煤化工废水项目污水处理案例分析

高意(陕西合立环境工程有限公司，陕西 西安 710000)

1 概况

随着目前我国煤化工产业的快速发展，煤化工项目中大量废水的环保问题也日趋明显。陕西省某煤间接液化示范项目主要生产产品为柴油、石脑油和LPG，其产生的污水来源包括气化污水、低温甲醇洗污水、费托合成高浓度污水、含硫污水、含油污水、生活污水及含碱污水等。其水质特点为高COD、高氨氮、成分复杂、处理难度大[1-3]。

2 废水处理项目建设规模及工艺选择

2.1 设计规模及水质

污水处理装置分两部分，第一部分处理生活污水、低温甲醇洗污水及含油污水(地面冲洗及污染雨水，以下简称“综合进水1”)，设计规模为80 m3/h，综合进水1的水质通过生活污水、低温甲醇洗污水及含油污水加权平均后如表1所示；第二部分处理气化污水、费托合成高浓度污水、含碱污水等(以下简称“综合进水2”)，设计规模为740 m3/h。污水处理装置总设计规模为820 m3/h。

表1 综合进水1及综合进水2水质水量

2.2 进水水质及污染物去除分析

综合进水1水质情况较好，处理工艺按常规生化处理进行。综合进水2主要污染物为COD、BOD5、氨氮，BOD5和COD的比值是0.60，可生化性好，适合采用生物法，由于COD、BOD5以及氨氮的量均较高，因此需考虑COD、BOD5、氨氮的去除。

2.3 水处理工艺选择

(1)含油污水：从含油量(较少)、节约占地、出水稳定性等综合考虑，选用“涡凹气浮+溶气气浮”的工艺。

(2)含硫污水：采用对于H2S的去除采用硫酸亚铁沉淀法去除。

(3)费托高浓度污水：采用 “涡凹气浮+UASB”工艺，经UASB反应器处理后的污水进入生化处理系统。

(4)生化处理系统：进水1主要去除的物质是COD和BOD5，且可生化性好，因此，采用AB工艺。AB工艺由A段曝气池，中间沉淀池，B段曝气池和二次沉淀池组成，两端污泥各自回流。

进水2中COD、BOD5、氨氮量较高，去除有机物的同时需进行脱氮处理，若采用传统的A/O生物脱氮处理工艺，即将反硝化置前，将BOD去除与硝化反应置后，在硝化部分含有大量硝酸盐的消化液回流到反硝化进行脱氮反应，但考虑到该水质中氨氮量较高，仅采用前置反硝化不能达到去除效果，本项目中针对此水质，选择OAAO处理工艺，OAAO工艺是在传统活性污泥法基础上改进的一种工艺。通过反硝化后置与反硝化前置相结合，以达到去除效果[3-4]。

(5)深度处理系统：虽然经过预处理单元和生化处理单元处理后，水中大部分悬浮物、有机物等污染物已去除，但未能达到出水的要求，MBR以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。因此，采用MBR工艺进一步降解水中的COD、BOD5、NH3-N及SS。

(6)工艺流程：经过预处理后的污水OAAO+MBR组合工艺。主要考虑到生化处理后的污水进入回用水单元，膜处理单元对COD、氨氮、总氮的去处效果要求高，从MBR污泥回流和硝化液回流液中均有丰富的溶解氧，若直接进入一段A，不仅影响反硝化，还造成能源浪费，增加运行费用，因此设计为一级OA的形式。

3 废水处理工程主要设计参数

3.1 费托高浓度污水处理

UASB反应器作为AO处理系统的预处理，主要去除污水中的大部分有机物，降低后续好氧处理系统的负荷。

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为了保证UASB反应器上升流速，设内回流和外回流系统，将出水和三相分离器下面污水回流至进水端，同时可以稀释进水的浓度，增加系统的耐冲击能力。

