煤氣化污水回用工藝技術(shù)

石油化工安全環(huán)保技術(shù)2009年第25卷第6期PETROCHEMICAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOCY節能降耗.煤氣化污水回用工藝技術(shù)丁士兵(達斯瑪環(huán)境科技(北京)有限公司，北京100080)商要:針對煤氣化企業(yè)“零排放”要求及污水回用需求，在分析煤氣化污水特性的基礎上，對比各種工藝技術(shù)的特點(diǎn)，選定以載體流化床做為生化核心技術(shù)、03催化氧化做為物化核心技術(shù)的回用工藝技術(shù)路線(xiàn)，以工程實(shí)際運行數據為依據，分析了該工藝的技術(shù)特點(diǎn)。關(guān)鍵詞:煤氣化污水;污水回用;載體流化床; 03催化氧化;氣浮濾池煤氣化企業(yè)是耗水大戶(hù)，這些水主要用于煤要有砒啶、咔唑、聯(lián)苯、三聯(lián)苯等。氣洗滌、沖灰等。煤氣化企業(yè)同時(shí)又是排污大目前國內處理煤氣化污水的技術(shù)主要采用生戶(hù)，排放出大量的污水、廢氣等有害污染物，使化法，生化法對污水中的苯酚類(lèi)及苯類(lèi)物質(zhì)有較其成為污染最為嚴重的行業(yè)之一。煤氣化污水主好的去除作用，但對喹啉類(lèi)、吲哚類(lèi)、吡啶類(lèi)、要來(lái)源有三個(gè): -是剩余氨水，它是在煤干餾及咔唑類(lèi)等一些 難降解有機物處理效果較差，使得煤氣冷卻中產(chǎn)生出來(lái)的污水，其水量占煤氣化污煤氣化行業(yè)外排水CODer難以達到-級標準。水總量的一半以上，是煤氣化污水的主要來(lái)源;同時(shí)煤氣化污水經(jīng)生化處理后又存在色度和濁二是在煤氣凈化過(guò)程中產(chǎn)生出來(lái)的污水，如煤氣度很高的特點(diǎn)(因含各種生色團和助色團的有機終冷水和粗苯分離水等;三是在焦油、粗苯等精物，如3-甲基-1, 3, 6庚三烯、5-降冰片烯-2-羧制過(guò)程中及其它場(chǎng)合產(chǎn)生的污水。煤氣化污水是酸、2-氯-2-降冰片烯、2-羥基苯并呋喃、苯酚、1-一種典型的含有難降解有機化合物的工業(yè)污水。甲磺?；?-甲基苯、3~甲基苯并噻吩、蔡-1, 8-二煤氣化污水處理的重點(diǎn)是有效除去COD、氨胺等)。氮等污染項，從而達到相關(guān)排放指標。隨著(zhù)水資因此，要將此類(lèi)煤氣化污水處理后達到回用源緊缺狀況日趨嚴重,煤氣化污水回用的需求漸標準，需要最大限度除去CODer、氨氮、色度、旺。將煤氣化污水回用于上游生產(chǎn)中，重點(diǎn)是最濁度、電導率等污染項。大限度除去COD、氨氮、電導率、色度等污染2煤氣化污水治理 回用的常見(jiàn)工藝項。污水回用用途不同，對處理深度的要求不- -煤氣化污水治理回用工藝路線(xiàn)基本遵行“物樣，處理工藝流程不同?；A處理+ A/O生化處理+物化深度處理”，以1煤氣化污水的基本特點(diǎn)下做簡(jiǎn)要介紹。煤氣化企業(yè)排放污水以高濃度煤氣洗滌污水2.1物化預處理為主，含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害預處理常用的方法:隔油、沉淀、氣浮等。物質(zhì)。綜合污水中CODer- -般在5000 mg/L左右、氨氮在200 ~500 mg/L,污水所含有機污染.物包括酚類(lèi)、多環(huán)芳香族化合物及含氮、氧、硫收稿日期: 2009-05 -26。198年畢業(yè)于北京科.的雜環(huán)化合物等，是一種典型的含有難降解有機中國煤化工002年在中國石化集化合物的工業(yè)污水。污水中的易降解有機物主要是酚類(lèi)化合物和苯類(lèi)化合物;砒咯、蔡、呋喃、YHCN M H G郁工作，現就職于達斯瑪環(huán)境科技(北京)有限公司,從事污水處理工藝瞇唑類(lèi)屬于可降解類(lèi)有機物;難降解的有機物主技術(shù)研發(fā)、污水處理工程調試工作，高級工程師。