厭氧好氧生物脫氨混凝沉淀工藝處理煤化工廢水的研究

煤礦廢水主要在高溫下分解，同時，部分廢水在煤和化工回收過程中也會產(chǎn)生。煤化工廢水有機(jī)污染物含量高,成分復(fù)雜,由于煤質(zhì)以及工藝的不同,不同工廠的廢水水質(zhì)存在很大差別。據(jù)報道,煤化工廢水生化處理的進(jìn)水共檢出244種有機(jī)污染物,其中以酚類污染物為主,還含有萘、喹啉、吡啶等多環(huán)和雜環(huán)類難降解有機(jī)物。廢水若未經(jīng)處理或處理不當(dāng)隨水外排,將對水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染,因此實現(xiàn)煤化工廢水的達(dá)標(biāo)排放有十分重要的意義。東北某氣化廠采用三級射流曝氣工藝處理經(jīng)萃取后的煤化工廢水,其出水COD為300mg/L左右。近幾年來,該氣化廠的煤氣產(chǎn)量不斷增加,使得原廢水處理裝置的處理能力和出水指標(biāo)已遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的環(huán)保要求和生產(chǎn)需要,亟需改造。經(jīng)過多方論證,最終選擇厭氧/好氧/生物脫氨/混凝沉淀工藝作為主體處理工藝。1廢水處理系統(tǒng)該廠煤化工綜合廢水包括生產(chǎn)廢水和生活廢水兩部分,其中生產(chǎn)廢水主要為造氣廢水和甲醇廢水,造氣廢水經(jīng)過酚氨萃取后進(jìn)入綜合廢水處理系統(tǒng);生活廢水主要為含酚雨水池廢水和廠區(qū)生活污水。設(shè)計廢水水質(zhì)見表1。2工藝由于該廢水中難降解物質(zhì)種類較多,生物降解較困難,因此設(shè)計主要考慮難生物降解物質(zhì)的去除。工藝流程如圖1所示。2.1氧漂后污水處理回用經(jīng)皮厭氧系統(tǒng)由水解酸化塔和外循環(huán)(EC)厭氧塔組成。水解酸化塔容積為480m3,采用鋼制結(jié)構(gòu)。綜合廢水在水解酸化塔中處于缺氧環(huán)境,廢水中難降解的有機(jī)物在水解酸化菌的作用下被分解,使芳香烴和雜環(huán)類化合物改變化學(xué)結(jié)構(gòu),開環(huán)分解為簡單的有機(jī)酸和酮類化合物,提高了廢水的可生化性。同時,利用酸化菌的呼吸作用消耗綜合廢水中的氧氣,降低了廢水的氧化還原電位,為后續(xù)的厭氧系統(tǒng)創(chuàng)造良好的生物降解條件。厭氧段采用兩級厭氧工藝,兩級厭氧塔均采用外循環(huán)式。單塔容積為600m3,鋼結(jié)構(gòu)。一級厭氧塔的容積負(fù)荷較高,COD去除率高,回流液具有很強(qiáng)的緩沖能力,可以降低水解塔出水對厭氧塔的沖擊作用,有效穩(wěn)定塔內(nèi)的pH;二級厭氧塔COD去除率較低,但處理效果穩(wěn)定,出水水質(zhì)較好。水解酸化塔出水在厭氧塔內(nèi)處于嚴(yán)格厭氧環(huán)境,廢水中大量的揮發(fā)性有機(jī)酸(VFA)被產(chǎn)甲烷菌降解并釋放出沼氣,從而降低廢水的COD濃度,減輕好氧段的壓力。其出水通過重力作用流入調(diào)節(jié)水解池。2.2廢水預(yù)處理中的氧化調(diào)節(jié)水解池有效容積為4000m3,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)水解池作為厭氧工藝與好氧工藝的承接部分,起到穩(wěn)定水質(zhì)、水量的作用。厭氧系統(tǒng)出水在水解池內(nèi)處于缺氧狀態(tài),池內(nèi)含有大量的水解酸化菌,可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化廢水中難降解物質(zhì),提高廢水的可生化性,為后段好氧工藝提供良好的降解條件。同時,煤化工廢水具有水質(zhì)、水量波動大的特點(diǎn),水解酸化菌耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),能較快地適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)的變化。當(dāng)廢水水質(zhì)、水量有較大波動時,可將一部分綜合廢水泵入調(diào)節(jié)水解池中,降低對厭氧系統(tǒng)的沖擊,起到分配水量的作用。2.3池內(nèi)側(cè)懸液調(diào)節(jié)水解池的出水靠重力作用流入一級接觸氧化池,其有效池容為7650m3。采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),池內(nèi)設(shè)有曝氣裝置并掛有彈性填料。