淺析提高煤化工企業(yè)污水處理能力的途徑

曲 濤，張奎同

(兗礦國宏化工有限責(zé)任公司，山東 鄒城 273500)

淺析提高煤化工企業(yè)污水處理能力的途徑

曲 濤，張奎同

(兗礦國宏化工有限責(zé)任公司，山東 鄒城 273500)

隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的提高，國家對(duì)環(huán)保問題逐漸形成高壓態(tài)勢(shì)。對(duì)于污水排放量大的煤化工企業(yè)污水處理能力水平的高低，直接決定著企業(yè)的生死存亡。 如何利用現(xiàn)有裝置提高污水處理能力和降低廢水排放指標(biāo)是所有煤化工企業(yè)不得不面對(duì)的課題。公司通過對(duì)現(xiàn)有SBR污水處理工藝存在的問題進(jìn)行梳理、整改，實(shí)現(xiàn)了污水處理能力的提高，取得了良好的社會(huì)和環(huán)保效益。

氨氮；SBR；煤化工；COD

某公司是一家利用高硫煤制甲醇的大型煤化工生產(chǎn)企業(yè)。從煤礦運(yùn)來的原料煤洗選后經(jīng)過磨煤工序制備水煤漿，水煤漿經(jīng)過加壓后與空分工段的氧氣混合進(jìn)入氣化爐進(jìn)行氣化反應(yīng)，產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)過變換和酸脫工序后進(jìn)行壓縮合成，然后分離出粗甲醇，粗甲醇經(jīng)過精餾后得到產(chǎn)品甲醇儲(chǔ)存待售，年產(chǎn)甲醇約60萬t。配套建設(shè)了一套污水處理能力200 m3/h的污水處理廠，用于處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水。

煤化工企業(yè)產(chǎn)生的污水主要污染因子為COD和氨氮，其它污染物相對(duì)較低。氨氮主要來源為煤氣化過程中煤中的氮元素和氧氣中的氮?dú)庠跉饣癄t內(nèi)高溫高壓環(huán)境下合成的。COD的主要來源是低溫甲醇洗氣體凈化和甲醇精餾過程中部分有機(jī)物進(jìn)入了廢水系統(tǒng)。該公司生產(chǎn)過程中主要的廢水及污水站的設(shè)計(jì)指標(biāo)見表1，但由于生產(chǎn)工藝和控制環(huán)節(jié)的不同，污染物的濃度也會(huì)有較大波動(dòng)。

表1 主要污水水量、水質(zhì)表

1 流程簡介

該公司污水處理廠采用SBR污水處理工藝技術(shù)，污水經(jīng)水質(zhì)、水量的調(diào)儲(chǔ)及預(yù)處理后，提升入主生化單元，再經(jīng)主生化單元生化處理后達(dá)標(biāo)排放，其剩余污泥經(jīng)濃縮脫水處理后不定期送出界區(qū)。

氣化廢水經(jīng)管道直接進(jìn)入污水處理站，其它生產(chǎn)廢水和生活污水經(jīng)集水池收集后通過泵提升，經(jīng)管道進(jìn)入污水處理站。通常情況下進(jìn)入污水調(diào)節(jié)池，出水再提升至SBR池處理；在事故狀態(tài)下或調(diào)試期間，進(jìn)入緩沖池，然后經(jīng)緩沖池提升泵再分批提升至污水調(diào)節(jié)池，逐批處理，當(dāng)調(diào)節(jié)池和緩沖池已滿的情況下，氣化廢水和生產(chǎn)生活污水可進(jìn)入消防污水池，當(dāng)夏季氣溫偏高時(shí)氣化廢水經(jīng)冷卻塔冷卻后進(jìn)入調(diào)節(jié)池或緩沖池，冬季氣溫偏低時(shí)氣化廢水直接進(jìn)入調(diào)節(jié)池或緩沖池。

