多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝廢水處理裝置運(yùn)行總結(jié)

陳 誠，傅少林，陸建芳，黃曉秋

(江蘇華昌化工股份有限公司 江蘇張家港 215634)

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多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝廢水處理裝置運(yùn)行總結(jié)

陳 誠，傅少林，陸建芳，黃曉秋

(江蘇華昌化工股份有限公司 江蘇張家港 215634)

為了處理多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化裝置產(chǎn)生的廢水，配套建設(shè)以改良型間歇式生物脫氮活性污泥法(A/SBR+EM)為核心技術(shù)的廢水處理裝置，詳細(xì)介紹了氣化廢水處理工藝流程及工藝特點(diǎn)。通過1年多的實(shí)際運(yùn)行，廢水處理裝置出水水質(zhì)非常穩(wěn)定，處理后的廢水可全部回用于內(nèi)部循環(huán)水系統(tǒng)。

水煤漿加壓氣化 廢水處理 運(yùn)行總結(jié)

1 廢水處理裝置基本概況

江蘇華昌化工股份有限公司(以下簡稱華昌公司)原料結(jié)構(gòu)調(diào)整一期項(xiàng)目產(chǎn)品為100 kt/a合成氨和110 kt/a丁辛醇，氣化裝置采用多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝，建設(shè)了2臺氣化爐(1開1備)，單爐日投煤量為1 800 t，設(shè)計(jì)操作壓力為6.5 MPa，有效氣(CO+H2)產(chǎn)量110 000 m3/h(標(biāo)態(tài))。廢水處理裝置是與氣化裝置相配套的設(shè)施，采用徐州水處理研究所以改良型間歇式生物脫氮活性污泥法(A/SBR+EM)為核心技術(shù)的處理工藝，專門收集處理氣化裝置產(chǎn)生的廢水，經(jīng)處理后的廢水再經(jīng)離子交換脫鹽后用作循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，設(shè)計(jì)廢水處理量為50 m3/h。該廢水處理裝置始建于2014年3月，2015年3月進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，2015年4月達(dá)到設(shè)計(jì)處理能力并投入正常運(yùn)行。廢水處理裝置設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為NH3- N≤300 mg/L，COD≤400 mg/L，Cl-≤450 mg/L；設(shè)計(jì)生化出水水質(zhì)為總氮≤30 mg/L，NH3- N≤15 mg/L，COD≤50 mg/L；設(shè)計(jì)回用系統(tǒng)出水水質(zhì)為Cl-≤50 mg/L。廢水處理裝置實(shí)際運(yùn)行情況見表1。

2 廢水處理工藝流程

2.1 工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1所示。來自氣化裝置的廢水經(jīng)管道、流量計(jì)、格柵池后溢流進(jìn)入調(diào)節(jié)池，通過內(nèi)設(shè)的潛水推流器進(jìn)行攪拌以均勻水質(zhì)，并根據(jù)水質(zhì)情況投加營養(yǎng)液(甲醇)；調(diào)節(jié)池水質(zhì)超標(biāo)時(shí)，可利用生產(chǎn)用水或機(jī)械過濾器反洗排水，對池內(nèi)水質(zhì)進(jìn)行稀釋處理。調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水經(jīng)分析達(dá)到生化系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求后，由提升泵提升并經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入生化系統(tǒng)進(jìn)行生化處理。調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水首先進(jìn)入反硝化池(A池)進(jìn)行推流反硝化，然后進(jìn)入SBR池進(jìn)行序批式反硝化、硝化反應(yīng)，使廢水在活性污泥的作用下去除其中的NH3- N，COD及其他微量的氰化物、硫化物等污染物質(zhì)。廢水經(jīng)上述步驟后靜止沉降1 h，然后由潷水器將上清液排入緩沖池，通過緩沖池提升泵提升至生物過濾器以濾除清液中剩余的活性污泥和雜質(zhì)，再經(jīng)多介質(zhì)過濾器過濾以進(jìn)一步去除清液中的雜質(zhì)。過濾后的清液進(jìn)入原水箱，通過原水泵將清液加壓送至離子交換器以去除水中的鹽類，再由淺除鹽水箱收集，通過淺除鹽水泵送至循環(huán)水系統(tǒng)用作冷卻水補(bǔ)水，即可實(shí)現(xiàn)中水回用。

表1 廢水處理裝置實(shí)際運(yùn)行情況

日期進(jìn)水流量/(m3·h-1)NH3-N/(mg·L-1)COD/(mg·L-1)SBR池NH3-N/(mg·L-1)COD/(mg·L-1)污泥沉降比/%污泥濃度/(g·L-1)2015-05-18503294032.86464未檢測2015-06-21503153802.88047未檢測2015-07-14483404482.83945未檢測2015-08-07523165482.878854.992015-09-11513104412.858553.882015-10-23492818547.089804.192015-12-19512856558.487513.162016-01-10502455382.882584.092016-02-24522074412.869633.55