UASB反应器设计容积负荷为4.95 kgCOD/m3·d；校核容积负荷为6.3 kgCOD/m3·d；设计停留时间为93.1 h；校核停留时间为72.3 h；外回流比为100%；

内回流比为200%；UASB反应器尺寸为18.0 m×10.0 m×8.0 m，共12座；UASB外回流泵Q=56 m3/h，H=10 m，共5台(4用1冷备)；UASB内回流泵Q=89 m3/h，H=10 m，共5台(4用1冷备)；UASB段间提升泵Q=230 m3/h，H=6 m，共2台(1用1备)。

3.2 气化废水

(1)气化污水经磷酸盐除硬度系统降低硬度后进入初沉池。由于气化水温较高，初沉池出水经泵提升至冷却塔进行冷却，冷却塔出水进入气化污水调节池。废水在气化污水调节池内进行充分混合、均质均量调节后经泵提升至A/O配水井进行生化处理。

(2)由于高浓度污水有机物含量高、可生化性好，因此，将部分高浓度污水引入缺氧池，作为补充缺氧脱氮所需的碳源，减少投加甲醇等碳源，降低运行成本，同时也减轻了厌氧处理装置的污染物处理量。

气化污水调节池内设隔油段，出水采用H型管。

气化污水调节池上设置两台冷却塔，Q=250 m3/h，冷却塔进水温度40 ℃，出水温度28 ℃。

气化污水调节池设3台气化污水调节池提升泵。池内设潜水搅拌器4台。

3.3 生化处理系统

一级O池有两座，半地下钢砼结构，单池有效容积24 790 m3。停留时间67 h。O池设环状供气管，池内设曝气器选用旋流曝气器。设置消泡水装置。

一级A池有两座，半地下钢砼结构，单池有效容积25 296 m3。停留时间68.4 h，内设中间隔墙，设水下推进器16个。

二级A池有两座，半地下钢砼结构，单池有效容积4 364.8 m3。停留时间11.8 h，内设中间隔墙，设水下推进器4个。

二级O池有两座，半地下钢砼结构，单池有效容积2 728 m3。停留时间7.4 h。O池设环状供气管，池内设曝气器选用旋流曝气器。设置消泡水装置。

3.4 深度处理系统

MBR池为2组，每组膜池分4格，每格为1列可独立运行的膜列，每个膜列由若干膜单元组成。MBR膜材质为聚偏氟乙烯(PVDF)。在每个膜列上安装手动阀和气动阀便于维护或清洗时关闭不影响其他膜列运行。系统设置一套膜在线清洗系统，有自动和手动切换功能。任何一个膜单元离线时不影响其他单元工作，保证系统连续运行。MBR产水泵与膜列一对一设置，选用适当流量扬程的水泵，变频控制以适应不同的运行工况。

3.4.1 第一组MBR膜

MBR进水量为370 m3/h；单套MBR膜件数量为741支；MBR膜型式采用水草式中空纤维膜/材质PVDF(聚偏四氟乙烯)；MBR膜过滤方式为外压、抽吸过滤；MBR膜单支运行通量≤13 L/(m2·h)；MBR 单片有效膜面积为 41 m2。

3.4.2 第二组MBR膜

MBR进水量为370 m3/h；单套MBR膜件数量为1 266支；MBR膜型式采用两端封装式中空纤维膜/材质PVDF(聚偏四氟乙烯)；MBR膜过滤方式为外压、抽吸过滤；MBR膜单支运行通量≤13 L/(m2·h)；MBR单片有效膜面积为25 m2。

4 结语

目前此污水处理厂已经稳定运行3年上了，以后针对此类型的煤化工废水，对于工艺路线的选择重点考虑对预处理及生化处理的选择，含油污水可采用气浮处理；费托高浓度采用UASB厌氧处理；综合废水可采用OAAO这种多段串联的方式，提高去除效果；深度处理采用MBR膜处理的方式代替传统的二沉池，可以节约占地，提高污泥浓度，增加生化段的去除效果，同时也保证了出水的效果[1]。