高酚氨煤化工废水处理技术及案例

高酚氨煤化工废水处理技术及案例2015.51前言煤化工废水主要来自煤气净化过程，水质成分复杂，主要特征为高酚、高氨，此外还含有大量有毒有害物质，是一种典型的高浓度难生物降解工业废水。我国能源资源的基本特点是“富煤、贫油、少气”，发展新型煤化工产业对于缓解我国石油、天然气等优质资源的供求矛盾，促进化工、钢铁、轻工和农业的发展，具有非常重要的作用。虽然我国经济发展方式的改革促使大力建设煤化工企业成为我国很多地区工业发展的热点，但富煤少水的地理空间分布，使得水资源的严重匮乏成为我国煤化工企业发展的瓶颈，寻求投资省、水质处理好、工艺稳定性强、运行费用低的煤制气废水处理工艺，最大限度地实现省水、节水和回用，已经成为煤制气产业发展的迫切需求。2技术介绍2.1技术原理煤化工废水的处理主要包括预处理、生化处理和深度处理，预处理主要是通过萃取技术回收废水中大量的酚和氨，降低废水污染物浓度和毒性。生化处理是煤化工废水的核心部分，废水通过预水解酸化过程，将悬浮物转化为溶解性物质，水解酸化菌把复杂的有机物分解为易于生物处理的短链的、小分子有机物，从而提高废水的可生化性；厌氧塔系统实现有机物的羧化转变过程，并利用厌氧细菌将部分污染物转化成甲烷；氧化池利用好氧微生物的代谢作用降解水中大部分有机污染物；氮的生物去除在厌氧和好氧的交替环境中利用硝化菌和反硝化菌的作用，实现氮的转化和去除，并进一步降解废水中的有机物。深度处理用以进一步去除废水中的污染物，混凝沉淀池是通过混凝剂与废水混合，快速形成大而密实的絮体，对COD有良好的吸附去除效果；生物膜技术作为深度处理中的生物处理，通过附着生物膜的代谢进一步去除水中残留的有机污染物。通过对煤化工废水的多级生化处理，实现废水的达标排放。2.2工艺流程哈尔滨工业大学韩洪军教授研究团队根据多年的研究成果提出EBA多级生化工艺处理煤化工废水，在国内首次实现了煤化工废水的达标排放。煤化工废水EBA多级生化处理工艺是包括水解酸化、外循环厌氧、接触氧化、AO工艺、清水脱氨等在内的多级生化组合工艺。图1煤化工废水EBA多级生化处理工艺3典型案例3.1项目概况中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司是“八五”期间国家重点工程，旨在调整哈尔滨市的燃料结构，提高哈尔滨市大气环境质量。2005年中石油发生的硝基苯重大污染事件，化工企业的环境污染问题引起国家有关单位的重视。2006年9月1日国家环保总局针对煤化工废水污染松花江的问题对中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司下发了全国六大环保案件督办通报，限期治理。哈尔滨工业大学韩洪军教授课题组将EBA多级生化工艺处理煤化工废水工艺应用与中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司煤气化废水处理工程，该示范工程2007年7月18日开始施工，2008年5月4日开始调试，2009年5月22日通过国家环保总局委托黑龙江省环保厅的验收，于2009年底被评为煤化工废水处理达标排放示范工程。3.2设计规模中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司污水处理站废水主要由造气废水和甲醇生产废水等组成，其中造气废水水量为210m3/h，甲醇生产废水水量为20m3/h，生活废水130m3/h。3.3水质特点分析中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司产生的废水中挥发酚、总酚和氨氮含量较高，COD浓度3000-4500mg/L，总酚浓度600-800mg/L，氨氮浓度100-200mg/L。