圖1 廢水處理工藝流程

2.2 預(yù)處理部分

來自氣化裝置的廢水溫度一般在50 ℃左右，不能滿足生化系統(tǒng)對水溫的要求，為此配置1套150 m3/h機(jī)械通風(fēng)冷卻塔對廢水進(jìn)行降溫冷卻；在環(huán)境溫度為20 ℃時(shí)，進(jìn)出冷卻塔的溫差可達(dá)15 ℃左右。由于廢水中可能含有黑煤灰，故設(shè)置了調(diào)節(jié)池并安裝了潛水推流器，以防止黑煤灰沉積進(jìn)而堵塞提升泵進(jìn)口管道。

2.3 生化處理部分

表2 生化處理部分構(gòu)筑物尺寸規(guī)格

構(gòu)筑物單池尺寸/m表面積/m2有效容積/m3數(shù)量/座調(diào)節(jié)池22.0×7.0×3.51545081緩沖池22.0×8.0×3.51765801A池11.0×11.0×6.51217262SBR池32.0×11.0×6.535221122化堿池3.5×3.0×3.510331甲醇池3.5×3.0×3.510331

2.3.1 推流反硝化

2.3.2 曝氣硝化

開啟羅茨風(fēng)機(jī)，根據(jù)SBR池在線溶解氧儀測定數(shù)據(jù)，通過變頻調(diào)速旋鈕調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，硝化時(shí)間為7 h。去除1 kg NH3- N需要4 kg純堿，系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行可處理NH3- N 360 kg/d，耗純堿量約為1.5 t/d。SBR池排水時(shí)堿度控制在200～500 mg/L，堿度過低則達(dá)不到硝化反應(yīng)要求，而過高會增加回用部分負(fù)荷并縮短樹脂運(yùn)行時(shí)間。

2.3.3 靜沉

停羅茨風(fēng)機(jī)、潛水推流器和內(nèi)回流泵，靜沉?xí)r間為1 h。靜沉1 h后，應(yīng)確保上層水是清澈的，否則禁止排水。

2.3.4 排水

通過電動葫蘆控制潷水器升降至排水水位，將SBR池上清液排出至緩沖池，排水時(shí)間為1 h。由于緩沖池設(shè)計(jì)容積等于1個(gè)周期的排水量，所以排水前必須將緩沖池液位降至最低，以確保緩沖池不出現(xiàn)滿溢。如果排水前緩沖池液位過高，將導(dǎo)致SBR池上清液不能充分排盡，會影響下一周期SBR池的正常運(yùn)行，導(dǎo)致SBR池液位過高，甚至高出潷水器溢流口而引起污泥流失。

2.4 中水回用部分

表3 離子交換器規(guī)格參數(shù)

項(xiàng)目外形尺寸/mm材質(zhì)單床裝填量/t數(shù)量/臺A床Φ2500鋼襯膠102B床Φ2500鋼襯膠102C床Φ3200鋼襯膠101

表4 經(jīng)離子交換處理后的出水水質(zhì)

日期Cl-含量/(mg·L-1)電導(dǎo)率/(μS·cm-1)pH2015-07-193.5324.42015-08-0710.6444.32015-09-257.1224.62015-10-2210.6394.52016-01-177.1244.92016-01-237.1194.8

2.5 污泥的處理

廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥集中送至污泥處理系統(tǒng)。污泥處理系統(tǒng)的處理技術(shù)及組合工藝流程較多，經(jīng)比較，采用了污泥濃縮后機(jī)械脫水的處理方法，脫水機(jī)械采用板框壓濾機(jī)，濾板數(shù)量為37片，實(shí)際過濾面積為30 m2。污泥經(jīng)濃縮脫水后進(jìn)行干化處理，產(chǎn)出的干泥外運(yùn)。

3 A/SBR+EM工藝特點(diǎn)

短程硝化工藝匹配新型生化組合池A/SBR是一種強(qiáng)強(qiáng)組合工藝，具有投資省、占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、出水水質(zhì)好、耐負(fù)荷沖擊等優(yōu)點(diǎn)。

(1)與常規(guī)除氨工藝相比，可節(jié)省有機(jī)碳、純堿和O2用量分別為40%，20%和25%，少產(chǎn)污泥50%，減少投資費(fèi)用20%～30%，處理費(fèi)用下降1/3。

(2)A/SBR組合將A池(反硝化)前置，利用進(jìn)水中的COD進(jìn)行同步反硝化反應(yīng)，以彌補(bǔ)氣化廢水中COD含量的不足，反硝化效果好，可降低耗氧量；同時(shí)，副產(chǎn)堿度，硝化除氨耗堿量可下降20%。

