高酚氨煤化工廢水處理技術(shù)及案例
煤化工廢水主要來(lái)自煤氣凈化過(guò)程,水質(zhì)成分復(fù)雜,主要特征為高酚、高氨,此外還含有大量有毒有害物質(zhì),是一種典型的高濃度難生物降解工業(yè)廢水。我國(guó)能源資源的基本特點(diǎn)是“富煤、貧油、少氣”,發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)對(duì)于緩解我國(guó)石油、天然氣等優(yōu)質(zhì)資源的供求矛盾,促進(jìn)化工、鋼鐵、輕工和農(nóng)業(yè)的發(fā)展,具有非常重要的作用。雖然我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的改革促使大力建設(shè)煤化工企業(yè)成為我國(guó)很多地區(qū)工業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn),但富煤少水的地理空間分布,使得水資源的嚴(yán)重匱乏成為我國(guó)煤化工企業(yè)發(fā)展的瓶頸,尋求投資省、水質(zhì)處理好、工藝穩(wěn)定性強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低的煤制氣廢水處理工藝,最大限度地實(shí)現(xiàn)省水、節(jié)水和回用,已經(jīng)成為煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。
2.1技術(shù)原理
煤化工廢水的處理主要包括預(yù)處理、生化處理和深度處理,預(yù)處理主要是通過(guò)萃取技術(shù)回收廢水中大量的酚和氨,降低廢水污染物濃度和毒性。生化處理是煤化工廢水的核心部分,廢水通過(guò)預(yù)水解酸化過(guò)程,將懸浮物轉(zhuǎn)化為溶解性物質(zhì),水解酸化菌把復(fù)雜的有機(jī)物分解為易于生物處理的短鏈的、小分子有機(jī)物,從而提高廢水的可生化性;厭氧塔系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的羧化轉(zhuǎn)變過(guò)程,并利用厭氧細(xì)菌將部分污染物轉(zhuǎn)化成甲烷;氧化池利用好氧微生物的代謝作用降解水中大部分有機(jī)污染物;氮的生物去除在厭氧和好氧的交替環(huán)境中利用硝化菌和反硝化菌的作用,實(shí)現(xiàn)氮的轉(zhuǎn)化和去除,并進(jìn)一步降解廢水中的有機(jī)物。深度處理用以進(jìn)一步去除廢水中的污染物,混凝沉淀池是通過(guò)混凝劑與廢水混合,快速形成大而密實(shí)的絮體,對(duì)COD有良好的吸附去除效果;生物膜技術(shù)作為深度處理中的生物處理,通過(guò)附著生物膜的代謝進(jìn)一步去除水中殘留的有機(jī)污染物。通過(guò)對(duì)煤化工廢水的多級(jí)生化處理,實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)韓洪軍教授研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年的研究成果提出EBA多級(jí)生化工藝處理煤化工廢水,在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了煤化工廢水的達(dá)標(biāo)排放。煤化工廢水EBA多級(jí)生化處理工藝是包括水解酸化、外循環(huán)厭氧、接觸氧化、AO工藝、清水脫氨等在內(nèi)的多級(jí)生化組合工藝。
圖1煤化工廢水EBA多級(jí)生化處理工藝
3.1項(xiàng)目概況
中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司是“八五”期間國(guó)家重點(diǎn)工程,旨在調(diào)整哈爾濱市的燃料結(jié)構(gòu),提高哈爾濱市大氣環(huán)境質(zhì)量。2005年中石油發(fā)生的硝基苯重大污染事件,化工企業(yè)的環(huán)境污染問(wèn)題引起國(guó)家有關(guān)單位的重視。2006年9月1日國(guó)家環(huán)保總局針對(duì)煤化工廢水污染松花江的問(wèn)題對(duì)中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司下發(fā)了全國(guó)六大環(huán)保案件督辦通報(bào),限期治理。哈爾濱工業(yè)大學(xué)韓洪軍教授課題組將EBA多級(jí)生化工藝處理煤化工廢水工藝應(yīng)用與中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司煤氣化廢水處理工程,該示范工程2007年7月18日開(kāi)始施工,2008年5月4日開(kāi)始調(diào)試,2009年5月22日通過(guò)國(guó)家環(huán)保總局委托黑龍江省環(huán)保廳的驗(yàn)收,于2009年底被評(píng)為煤化工廢水處理達(dá)標(biāo)排放示范工程。
中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司污水處理站廢水主要由造氣廢水和甲醇生產(chǎn)廢水等組成,其中造氣廢水水量為210m3/h,甲醇生產(chǎn)廢水水量為20m3/h,生活廢水130m3/h。
中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司產(chǎn)生的廢水中揮發(fā)酚、總酚和氨氮含量較高,COD濃度3000-4500mg/L,總酚濃度600-800mg/L,氨氮濃度100-200mg/L。
表1 廢水主要水質(zhì)指標(biāo)
3.4工藝概述
中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司的煤制氣廢水處理工藝由外循環(huán)EC厭氧塔、預(yù)水解酸化池、翻騰式接觸氧化工藝、A/O工藝、生物脫氨工藝、混凝沉淀工藝和曝氣生物濾池組成。
圖2EC厭氧塔
圖3翻騰式接觸氧化池
圖4混凝沉淀池
圖5曝氣生物濾池
圖6水質(zhì)變化情況
圖7國(guó)際水協(xié)(IWA)2012年工程創(chuàng)新獎(jiǎng)
目前,EBA多級(jí)生化工藝技術(shù)已在中煤龍化哈爾濱煤化工公司煤制氣廢水處理中成功運(yùn)行6年,處理后廢水達(dá)標(biāo)排放,COD去除率大于98%,基建費(fèi)用節(jié)省30%左右,運(yùn)行費(fèi)用減少25%左右,廢水處理成本約3.25元/噸。該技術(shù)具備占地小、投資省、運(yùn)行成本低、出水水質(zhì)高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn),預(yù)計(jì)每年化學(xué)需氧量(COD)減少9500噸/年,生化需氧量(BOD)減少1740噸/年,總酚減少850噸/年,解決了該廠廢水對(duì)松花江及其周?chē)h(huán)境的污染問(wèn)題,降低了松花江流域的污染程度,社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。該技術(shù)于2009年通過(guò)黑龍江省環(huán)境保護(hù)廳的環(huán)保驗(yàn)收。目前該技術(shù)正在中煤鄂爾多斯能源化工有限公司煤化工廢水零排放工程中進(jìn)行應(yīng)用,處理后的廢水全部回用,實(shí)現(xiàn)煤化工廢水的達(dá)標(biāo)排放。
本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新性成果包括:
(2)構(gòu)建煤化工廢水典型污染物分相厭氧共代謝處理技術(shù)及理論;
(3)開(kāi)展改良A/O工藝低氧脫氮機(jī)理研究,探討解除硝化抑制和反硝化脫氮的主控因子;
(4)研究取得了煤化工廢水中典型污染物在分相厭氧-多級(jí)生化組合工藝中的降解機(jī)理及其轉(zhuǎn)化途徑。
隨著我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,煤化工廢水處理成為其主要制約因素,國(guó)家對(duì)環(huán)境治理力度的加大給煤化工廢水的處理提出更高的要求,針對(duì)煤化工廢水處理中存在的主要問(wèn)題,提出以下建議:
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