本文研究介紹了新疆某煤化工企業(yè)污水處理廠的工藝流程、處理單元及其設(shè)計參數(shù)，分析評價了該污水處理廠的處理效果及出水指標，整體工藝流程對COD、氨氮、酚類的平均去除率分別為96.1%、99.3%、99.9%，出水平均COD、氨氮、酚類分別為59、0.84、0.28 mg/L，其中酚氨回收廢水經(jīng)處理后總氮的平均去除率達到82.5%，出水平均總氮為31 mg/L，除離子污染物外各項指標均優(yōu)于《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標準》(HG/T 3923—2007)中的水質(zhì)標準要求。

　　煤制氣技術(shù)是將煤炭氣化為合成氣，用作多種具有高附加值的化工產(chǎn)品、液體燃料(甲醇、F-T合成燃料、二甲醇、城市煤氣、氫氣等)原料的技術(shù)。目前，該技術(shù)主要分為固定床、流化床和氣流床3種，魯奇加壓固定床氣化爐對高水分高灰分的低階煤有很好的氣化效果，其具有生產(chǎn)能力大、原料煤制備工藝簡單、投資少、消耗低、技術(shù)成熟可靠的特點。但魯奇氣化爐對煤化工廢水處理的工序復(fù)雜，環(huán)保問題較多，排放廢水水質(zhì)成分復(fù)雜、污染物濃度高，含有大量的酚類、烷烴類、芳香烴類、氨氮、氰化物和有機含氮化合物等物質(zhì)，具有高色度和高濁度的特點。廢水經(jīng)過酚氨回收處理后，COD、總酚、總氮分別為2 000~6 000、300~800、100~300 mg/L，B/C為0.25~0.35。

　　當前對魯奇爐煤化工廢水的治理技術(shù)路線主要由預(yù)處理、生物處理、深度處理3個部分組成。其中，預(yù)處理主要為汽提脫氨、萃取脫酚和除油;生物處理一般采用厭氧-缺氧-好氧的組合處理技術(shù);深度處理主要包括混凝沉淀、吸附技術(shù)、高級氧化、膜分離等。但基本都存在生物處理出水有機物濃度高、污染物去除不徹底、深度處理費用高等問題，經(jīng)過多次改造后也未能達到較好的效果，對后續(xù)回用及零排放系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。

　　新疆某煤化工企業(yè)采用隔油-兩級氣浮-水解酸化-BCR工藝預(yù)處理酚氨回收廢水，采用水解酸化-UASB預(yù)處理芳烴廢水，采用A/O-混凝氣浮-臭氧氧化-BAF-過濾-活性炭吸附的組合工藝對預(yù)處理后的混合廢水進行聯(lián)合處理，通過比較該企業(yè)污水處理廠的設(shè)計參數(shù)及運行狀況，分析各污染物的去除效果及達標情況，以期為同類廢水處理工程工藝設(shè)計及提標改造提供一定的理論基礎(chǔ)。

　　1 煤化工企業(yè)概況及污水處理流程

　　該煤化工企業(yè)采用碎煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)甲醇(90萬t/a)、1，4-丁二醇(30萬t/a)、燃料油(70萬t/a)，副產(chǎn)物有硫酸、焦油、粗酚、硫銨等。廢水排放總量為453.2 m3/h，廢水的分類、水質(zhì)、水量見表1。

　　廢水處理工藝流程見圖1。

　　2 污水處理工藝及各單元設(shè)計參數(shù)

　　01 酚氨回收廢水預(yù)處理單元

　　酚氨廢水調(diào)節(jié)池對酚氨回收廢水進行緩沖儲存，尺寸55 m×25 m×7.7 m，水力停留時間(HRT)為24 h;隔油沉淀池共4座，并聯(lián)運行，單座尺寸28.3 m×7 m×76.2 m;一級氣浮池共3座，并聯(lián)運行，單座尺寸16 m×4.5 m×4.2 m;二級氣浮池共3座，并聯(lián)運行，單座尺寸為16 m×4.5 m×4 m;水解酸化池共2座，并聯(lián)運行，設(shè)計采用折流式水解酸化污泥床，單座尺寸37.5 m×26.6 m×8.3 m，池內(nèi)掛載生物填料，HRT=40 h。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　BCR工藝是一種采用高效脫氮分批次多循環(huán)活性污泥法的技術(shù)，采用分批次多循環(huán)運行周期：(進水→曝氣→攪拌)→(曝氣→攪拌)→(曝氣→攪拌)→重復(fù)多次(曝氣→攪拌)步驟→沉淀→潷水→閑置，相比于傳統(tǒng)生物脫氮需要大比例的硝化液回流，能夠充分利用原水中的有機物作為反硝化的碳源，有效節(jié)省堿度和碳源的投加，降低系統(tǒng)運行成本，同時可根據(jù)排污狀況自由調(diào)整運行周期。BCR反應(yīng)池共4座，并聯(lián)運行，單座尺寸80 m×22 m×9 m，HRT=140 h。每座BCR反應(yīng)池配套16臺充氧效率高、免維護的碟式射流曝氣器。

