ABFB作為生物處理運行方式。1.3.2 深度處理2.1.1 二級內循環(huán)UASB運行效果二級生化出水首先進(jìn)人預混罐內進(jìn)行臭氧預.預處理后的煤氣化廢水進(jìn)人完成馴化的二級內曝氣，以0Z0RB- -X20 小型水冷臭氧發(fā)生器為氣循環(huán)UASB反應器中，運行情況如圖2所示。進(jìn)水.源,溶解一定濃度臭氧的廢水再經(jīng)提升泵進(jìn)入臭氧COD為(3 650+80) mg/L時(shí),出水COD可達到(550+氧化塔,調節流量可控制空速,塔內裝填活性炭。氧50) mg/L,COD去除率可穩定在85%左右?；叽鐬镈 20 cmx100 cm,填料裝填體積為20L。4000]1001.4生物反應器的啟動(dòng)與馴化350080生物反應器的運行主要分為兩個(gè)階段:第一階3000縣出水CoD段為微生物的馴化和固定化階段，為期30 d;第二階2500.+進(jìn)水COD段為工藝參數、運行控制研究階段,為期90d。2000將厭氧顆粒污泥(取自酒精行業(yè)廢水處理過(guò)程)1500 t40號投入到內循環(huán)UASB反應器中開(kāi)始馴化,接種量分1000 || 20別為8、5kg。進(jìn)水CODa由預處理后的煤氣化廢水中國煤化工和葡萄糖提供，初始階段廢水CODc占總COD。的20%,總COD。約為3500m/L。在出水相對穩定的YHCNMHGi5 85運行時(shí)間/d前提下逐步增加廢水用量,一般每次提高10%直至圈2二級內循環(huán)UASB運行情況-74-工業(yè)水處理2012 -05 ,32(5)吳翠榮:煤氣化廢水深度處理技術(shù)研究UASB反應器中厭氧顆粒污泥的產(chǎn)甲烷活性實(shí)現了脫除高濃度氨氮的目的。經(jīng)ABFB反應器處(以CH4計)為4.887 g(g.d)。UASB 反應器經(jīng)過(guò)啟理后,煤氣化廢水中的氨氮達到了《污水綜合排放標動(dòng)、馴化和長(cháng)期運行,形成了能適應煤氣化廢水的厭準》的一級排放標準,但殘余的COD不能進(jìn)~步降氧顆粒污泥,直徑范圍在0.1~0.5 cm(見(jiàn)圖3),利用低,需要進(jìn)行深度處理。透射電鏡的超微切片技術(shù)對顆粒污泥各層面上的生物相進(jìn)行剖析。發(fā)現顆粒表層不同類(lèi)型的細菌多以微小菌落群的形式分布,在向內接近表面的部分混棲菌群才逐漸增多,呈遞增趨勢,且菌體密度大,細胞代謝旺盛、活力強。顆粒內層菌體密度降低,畸形填料掛膜后和死亡的細胞數目呈遞增趨勢。圈4聚乙烯填料掛膜前后情況2.2深度處理效果煤氣化廢水經(jīng)預處理及生化處理后，大部分污染物質(zhì)得到去除,但某些污染物仍達不到排放標準,需進(jìn)行深度處理,實(shí)驗選用去除率高、占地面積小、無(wú)二次污染的臭氧活性炭氧化法處理。溫度為25 C、空速為3h'時(shí),考察了臭氧投加質(zhì)量濃度對污染物去除效果的影響。試驗結果表明，隨著(zhù)臭氧流量的增加,CODa去除率升高,當水中臭氧質(zhì)量濃度>6 mg/L時(shí),CODc去除率升高的趨勢減緩。分析其原因認為臭氧在水中溶解度較小且易分解，臭氧投加量繼續增加時(shí)臭氧的利用率有所下降，且投加量大會(huì )增加能耗。實(shí)驗確定水中臭氧適宜質(zhì)量濃度為6mg/La-顆粒污泥生物相分布;b.e.d- _外、中 、內層。時(shí),出水CODc為21.8mg/L,可達到CB8978--1996圄3顆粒污泥顯微鏡照片 ;的一級排放標準要求。2.1.2 ABFB 運行效果及性能將UASB出水與生活污水按照體積比5:1混合3結論后泵人ABFB反應器,控制流量以考察HRT對污染(1)常規預處理(隔油-氣浮脫酚-蒸氨)+二級物去除情況的影響,見(jiàn)表2。生物處理(二級內循環(huán)UASB-ABFB)+深度處理(臭表2 COD、NH+ N和TN隨HRT變化情況氧活性炭)組合工藝對煤化工廢水的處理效果好,系HRTh CODJ(mg:L+) NH-N(mg+E) TN/(mgL-')_統運行穩定。(2)系統總的水力停留時(shí)間比現有文獻0524167報道的短,各項出水指標均滿(mǎn)足<污水綜合排放標41973693417準》(GB 8978- -1996)一級排放標準要求。123516971018[參考文獻]208911240313[1]李洪春.煤化工裝置中煤氣化廢水的處理與回用[J].新疆化工，2009(4);7-11.由表2可見(jiàn)，在A(yíng)BFB中CODc、NH4*-N和TN2] 呂德全.左玖玲.曲江.生化法處理煤氣廢水的工藝選擇及中試同時(shí)下降,HRT=8 h時(shí)污染物降至最低值。NH4*-N研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2006,31(3):87-89.和TN同時(shí)下降,說(shuō)明硝化和反硝化同時(shí)進(jìn)行,聚乙[3]韓洪軍,李慧強,杜茂安,等.厭氧/好氧/生物脫氨工藝處理煤化烯載體為微生物的生長(cháng)增殖提供了適合的場(chǎng)合并保^ 中國煤化15-7.持各種細菌特有的生物活性(見(jiàn)圖4,在聚乙烯填料[作者THC N M H G業(yè)于北京師范大學(xué),副教表面固定的微生物具有很好的生物活性)，每- -塊載授,實(shí)訓部主任。E-mail :wucuirong2008@163.com。體構成一個(gè)微型的同時(shí)硝化反硝化反應器(SND),[收稿日期] 2012-03- 20(修改稿)-75-