一級接觸氧化池采用復(fù)合生物處理工藝,其中同時存在懸浮相和附著相微生物,在抗沖擊負(fù)荷和加強(qiáng)對難降解物質(zhì)的去除方面有較明顯的作用。一級接觸氧化池內(nèi)污泥含量大,微生物具有較強(qiáng)的降解能力,可有效地降解廢水中的有機(jī)污染物,通過一段時間的馴化,可以達(dá)到很好的酚、氰降解效果。2.4酶特點(diǎn)一級接觸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,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),有效容積為850m3。中沉池的作用主要有兩點(diǎn):一是泥水分離,二是控制一級接觸氧化池的污泥濃度。斜板沉淀池可在池容一定的情況下增加沉淀池的表面積,提高泥水分離的效果。同時,沉淀池底部的污泥可通過污泥回流系統(tǒng)向一級接觸氧化池補(bǔ)充,亦可將污泥排入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮處理,這樣可有效地控制污泥停留時間,防止污泥吸附的污染物解吸,影響出水水質(zhì)。2.5級接觸氧化池中沉池出水依靠重力作用流入二級接觸氧化池,其有效容積為7650m3,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。二級接觸氧化池的作用是去除水中的氨氮。廢水經(jīng)過一級接觸氧化池降解后,有機(jī)物濃度已大幅降低,因此二級接觸氧化池的有機(jī)負(fù)荷較一級接觸氧化池要低得多,這為硝化菌的生長創(chuàng)造了有利條件。同時,二級接觸氧化池采用A/O工藝,將出水回流,通過缺氧/好氧環(huán)境實現(xiàn)反硝化作用,達(dá)到脫氮的目的。2.6積相積5.2二級接觸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,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),有效容積為850m3。二沉池的主要作用是延長污泥停留時間。硝化菌世代周期長,生長易受外界條件影響,因此需要有較長的污泥停留時間。二沉池可將隨二級接觸氧化池出水流出的污泥通過回流系統(tǒng)返回到接觸氧化池中,有效地延長污泥停留時間,為二級接觸氧化池內(nèi)硝化菌的生長提供良好的條件。2.7生物脫氨池內(nèi)填充納米填料二沉池出水依靠重力作用流入生物脫氨池。生物脫氨池有效容積為3100m3,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。經(jīng)過二級接觸氧化處理后,廢水中的大部分氨氮被去除,采用A/O工藝也可去除廢水中的部分氮,但仍未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),因此采用生物脫氨工藝進(jìn)一步去除廢水中的氨氮和硝態(tài)氮。生物脫氨池內(nèi)填充納米改性生物填料,該填料易于附著硝化菌和反硝化菌,掛膜速度快,具有良好的脫氮功能。生物脫氨池能夠較徹底地去除廢水中少量的氨氮,同時具有很好的脫氮效果,產(chǎn)泥量少,運(yùn)行穩(wěn)定。2.8生物處理廢水脫氨池出水加入混凝劑及助凝劑,經(jīng)攪拌后依靠重力作用流入混凝沉淀池?；炷恋沓夭捎眯卑宄恋沓?鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),有效容積為1000m3。廢水經(jīng)過生物處理以后,大部分污染物已經(jīng)被去除,但COD和色度仍未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),需要通過投加混凝劑達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。脫氨池出水投加混凝劑后,其COD進(jìn)一步被去除,色度明顯降低,通過混凝沉淀池的泥水分離作用,污泥被排入到污泥濃縮池濃縮處理后外排處置,出水靠重力作用流入清水池。2.9清水池清水池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),有效容積為580m3。3進(jìn)水水質(zhì)及處理效果經(jīng)過四個多月的調(diào)試運(yùn)行,該系統(tǒng)的出水水質(zhì)基本穩(wěn)定,各項污染物的指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),具體進(jìn)水水質(zhì)及處理效果見表2。該工程總造價為2495萬元,運(yùn)行費(fèi)用為2.7