关于提高煤化工污水生化系统处理效率的探讨

张芮(辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司, 辽宁 阜新 123000)

关于提高煤化工污水生化系统处理效率的探讨

张芮(辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司, 辽宁 阜新 123000)

随着科学技术的不断发展，人们对煤炭资源的开发利用也在不断增长。煤化工项目的发展对我国战略储备具有深远意义，但是如何处理煤化工生产过程中所产生的化工污水是当前困扰人们的最大问题，如果将未处理的污水直接排放到地表水体中去势必会破坏生态水资源。因此，有必要通过技术措施提高煤化工行业生化污水处理效率来保护生态环境。

煤化工污水;生化系统处理效率;研究

0 引言

煤化工产业的发展不仅需要考虑煤炭资源、煤炭的转化技术、经济效益等问题，同时还需要考虑到水资源的利用以及化工污水的排放问题。水资源的利用以及污水处理的效果将直接影响企业的经济效益、运行负荷，以及运行安全。虽然说煤化工产业的发展对我国的发展具有重要意义，但是不能以牺牲环境为代价，否则会带来更为严重的后果。在探讨如何提高煤化工污水生化系统处理效率的问题上，需要一个严谨的思路，提出有效的措施加以解决。

1 煤气化污水的水质特征

本文以污水“零”排放的某煤化工企业为例，该煤化工企业采用碎煤加压气化工艺，由于碎煤加压气化工艺的炉型特点、反应温度以及采用的煤种特点使得气化废水中含有大量单元酚、多元酚，以及少量苯属烃、萘、蒽、噻吩、吡啶等难降解有毒、有害物质有机物。煤气化废水经煤气水分离和酚氨回收单元，分离出焦油、粗粉和氨水后，综合废水中CODcr一般在3000～5000mg/L左右、氨氮在200～500mg/L，是典型的含有毒、难降解的有机化合物的工业废水。废水主要污染物浓度如下：

表1 废水水质 单位：mg/L

该废水经一系列处理后，出水拟作为工艺循环水系统的补充水使用，出水水质满足《中华人民共和国化工行业标准》HG/T3923-2007的《循环冷却水用再生水水质标准》要求。

表2 出水水质 单位：mg/L

续表2

由于煤气化装置废水中污染物浓度高，可生化性差，而装置出水水质要求较高，为确保污水处理装置的有效运行，提高污水生化系统处理效率，通过一系列论证，本项目污水处理中生化处理工段拟采用“水解酸化+多级A/O生化+接触氧化”处理工艺。

2 生化系统处理工艺关键点分析

2.1 高浓度难生化有机物废水

根据提供的废水水质进行综合分析，废水的有机物浓度高，气化废水的COD为3000mg/L～5000mg/L，属高浓度有机污水。而废水的BOD5/COD小于0.3，因此该废水属高浓度较难生化的有机污水。根据这一分析特点应首先采用厌氧水解酸化工艺来提高该废水的可生化性。

2.2 有毒难降解有机物

碎煤加压气化废水中大量单元酚、多元酚及少量苯属烃、萘、蒽、等难降解有毒有害物质有机物，这些有机物降解难度较大，其中部分有机物还具有一定的毒性。通常条件下这些物质的抗氧化性较强，而好氧生物处理是一种生物氧化过程，因此对这些物质的开环和降解都有一定难度。废水中的这些有毒或有抑制物质，如果不进行必要的处理将使处理系统中的微生物受到抑制，从而无法正常运行，因此在处理工艺选择中应考虑必要的措施，将生化处理进水中有毒、有害污染物的浓度控制在对生物无影响的范围之内。

2.3 高氨氮浓度

碎煤加压气化综合废水的总氮浓度在200mg/L左右，采用生物处理废水中的氮类污染物一般首先将其转化为氨氮。根

据废水的这一特点，应采用硝化能力和反硝化能力均很强的处理工艺。

通过反硝化是恢复碱度和控制pH值的有效方法，但如何提高反硝化的效率是成败的关键，温度和C:N的控制又是控制反硝化效率的关键，如果控制不好，系统也难于正常运行。

3 提高煤化工污水生化系统处理效率的措施

3.1 采用水解酸化工艺

废气化废水经预处理工段后的综合废水进入水解酸化池进行厌氧反应，去除COD和改善废水的可生化性，厌氧过程对于浓度较高的有机废水，可以将废水中的芳烃类有机质所带的苯、萘、蒽醌等环打开，提高难降解有机物的好氧生物降解性能，为后续的好氧生物处理创造良好条件。厌氧过程分为四个阶段：水解阶段、酸化阶段、酸性衰退阶段及甲烷化阶段。水解阶段是将大分子不溶性复杂有机物在细胞胞外酶的作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸(醇类、醛类、酮类等)，然后渗入细胞内；酸化阶段是将水解发酵阶段的产物降解为简单脂肪酸(乙酸、丙酸、丁酸等)并脱氢，提高废水可生化性。水解酸化池把反应控制在第二阶段完成之前，水力停留时间短，效率高，同时提高了污水的可生化性。水解酸化池中装填弹性填料，填料布置密度相对增加，使池内生物量大于15g/L，池底设置布水管线，采取上流式布水方式，使污水在池内均匀、充分的与微生物接触，提高生化效率。