1._ 石油化工安全環(huán)保技術(shù)2009年第25卷第6期2.2 生化處理煤氣化污水，但各有利弊。單純的生物氧化法對于預處理后的煤氣化污水，國內外- -般采用出水中含有一定量的難降解有機物，COD值偏缺氧(厭氧)、好氧生物法處理(A/O工藝),但高，不能完全達到排放標準。吸附法雖能較好由于煤氣化污水中的多環(huán)和雜環(huán)類(lèi)化合物，普通好地除去CODer,但存在吸附劑的再生和二次污氧生物法處理后出水中的COD指標難以穩定達標。染的問(wèn)題?；瘜W(xué)氧化法雖能降解難以生物降解為了解決上述問(wèn)題，近年來(lái)出現了一些新的處的有機物，但實(shí)際的工業(yè)應用中存在運行費用理方法，如PACT法(在活性污泥曝氣池中投加活高等問(wèn)題。厭氧-好氧聯(lián)合處理煤氣化污水可性炭粉末)、載體流化床生物膜法(CBR) 等。以獲得理想的處理效果，運行管理和成本相對較低，該工藝是煤氣化污水的主要選用工藝。2.3深度處理但當在來(lái)水濃度較高和含有較多難降解有機物煤氣化污水經(jīng)生化處理后，出水的CODcr、時(shí)出水難以穩定達標，需要與催化氧化和混凝氨氮等濃度雖有極大的下降，但由于難降解有機.沉淀等工藝配合使用。因此，利用多種方法聯(lián)物的存在，使得出水的COD、色度等指標仍未達合處理煤氣化污水是煤氣化污水處理技術(shù)的發(fā)到排放標準。因此，生化處理后的出水仍需進(jìn)一步處理。展方向。深度處理的方法主要有混凝沉淀、固定化生物技3煤氣化污水治理回用的先進(jìn)工藝術(shù)(如BAF)、吸附法、化學(xué)氧化法及超濾、反對比各種工藝技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，選定“物化預滲透等膜處理技術(shù)。煤氣化污水處理后回用于工業(yè)循環(huán)水，如果電處理+厭氧水解、缺氧、好氧載體流化床CBR(A'/02) +混凝沉淀+O3催化氧化+好氧載體導率不高，末端深度處理采用過(guò)濾或吸附工藝就能流化床CBR +氣浮濾池”工藝路線(xiàn)治理煤氣化污滿(mǎn)足要求;如果電導率高或者回用于鍋爐補水，則水并回用做工業(yè)循環(huán)水，在云南某煤氣化廠(chǎng)、河深度處理需要增加超濾、反滲透等膜處理單元。南某煤氣化廠(chǎng)的現場(chǎng)中試或工程應用中得到驗2.4各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)證。該工藝路線(xiàn)經(jīng)濟合理、關(guān)鍵技術(shù)成熟、水質(zhì)近年來(lái)，不斷有新的方法和技術(shù)用于處理穩定。工藝流程示意見(jiàn)圖1。事故池酸磷酸鹽工藝污水-節池初沉池酸化池廠(chǎng)沖洗污水[物]→[生活污水PAC臭氧發(fā)生脫碳脫氮沉淀催化反硝化池| CBRI池| CBR2池二沉池一混凝池塔.池CRR3混合液回流污泥回流膜組門(mén)中國煤化工MHCNMHG出水回用圖1工藝流程示意22009年第25卷第6期_丁士兵，煤氣化污水回用工藝技術(shù)3.1 A'/O* 生化處理工藝隨水自由運動(dòng)的生物填料。生物填料具有有效表面積大，適合微生物吸附生長(cháng)的特點(diǎn)。填料的結構以3.1.1水解酸化工藝具有受保護的可供微生物生長(cháng)的內表面積為特征。水解酸化技術(shù)是--種簡(jiǎn)單高效的處理工藝,當曝氣充氧時(shí)，空氣泡的上升浮力推動(dòng)填料和周?chē)転楹罄^好氧處理提供非常有利的條件，特別的水體流動(dòng)起來(lái)，當氣流穿過(guò)水流和填料的空隙時(shí)是能在難降解污水處理上廣泛應用。又被填料阻滯，并被分割成小氣泡。在這樣的過(guò)程經(jīng)水解酸化反應后，出水溶解性COD比例提中，填料被充分地攪拌并與水流混合，而空氣流又高。