厌氧好氧生物脱氨混凝沉淀工艺处理煤化工废水的研究

厌氧好氧生物脱氨混凝沉淀工艺处理煤化工废水的研究

煤矿废水主要在高温下分解，同时，部分废水在煤和化工回收过程中也会产生。煤化工废水有机污染物含量高,成分复杂,由于煤质以及工艺的不同,不同工厂的废水水质存在很大差别。据报道,煤化工废水生化处理的进水共检出244种有机污染物,其中以酚类污染物为主,还含有萘、喹啉、吡啶等多环和杂环类难降解有机物。废水若未经处理或处理不当随水外排,将对水体产生严重污染,因此实现煤化工废水的达标排放有十分重要的意义。东北某气化厂采用三级射流曝气工艺处理经萃取后的煤化工废水,其出水COD为300mg/L左右。近几年来,该气化厂的煤气产量不断增加,使得原废水处理装置的处理能力和出水指标已远不能满足当前的环保要求和生产需要,亟需改造。经过多方论证,最终选择厌氧/好氧/生物脱氨/混凝沉淀工艺作为主体处理工艺。1废水处理系统该厂煤化工综合废水包括生产废水和生活废水两部分,其中生产废水主要为造气废水和甲醇废水,造气废水经过酚氨萃取后进入综合废水处理系统;生活废水主要为含酚雨水池废水和厂区生活污水。设计废水水质见表1。2工艺由于该废水中难降解物质种类较多,生物降解较困难,因此设计主要考虑难生物降解物质的去除。工艺流程如图1所示。2.1氧漂后污水处理回用经皮厌氧系统由水解酸化塔和外循环(EC)厌氧塔组成。水解酸化塔容积为480m3,采用钢制结构。综合废水在水解酸化塔中处于缺氧环境,废水中难降解的有机物在水解酸化菌的作用下被分解,使芳香烃和杂环类化合物改变化学结构,开环分解为简单的有机酸和酮类化合物,提高了废水的可生化性。同时,利用酸化菌的呼吸作用消耗综合废水中的氧气,降低了废水的氧化还原电位,为后续的厌氧系统创造良好的生物降解条件。厌氧段采用两级厌氧工艺,两级厌氧塔均采用外循环式。单塔容积为600m3,钢结构。一级厌氧塔的容积负荷较高,COD去除率高,回流液具有很强的缓冲能力,可以降低水解塔出水对厌氧塔的冲击作用,有效稳定塔内的pH;二级厌氧塔COD去除率较低,但处理效果稳定,出水水质较好。水解酸化塔出水在厌氧塔内处于严格厌氧环境,废水中大量的挥发性有机酸(VFA)被产甲烷菌降解并释放出沼气,从而降低废水的COD浓度,减轻好氧段的压力。其出水通过重力作用流入调节水解池。2.2废水预处理中的氧化调节水解池有效容积为4000m3,采用钢筋混凝土结构。调节水解池作为厌氧工艺与好氧工艺的承接部分,起到稳定水质、水量的作用。厌氧系统出水在水解池内处于缺氧状态,池内含有大量的水解酸化菌,可以进一步转化废水中难降解物质,提高废水的可生化性,为后段好氧工艺提供良好的降解条件。同时,煤化工废水具有水质、水量波动大的特点,水解酸化菌耐冲击负荷能力强,能较快地适应进水水质的变化。当废水水质、水量有较大波动时,可将一部分综合废水泵入调节水解池中,降低对厌氧系统的冲击,起到分配水量的作用。2.3池内侧悬液调节水解池的出水靠重力作用流入一级接触氧化池,其有效池容为7650m3。采用钢筋混凝土结构,池内设有曝气装置并挂有弹性填料。一级接触氧化池采用复合生物处理工艺,其中同时存在悬浮相和附着相微生物,在抗冲击负荷和加强对难降解物质的去除方面有较明显的作用。一级接触氧化池内污泥含量大,微生物具有较强的降解能力,可有效地降解废水中的有机污染物,通过一段时间的驯化,可以达到很好的酚、氰降解效果。2.4酶特点一级接触氧化池流出的泥水混合物依靠重力作用流入中沉池。中沉池采用斜板沉淀池,钢筋混凝土结构,有效容积为850m3。中沉池的作用主要有两点:一是泥水分离,二是控制一级接触氧化池的污泥浓度。斜板沉淀池可在池容一定的情况下增加沉淀池的表面积,提高泥水分离的效果。同时,沉淀池底部的污泥可通过污泥回流系统向一级接触氧化池补充,亦可将污泥排入污泥浓缩池进行浓缩处理,这样可有效地控制污泥停留时间,防止污泥吸附的污染物解吸,影响出水水质。2.5级接触氧化池中沉池出水依靠重力作用流入二级接触氧化池,其有效容积为7650m3,采用钢筋混凝土结构。二级接触氧化池的作用是去除水中的氨氮。废水经过一级接触氧化池降解后,有机物浓度已大幅降低,因此二级接触氧化池的有机负荷较一级接触氧化池要低得多,这为硝化菌的生长创造了有利条件。同时,二级接触氧化池采用A/O工艺,将出水回流,通过缺氧/好氧环境实现反硝化作用,达到脱氮的目的。2.6积相积5.2二级接触氧化池出水依靠重力作用流入到二沉池。二沉池采用斜板沉淀池,钢筋混凝土结构,有效容积为850m3。二沉池的主要作用是延长污泥停留时间。硝化菌世代周期长,生长易受外界条件影响,因此需要有较长的污泥停留时间。二沉池可将随二级接触氧化池出水流出的污泥通过回流系统返回到接触氧化池中,有效地延长污泥停留时间,为二级接触氧化池内硝化菌的生长提供良好的条件。2.7生物脱氨池内填充纳米填料二沉池出水依靠重力作用流入生物脱氨池。生物脱氨池有效容积为3100m3,采用钢筋混凝土结构。经过二级接触氧化处理后,废水中的大部分氨氮被去除,采用A/O工艺也可去除废水中的部分氮,但仍未达到排放标准,因此采用生物脱氨工艺进一步去除废水中的氨氮和硝态氮。生物脱氨池内填充纳米改性生物填料,该填料易于附着硝化菌和反硝化菌,挂膜速度快,具有良好的脱氮功能。生物脱氨池能够较彻底地去除废水中少量的氨氮,同时具有很好的脱氮效果,产泥量少,运行稳定。2.8生物处理废水脱氨池出水加入混凝剂及助凝剂,经搅拌后依靠重力作用流入混凝沉淀池。混凝沉淀池采用斜板沉淀池,钢筋混凝土结构,有效容积为1000m3。废水经过生物处理以后,大部分污染物已经被去除,但COD和色度仍未达到排放标准,需要通过投加混凝剂达到排放标准。脱氨池出水投加混凝剂后,其COD进一步被去除,色度明显降低,通过混凝沉淀池的泥水分离作用,污泥被排入到污泥浓缩池浓缩处理后外排处置,出水靠重力作用流入清水池。2.9清水池清水池为钢筋混凝土结构,有效容积为580m3。3进水水质及处理效果经过四个多月的调试运行,该系统的出水水质基本稳定,各项污染物的指标均达到排放标准,具体进水水质及处理效果见表2。该工程总造价为2495万元,运行费用为2.7