3.2 采用增投生物增效剂

煤化工污水中存在着很多的活性微生物，没有处理的污水一旦排放到大自然中这些活性的微生物就会在大自然的环境中大量的繁衍，因此，在污水中降解掉这些微生物是处理的第一步。在煤化工污水中投加微生物增效剂能够有效的达到目的，主要是因为微生物增加剂中含有一些菌株，这些菌株的存在能够分解脂肪酸、碳氢化合物、表面活性剂和一些不易分解的有机物等，在煤化工污水中存在的活性微生物能够有效的被微生物增加剂给分解掉从而提高污水处理效率。其中去氨氮生物增效剂能够非常有效的去除污水中的氨氮。

在该项目中，我们发现煤化工污水中存在很高浓度的氨氮化合物，在煤化工污水中加入氨氮生物增效剂能够将氨氮去除掉99%，但是当硝化细菌受到破坏时，这个氨氮的去除率就成直线下降，因此，在去除氨氮时需要保证硝化细菌不受到刺激，这个时候可以在污水中增加生物增效剂，将分离出来的氨氮迅速的去除掉。

3.3 采用多级A/O生化工艺

煤制气装置的生产废水COD较高，且生化性差。用普通活性污泥法处理，即使延长废水在好氧池中的停留时间，也很难满足处理要求。单级A/O法对氨氮有较好的去除效果，难以使出水COD达到要求。目前有较多的煤化工厂采用SBR工艺，但该方法操作相对复杂，没有大规模污水处理的先例。根据褐煤加压气化废水的特点，并结合国内焦化类废水处理的先进经验，确定生化处理应采用多级A/O生物脱碳和脱氮处理工艺。

水解酸化池出水送入多级A/O生化池进行多级的厌氧－好氧、反硝化－硝化处理。生化脱氮途径之一主要依靠硝化——反硝化两大类菌种。硝化菌属专性自养型，它利用氨氮转化过程中释放的能量作为自身新陈代谢的能源。在反应过程中氧化1kg氨氮约消耗4.6kg氧，同时消耗约7.14kg碳酸钙碱度。硝化并没有去除氮，而是使之转变为硝态氮，减少了它的需氧量，氮的最终去除要通过反硝化过程完成。反硝化菌种大部分为兼性异氧菌，在无分子态溶解氧存在时，利用硝酸盐和亚硝酸盐被还原过程产生的能量做为能量来源。反硝化时，每还原1kg硝态氮成氮气，理论上可回收3.57kg碱度，其中硝化液回流进行反硝化，这样可以利用原污水中的有机物做为反硝化的电子供体，同时可提供部分碱度，抵消硝化段的部分碱度消耗。

3.4 采用接触氧化工艺

多级A/O处理工序出水中COD浓度575mg/L，BOD5浓度105mg/L，其中有相当一部分是难降解的有机物，继续采用活性污泥法处理效果不好，采用接触氧化法处理。接触氧化池填料中的生物膜上的微生物数目多，种类丰富，降解那些难降解有机物的微生物可以生存下来，促进了生化段出水水质的提高，此外，由于原生动物的旺盛繁殖，使出水中活性菌数、悬浮固体、COD、有机物氮等都下降。

4 结语

通过上述的分析，我们了解了煤化工污水生化处理工艺。在充分了解煤化工污水水质特点的基础上，有针对性的提出相关措施来提高污水生化系统的处理效率。将煤化工污水经过处理之后再重新利用，不仅可以减少生化污水对自然环境的破坏，同时还能减少水资源的浪费，为社会经济和环境保护的协调发展做出努力，为人们提供安静舒适的生活环境。

[1]刘景明,王德安.污水处理工艺[M].北京：化学工业出版社，2004．

[2]庄会东.混凝-SBR工艺处理煤气化废水的生产试验性研究[D].南京：南京理工大学，2012．

[3]王凤玲.缺水地区煤化工项目污水用于荒地浇灌的可行性及关注点探讨[Z].内蒙古：内蒙古环境保护，2006年12月．

[4]张志峰，孟少卿.污水处理节能降耗问答[M].北京：化学工业出版社，2013,2．

[5]何锋.煤化工废水的来源与特点及其相应的处理技术探究.科技世界，2012,8(23):320-322.

[6]任源.焦化废水水质组成及其环境学与生物学特性分析.环境科学学报，2012,27(7):1094-1110.