在運轉中經(jīng)常有水解酸化池出水溶解性被充分地分割成細小的氣泡，增加了生物膜與氧氣COD、BOD值高于進(jìn)水的情況，這說(shuō)明反應中確的接觸和傳氧效率。在曝氣攪拌條件下，水流和填有相當數量的不溶性有機物溶解于水中。料充分流動(dòng)起來(lái)，達到生物膜和被處理的污染物充3.1.2前置反硝化工藝分接觸而生物分解的目的。因此，載體流化床工藝前置反硝化工藝是在煤氣化污水領(lǐng)域應用較突破了傳統生物膜法(固定床生物膜工藝的堵塞為成熟的工藝，可以很好的適應煤氣化污水中氨和配水不均，以及載體流化床工藝的流化局限)氮濃度高、難降解有機物多的水質(zhì)特點(diǎn)。的限制，為生物膜法更廣泛地應用于污水的生物處污水中氮以有機氮和氨氮為主要存在形式,理奠定了較好的基礎。單純的好氧污泥法能夠將有機氮和氨氮轉化為硝CBR工藝具有高效的脫碳能力，可以用于生.酸鹽氮，但不能完全脫氮。前置反硝化段和混合化前端進(jìn)行高負荷脫除COD; CBR 工藝又具有優(yōu)液回流在不外加碳源的條件下實(shí)現徹底脫氮，并越的氨氮脫除效果，可以用于生化后端進(jìn)行高負在無(wú)曝氣條件下除去部分COD。荷脫除氨氮;CBR工藝在低濃度條件下脫除COD對于一些難降解有機物，前置反硝化也比傳徹底，又可以代替曝氣生物濾池(BAF) 用于深統活性污泥法顯示出更高的耐受性和降解效果。度處理工藝中。A段的缺氧環(huán)境一方面是水解酸化段的延續，部3.2 深度處理工藝分難降解大分子有機物得以進(jìn)一步分解;另一方3.2.1 O3 催化氧化面還對回流污泥中的微生物菌種進(jìn)行篩選和強經(jīng)過(guò)前段物化和生化處理后，水中仍然含有化，提升好氧過(guò)程的降解效能。特別是應對有毒一定量的難降解有機污染物，這部分污染物- -般有害污染物沖擊時(shí)，前置反硝化工藝優(yōu)勢明顯。是大分子雜環(huán)類(lèi)化合物、小分子結構穩定的有機3.1.3好氧載體流化床物，在水解酸化段以及好氧生化段均難以轉化和活性污泥法在二二十世紀初應用于污水處理以來(lái)去除，需要借助化學(xué)氧化劑的作用使其開(kāi)環(huán)開(kāi)得到很大的發(fā)展，主要是由于其系統相對簡(jiǎn)單，處鏈、轉變成小分子化合物或轉化為結構不穩定的理效果在系統運行穩定情況下比較好。但長(cháng)期以小分子有機物，從而轉化為微生物可以利用的來(lái)，活性污泥抗沖擊能力弱，溫度敏感(特別是BOD3,或徹底分解成無(wú)機物并消除色度物質(zhì)。低溫)，污泥易膨脹以及污泥流失問(wèn)題是許多污水考慮到生物處理出水中含有的懸浮物會(huì )妨礙處理廠(chǎng)經(jīng)常面對的問(wèn)題，特別是對于高氨氮、高濃氧化劑的用量，在化學(xué)氧化之前進(jìn)行混凝沉淀，度難降解污水時(shí)，活性污泥工藝存在很大的缺陷。減少色度和懸浮物，利于化學(xué)氧化更好的發(fā)揮作生物膜法在以上幾個(gè)方面要顯著(zhù)優(yōu)于活性污用并降低藥劑費用。泥工藝，而且在微生物濃度和菌群豐富程度方采用03催化氧化工藝，在類(lèi)似污水中的應面，生物膜法有顯著(zhù)優(yōu)勢。用效果較為明顯，同時(shí)操作環(huán)境和可靠性較高。載體流化床工藝(CBR) 是一種高效的生物臭氧催化氧化對水中有機物去除率較單獨吸附和膜處理技術(shù)。載體流化床工藝運用生物膜法的基本單獨中國煤化工耗的臭氧量也大原理，充分利用了活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，又克服了傳為減YHCNMHG統活性污泥法及固定式生物膜法的缺點(diǎn)。技術(shù)關(guān)鍵臭氧催化氧化技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一-種新型在于研究和開(kāi)發(fā)了比重接近于水，輕微攪拌下易于的在常溫常壓下將那些難以用臭氧單獨氧化或降解3★石油化工安全環(huán)保技術(shù)2009年第25卷第6期的有機物氧化方法,同其它高級氧化技術(shù)(如O3/的進(jìn)水條件。