　　02 芳烴廢水預(yù)處理單元

　　芳烴廢水中含有高濃度的有機酸、醇類、酮類等，采用水解酸化-UASB對該廢水中的有機物進行預(yù)降解，降低后續(xù)處理系統(tǒng)的處理負荷。采用1座厭氧水解池，尺寸15.5 m×6.2 m×8.65 m，池內(nèi)掛載生物填料，HRT=16 h。采用6座UASB厭氧反應(yīng)池，并聯(lián)運行，單座尺寸10.5 m×5.5 m×8.65 m，HRT=56 h。每座UASB厭氧反應(yīng)池配有1套布水系統(tǒng)、三相分離器、收水系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)。UASB設(shè)計跨越管線至BCR反應(yīng)池，補充反硝化所需的碳源。

　　03 綜合生物處理單元

　　經(jīng)過預(yù)處理后的酚氨回收廢水、芳烴廢水與低溫甲醇廢水、甲醇精餾廢水、1，4-丁二醇廢水、生活化驗廢水及其他廢水等在混合廢水調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，然后提升進入A/O反應(yīng)池。

　　混合廢水調(diào)節(jié)池尺寸25 m×7 m×7.7 m，HRT=2 h。

　　A/O反應(yīng)池，4座，并聯(lián)運行，單座尺寸70 m×15 m×7.5 m，池內(nèi)掛載生物填料，HRT=48 h(A:O=1:2.5)，硝化液回流比200%。運行時污泥質(zhì)量濃度維持在2 000~4 000 mg/L，A段DO≤0.2 mg/L，O段DO為2~4 mg/L。

　　04 深度處理單元

　　(1)混凝氣浮池，2座，并聯(lián)運行，單座尺寸20 m×7 m×4.35 m，配有PAC加藥裝置、PAM加藥裝置各1套。

　　(2)臭氧氧化池，1座，尺寸25 m×8 m×6.5 m，HRT=2 h。配套3臺12 kg/h氧氣源臭氧發(fā)生器，2用1備。

　　(3)BAF池，8座，并聯(lián)運行，單座尺寸6 m×6 m×6 m，HRT=1.5 h，池內(nèi)填裝火山巖、陶粒等填料，填料高度2.5 m。

　　(4)快濾池，8座，并聯(lián)運行，單座尺寸6 m×4 m×5.6 m，濾速6.25 m/h，濾料填裝高度1.2 m。

　　(5)活性炭過濾器，6臺，并聯(lián)運行，單臺尺寸D3.2 m×5 m，濾速12.5 m/h，活性炭填裝高度1.5 m�；钚蕴窟^濾器設(shè)計跨越管線，正常運行時快濾池出水直接至回用水池。

　　05 污泥脫水單元

　　氣浮池產(chǎn)生的浮渣、BCR和A/O反應(yīng)池產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)收集后匯入污泥儲池，然后送入污泥濃縮池進行濃縮處理。污泥濃縮池共兩座，并聯(lián)運行，單座尺寸D9 m×5.5 m，固體負荷為45 kg/(m2·d)。合計絕干污泥量為5 580 kg/d，采用2臺處理量為32 m3/h帶式壓濾機進行污泥脫水，脫水污泥含水率≤85%，運行周期為8 h。

　　3 運行效果

　　污水處理廠滿負荷運行后，2018年4~6月期間進行了連續(xù)取樣分析，采樣點為各處理單元中的主要工藝，測定具體指標為COD、氨氮、總氮、酚。

　　01 酚氨回收廢水預(yù)處理單元的運行效果

　　酚氨回收廢水含有較高濃度的COD、氨氮、酚類，平均質(zhì)量濃度分別為1 515、122、315 mg/L。經(jīng)隔油、氣浮、水解酸化、BCR等處理工藝處理后，COD、氨氮、酚類的平均去除率分別達到79.1%、91%、82%。其中水解酸化工藝后出現(xiàn)了總酚濃度的增長，這是由于魯奇爐氣化廢水中酚主要以苯酚為主，但仍含有一定量的多元酚和苯酚酯，在缺氧條件下，利用兼氧菌將其水解為單元酚和有機酸，增加了酚類的質(zhì)量濃度。經(jīng)取樣檢測，BCR反應(yīng)池出水中總氮、總酚分別為21~43、31~86 mg/L，酚氨回收廢水預(yù)處理單元對總氮、總酚的去除率分別為74.1%~88.3%、75%~90.4%。