表1废水主要水质指标3.4工艺概述中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司的煤制气废水处理工艺由外循环EC厌氧塔、预水解酸化池、翻腾式接触氧化工艺、A/O工艺、生物脱氨工艺、混凝沉淀工艺和曝气生物滤池组成。外循环EC厌氧塔主要由水解酸化罐、外循环EC厌氧塔两部分组成。煤制气废水通过厌氧水解酸化罐，将复杂的有机物分解为易于生物处理的短链的、小分子有机物，从而提高废水的可生化性，出水进入外循环EC厌氧塔进一步实现有机物的羧化转变过程，并利用厌氧细菌将部分污染物转化成甲烷。翻腾式接触氧化池工艺采用BE生物增浓接触工艺，该工艺充分发挥生物膜和活性污泥联合工作的优势，获得较高的生物量和生物活性，可以有效地降解废水中的有机污染物。A/O池是在缺氧和好氧的交替环境中，利用硝化菌和反硝化菌的作用脱除废水中氨氮并进一步去除废水中COD的过程。生物脱氨池利用流化生物填料，形成流化状态生物膜，进入生物脱氨池内的废水具有一定浓度的氨氮，因此其生物膜主要以硝化为主。混凝沉淀池是通过混凝剂与废水混合，利用絮体吸附COD，通过沉淀将COD从废水中分离出去。曝气生物滤池采用的陶粒填料具有巨大的比表面积，其上固定着丰富的菌群形成了高活性生物膜，具有优良的氧化降解和吸附水中污染物的功能。图2EC厌氧塔图3翻腾式接触氧化池图4混凝沉淀池图5曝气生物滤池图6水质变化情况图7国际水协（IWA）2012年工程创新奖3.5项目分析目前，EBA多级生化工艺技术已在中煤龙化哈尔滨煤化工公司煤制气废水处理中成功运行6年，处理后废水达标排放，COD去除率大于98%，基建费用节省30%左右，运行费用减少25%左右，废水处理成本约3.25元/吨。该技术具备占地小、投资省、运行成本低、出水水质高、操作简单、运行稳定的特点，预计每年化学需氧量(COD)减少9500吨/年，生化需氧量(BOD)减少1740吨/年，总酚减少850吨/年，解决了该厂废水对松花江及其周围环境的污染问题，降低了松花江流域的污染程度，社会效益和经济效益显著。该技术于2009年通过黑龙江省环境保护厅的环保验收。目前该技术正在中煤鄂尔多斯能源化工有限公司煤化工废水零排放工程中进行应用，处理后的废水全部回用，实现煤化工废水的达标排放。3.6关键技术、创新点、技术水平本项目的关键技术和创新性成果包括：（1）开发了分相厌氧-多级生化组合工艺处理煤化工废水技术；（2）构建煤化工废水典型污染物分相厌氧共代谢处理技术及理论；（3）开展改良A/O工艺低氧脱氮机理研究，探讨解除硝化抑制和反硝化脱氮的主控因子；（4）研究取得了煤化工废水中典型污染物在分相厌氧-多级生化组合工艺中的降解机理及其转化途径。技术水平：本项目的研究成果达到国际先进水平，先后获得了2011年国际埃尼奖提名奖，2011年华夏建设科技进步一等奖，2010年黑龙江省科技发明一等奖，2009年国家科技进步二等奖等奖项，2012年该研究成果获得国际水协会（IWA）项目（东亚和亚太地区）工程创新奖。4结论和建议随着我国煤化工产业的蓬勃发展，煤化工废水处理成为其主要制约因素，国家对环境治理力度的加大给煤化工废水的处理提出更高的要求，针对煤化工废水处理中存在的主要问题，提出以下建议：从技术方面入手，将先进的水处理技术引入煤化工废水处理中，实现煤化工废水零排放和企业水资源平衡。研发成套处理装置和设备，降低运行和处理成本，以价值理论为基础，满足企业的经济需求,促进行业的健康发展。总结和积累运行和管理经验，将目前已经成功运行的煤化工企业的废水处理的运行和管理经验作为示范工程进行推广。（来源：化化网煤化工作者：哈尔滨工业大学韩洪军侯保林庄海峰徐春艳方芳）