反滲透裝置的作用是脫除水中95 %H202、UV/O3、 UV/H202、 UV/H202/03、 Ti02/以上的電解質(zhì)( 鹽分)和粒徑大于0.000 5 μm的UV和CWAO等) -樣，也是利用反應過(guò)程中產(chǎn)生雜質(zhì)，反滲透出水可以直接做為鍋爐補水。的大量強氧化性自由基(羥基自由基)來(lái)氧化分3.4工藝運行效果解水中的有機物從而達到水質(zhì)凈化。羥基自由基非工藝運行平均數據見(jiàn)表1: .?；顫?，與大多數有機物反應時(shí)速率常數高。表1工藝運行平均數據3.2.2末端生化載體流化床(CBR)工藝廢水經(jīng)過(guò)臭氧催化氧化之后，色度與COD下處理單元pH值COD/| NH3-N/_ 色度電導率/(mg.L-') k mg*L-1 )(稀釋倍數) (μs.cm-')降、BOD, 上升，污水可生化性增加，用生物氧總進(jìn)水|9~9.55000~6000200~5003000~4000化法就能很好的除去水中的有機污染物。對于這種低濃度廢水的深度處理，傳統工藝水解酸7 -84000 ~5000 200 ~ 500 3000 - 4000化出水如接觸氧化或曝氣生物濾池(BAF)缺點(diǎn)較多，二沉池.如填料需要反沖洗或再生、容易出現局部堵塞而出水7~8300~-4000~5 3000 -400形成溝流短路、曝氣或布水不均而形成局部厭氧混凝沉100~ 1500-100 -200淀出水或床層穿透，而且運行操作管理復雜。載體流化床工藝(CBR)同樣適用于低濃度O3催化氧7-860~ 1000~150~ 80有機廢水的深度處理，而且避免了BAF的以.上缺陷。末端生化7 ~840-600-130-50CBR3出水3.2.3氣浮濾池(DAF/F)氣浮濾7-8 30~5020 -30末端生化出水中含有少量懸浮物，這部分懸超濾出水7~8 20 ~30池出水≤10浮物質(zhì)輕，傳統沉淀池效果不理想，因此氣浮濾池是最理想的處理單元。反滲透|7-810 ~20出水.氣浮濾池上部為矩形溶氣浮選池(DAF),下部為綜合濾料過(guò)濾池(F)。 DAF 系統內，通過(guò)4結語(yǔ)溶氣和溶氣釋放系統,將產(chǎn)生的微氣泡粘附于懸浮物體表面，使懸浮物混合體比重略小于水的比(1)采用A2/O2生化工藝能穩定地將煤氣化重，由此懸浮物被氣泡帶至水面，然后通過(guò)撇渣污水C0OD降到400 mg/L以下、氨氮降到5 mg/L器將懸浮物撇除。氣浮池下部為過(guò)濾池進(jìn)一步去以下;除水中細小的懸浮物質(zhì)。(2)前置缺氧反硝化無(wú)須外加碳源實(shí)現脫硝，國內應用實(shí)例表明，DAF/F 氣浮濾池出水質(zhì)并在無(wú)曝氣條件下降解部分COD,節省能源;量?jì)?yōu)良，可以直接用做工業(yè)循環(huán)水。DAF/F 氣浮(3)載體流化床(CBR)技術(shù)應用于生化處濾池也可以做為雙膜I藝的優(yōu)質(zhì)預處理工藝。理單元，脫碳負荷高、氨氮硝化功能強、抗沖擊3.3膜處理工藝能力強，能實(shí)現污水穩定達標排放，能大大減小煤氣化污水處理后回用于工業(yè)循環(huán)水，如果電生化池容積;導率不高，末端DAF/F氣浮濾池工藝出水就能滿(mǎn)(4)“混凝沉淀-03催化氧化-末端生化足要求;如果電導率高或者回用于鍋爐補水，則深CBR3-氣浮濾池”深度處理工藝，能將COD降度處理需要增加超濾、反滲透等膜處理單元。到50 mg/L以下，而且水質(zhì)清澈、色度低;“超濾反滲 透工藝為成熟工藝，該工藝在污水(5)整套組合T藝運行穩定、管理簡(jiǎn)單，運的深度處理回用中也得到較多應用，其技術(shù)關(guān)鍵行費中國煤化工、占地面積小;在膜的選擇和運行控制上。YHCNMHG.藝做為化學(xué)氧化經(jīng)過(guò)超濾裝置后水中的細菌殘體、膠體微粒、后續工藝，能最大限度除去污水中BODs，為后大分子的有機物被去除,超濾出水達到反滲透裝置續膜工藝進(jìn)水提供質(zhì)量保證。4