(3)SBR工藝為序批式運(yùn)行，靜置、排水、推流、曝氣在同一池內(nèi)完成，省去二沉池和污泥外循環(huán)，投資較??；由于SBR工藝對進(jìn)水有幾十倍的“稀釋”能力，故抗負(fù)荷沖擊強(qiáng)，即使進(jìn)水NH3- N濃度短時(shí)間內(nèi)突然升高，只需適當(dāng)延長曝氣時(shí)間，一般不會影響SBR池的處理效果。

(4)只要改變各工序的運(yùn)行時(shí)間，出水水質(zhì)就會發(fā)生相應(yīng)變化，故出水水質(zhì)調(diào)整空間較大。

(5)由于采用了序批式運(yùn)行方式，易于實(shí)現(xiàn)自動控制和操作自動化，節(jié)省人力、物力，處理效果穩(wěn)定。

4 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

(1)與國內(nèi)同行業(yè)的廢水處理裝置相比，華昌公司率先采用改良型A/SBR工藝，將A/O工藝與SBR工藝有機(jī)結(jié)合，利用前置反硝化來減少純堿投加量并降低出水總氮含量，同時(shí)又發(fā)揮了SBR工藝減少污泥產(chǎn)生量和縮小池容的優(yōu)勢，值得推廣。

(2)該工藝在開車調(diào)試時(shí)，采用投加有效菌群并利用華昌公司2 000 m3/d生物脫氮污水處理裝置產(chǎn)生的剩余污泥作為接種污泥，大大縮短了污泥培養(yǎng)馴化時(shí)間。從2015年3月23日至4月21日，歷時(shí)不足1個(gè)月，生化系統(tǒng)便達(dá)到了設(shè)計(jì)處理能力。

(3)在實(shí)際運(yùn)行過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制來自氣化裝置的廢水中NH3- N含量不超400 mg/L，否則會影響生化處理部分的營養(yǎng)平衡和污泥活性。來自氣化裝置的廢水中不得帶有黑煤灰，否則會逐漸堵塞曝氣頭，將迫使生化處理部分停車檢修。

(4)來自氣化裝置的廢水溫度普遍較高，一般在45～60 ℃，進(jìn)入生化處理部分前必須冷卻降溫至35 ℃左右。華昌公司在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮到廢水溫度的影響，故于2015年8月新建1座機(jī)械通風(fēng)冷卻塔專門用于冷卻氣化廢水，以保證生化處理部分正常運(yùn)行。

(5)目前，行業(yè)內(nèi)氣化廢水處理裝置的曝氣系統(tǒng)大多采用離心式鼓風(fēng)機(jī)或羅茨風(fēng)機(jī)，噪聲大、能耗高。建議采用磁懸浮節(jié)能風(fēng)機(jī)，不僅噪音小、運(yùn)行穩(wěn)定，而且節(jié)電率達(dá)30%左右，投資回收期在3年以內(nèi)。華昌公司近期計(jì)劃將原羅茨風(fēng)機(jī)改造為磁懸浮風(fēng)機(jī)。

(6)由于本工藝生產(chǎn)的淺除鹽水pH為4.0～5.0，設(shè)計(jì)時(shí)未考慮出水pH的調(diào)節(jié)問題，限制了回用水的使用范圍。華昌公司計(jì)劃在陽床與陰床之間增設(shè)除碳器，同時(shí)在淺除鹽水箱入口投加堿液并安裝pH在線監(jiān)測儀表，可實(shí)現(xiàn)自動控制，將pH調(diào)整至6.0～9.0。

5 結(jié)語

通過1年多的運(yùn)行，目前廢水處理裝置出水水質(zhì)非常穩(wěn)定，全部回用于華昌公司內(nèi)部循環(huán)水系統(tǒng)。根據(jù)國家“節(jié)能減排”目標(biāo)，華昌公司還將新建1套中和水分鹽裝置，將離子交換樹脂再生過程中產(chǎn)生的酸堿中和廢水濃縮后提取出濃水中的鹽分，以真正實(shí)現(xiàn)氮肥企業(yè)的污水零排放。

Sum- Up of Operation of Wastewater Treatment Unit for Multi- Nozzle Opposed Coal- Water Slurry Pressurized Gasification Process

CHEN Cheng, FU Shaolin, LU Jianfang, HUANG Xiaoqiu

(Jiangsu Huachang Chemical Co., Ltd. Jiangsu Zhangjiagang 215634)

In order to treat wastewater from multi- nozzle opposed coal- water slurry pressurized gasification unit, a supporting wastewater treatment unit is constructed which adopts modified batch activated sludge process with biological nitrogen removal as core technology, details of process flow sheet and process feature of the gasification wastewater treatment process are described. Through actual operation for more than 1 year, the effluent quality of wastewater treatment unit is very stable, all of the treated wastewater can be reused in internal water circulation system.

coal- water slurry pressurized gasification wastewater treatment operation summary

陳誠(1984—)，工程師，從事企業(yè)內(nèi)部給排水車間管理工作；13812844150@126.com。

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1006- 7779(2016)05- 0057- 04

2016- 08- 26)