　　02 綜合生物處理及深度處理單元的運行效果

　　考察綜合生物處理及深度處理單元對COD、氨氮的處理效果，結(jié)果表明，混合廢水的COD、氨氮分別為173~501、3~18 mg/L，經(jīng)綜合生物處理及深度處理單元處理后出水COD、氨氮分別為31~100、0.1~2.9 mg/L。COD、氨氮去除率分別為61.3%~92.6%、64.3%~99.3%，基本能夠達到《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標準》中的水質(zhì)標準要求。本工程處理工藝流程中，COD、氨氮、酚類的變化見圖2。

　　由圖2可知，處理工藝流程中A/O工藝對COD的去除效果不明顯，平均COD去除率僅為24.2%。經(jīng)過混凝氣浮-臭氧氧化-BAF-過濾-活性炭工藝處理后，最終出水平均COD、氨氮、酚類分別達到59、0.84、0.28 mg/L。綜合生物及深度處理單元對COD、氨氮、酚類的去除率分別達到79.7%、90.3%、99.6%。

　　4 運行過程中存在問題與建議

　　01 系統(tǒng)中存在的主要問題

　　污水處理廠中A/O工藝運行效果欠佳，未能達到常規(guī)A/O工藝對COD的去除率(80%以上)。分析原因主要是經(jīng)BCR處理后酚氨回收廢水中BOD濃度較低，B/C僅為0.11，可生化性極差。同時，因市場環(huán)境影響，企業(yè)內(nèi)甲醇制芳烴裝置生產(chǎn)負荷低，未能排放足量的芳烴廢水，導(dǎo)致A/O工藝長期在低負荷條件下運行，池內(nèi)絲狀菌大量繁殖，造成污泥膨脹，引起二沉池泥水分離效果不佳。通過投加混凝劑后，混凝氣浮的出水COD可達到107 mg/L，說明二沉池出水帶泥影響了COD的檢測。

　　本工程最終排水水質(zhì)需達到《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標準》中的要求，但該組合工藝對離子污染物沒有去除效果，需與反滲透產(chǎn)水勾兌稀釋離子濃度后回用，而排放廢水的水質(zhì)易受來水及操作等因素影響，可能會對生產(chǎn)設(shè)備造成損害。

　　02 對系統(tǒng)運行的建議

　　(1)進一步優(yōu)化A/O工藝的運行條件，建議可減少運行系列，提高A/O工藝處理負荷，防止絲狀菌過度繁殖，同時引入部分未經(jīng)預(yù)處理的芳烴廢水改善來水水質(zhì)，新疆某煤制烯烴項目排放廢水水質(zhì)與本工程芳烴廢水類似，采用A/O工藝對COD的去除率可達到96.2%，對氨氮的去除率達到了98.5%。

　　(2)本工程氮素污染物主要來源于酚氨回收廢水，經(jīng)過BCR處理后廢水中平均總氮為31 mg/L，遠優(yōu)于回用水質(zhì)要求，且A/O反應(yīng)池內(nèi)掛載了生物填料，建議取消硝化液回流，將A/O工藝轉(zhuǎn)化為水解酸化-生物接觸氧化的生物膜反應(yīng)器，采用兼氧-好氧組合的生物膜處理系統(tǒng)，具有抗沖擊負荷能力強、總停留時間短、處理效果好等特點。

　　(3)建議將排放廢水經(jīng)反滲透脫鹽處理后回用，反滲透產(chǎn)生的濃水送至零排放系統(tǒng)進一步處理，可減少系統(tǒng)運行和環(huán)境風險。

　　5 結(jié)論

　　(1)采用隔油-兩級氣浮-水解酸化-BCR的工藝預(yù)處理酚氨回收廢水具有較好的預(yù)處理效果，對COD、氨氮、總氮、總酚的平均去除率分別達到79.1%、91%、82.5%、82%，出水平均COD、氨氮、總氮、總酚分別為314、10、31、54 mg/L，大幅降低了后續(xù)處理系統(tǒng)的運行負荷，較低的總氮濃度有利于減少零排放系統(tǒng)中的雜鹽量。

　　(2)采用A/O-混凝氣浮-臭氧氧化-BAF-過濾-活性炭的工藝處理混合廢水，污水處理廠整體工藝流程對COD、氨氮、酚類的總?cè)コ�率分別達到96.1%、99.3%、99.9%，出水平均COD、氨氮、酚類分別為59、0.84、0.28 mg/L，除離子污染物外達到《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標準》(HG/T 3923-2007)中的要求。

　　(3)本工程中主要處理工藝為厭氧-水解-BCR-A/O-BAF的組合生物處理技術(shù)，承擔了大部分有機物、氨氮、總氮的處理負荷，充分發(fā)揮了各工藝技術(shù)的運行優(yōu)勢，具有較高的處理效率和較低的運行成本，是魯奇爐煤化工廢水處理技術(shù)創(chuàng)新所在。(來源:工業(yè)水處理  作者:劉瑋，等)