污水調(diào)節(jié)池兼具水量調(diào)節(jié)、水質(zhì)均化、初沉等三種功能，進(jìn)水端設(shè)置混合配水渠和泥斗，池底傾斜度約5%。沉淀物在重力作用下，沿斜坡進(jìn)入泥斗，由抽渣機(jī)打入污泥池，從而達(dá)到去除部分大顆粒物質(zhì)的作用。調(diào)節(jié)池內(nèi)還設(shè)有曝氣管，通過曝氣吹除部分氨氮等揮發(fā)性污染物。出水端設(shè)置污水提升泵，混合后的綜合污水由污水提升泵送至SBR反應(yīng)池。污水在SBR池內(nèi)多次重復(fù)進(jìn)行的曝氣、攪拌、沉淀、排放(排水、排泥)操作，創(chuàng)造好氧、缺氧、厭氧環(huán)境，利用好氧、兼氧、厭氧微生物完成分解有機(jī)物(BOD)和脫除氨氮(NH3-N)的生化處理過程。生化反應(yīng)凈化后的水經(jīng)上清液排出裝置旋轉(zhuǎn)式潷水器排入蓄水池，經(jīng)過濾液提升泵提升經(jīng)多介質(zhì)過濾器過濾進(jìn)入排水池，最終經(jīng)泵提升通過管廊送往循環(huán)水復(fù)用。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的剩余污泥由污泥抽出泵抽出送至污泥池。污泥在此進(jìn)行重力沉降，使污泥濃度提高至含水率98%，上清液排入調(diào)節(jié)池，濃縮處理后的污泥由污泥池污泥輸送泵打入污泥脫水機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行脫水處理，脫水后的污泥含水率達(dá)75%～80%，所產(chǎn)污泥餅定期送出界區(qū)作為肥料或填埋。

2 運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問題

隨著公司甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)能力的逐步提升，產(chǎn)生的廢水量隨之增加。并且氣化廢水中的氨氮含量因煤種等因素也嚴(yán)重超標(biāo)，最高達(dá)到600 mg/L，短時(shí)間內(nèi)無有效解決措施。污水處理站操作彈性小，排水指標(biāo)升高的問題日益凸顯，制約了系統(tǒng)產(chǎn)能的提高。表2為SBR池實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)。

表2 SBR池實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)

為徹底摸清污水處理過程各環(huán)節(jié)的運(yùn)行情況，對(duì)各處理單元進(jìn)行采樣分析。共取樣160余批次，分析項(xiàng)目1200余項(xiàng)，監(jiān)測項(xiàng)目包括COD、氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、總氮、堿度、鹽分、pH值、污泥沉降比、污泥濃度等。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并進(jìn)行污水站SBR工藝核算，確定了制約污水處理能力的癥結(jié)所在。

首先，污泥老化嚴(yán)重，沉降性能差，活性較差。

因污泥脫水系統(tǒng)絮凝劑投加裝置未投用，板框式污泥壓濾機(jī)運(yùn)行效果差、效率低，污泥排放周期過長，污泥存在老化的現(xiàn)象。試驗(yàn)觀察污泥松散，顏色灰白，質(zhì)輕，不耐水力剪切，沉降性能差，活性差。

其次，SBR池進(jìn)水COD和氨氮配比不合適。

調(diào)節(jié)池NH3-N約190～210mg/L，COD約650～850 mg/L，碳氮比雖然能夠保持在1∶3～4左右。但根據(jù)試驗(yàn)室小試裝置測試結(jié)果顯示，因其中碳源(COD)質(zhì)量不是很好，多碳鏈有機(jī)物含量高利用率低，影響了活性污泥正常的生長繁殖。

此外，通過分析顯示，SBR池溶解氧(DO)偏低。

根據(jù)現(xiàn)場測試，SBR池曝氣階段DO約0.5～1.5mg/L，低于正常值。SBR池總體上呈缺氧狀態(tài)，根據(jù)SBR污水處理工藝的的反應(yīng)機(jī)理，低氧含量導(dǎo)致硝化反應(yīng)效果差，氨氮在硝化階段降解程度低。

最后，SBR池混合液混合程度差，池空間利用率低。

通過對(duì)SBR池一個(gè)處理周內(nèi)不同位置、不同時(shí)段NH3-N、NO3--N、NO2--N含量進(jìn)行分析，其中NH3-N濃度梯度有較大變化的地方出現(xiàn)在池前端，而中端、末端的NH3-N濃度變化不大，說明污染物在池前端橫向擴(kuò)散較好，但沿池長的縱向方向擴(kuò)散能力較差，池內(nèi)存在短流和局部流現(xiàn)象。根據(jù)NH3-N、NO3--N、NO2--N沿程變化情況，池前端氨氮的去除率較高，大部分氨氮被轉(zhuǎn)化為NO3--N；池中端及末端NH3-N濃度基本恒定，變化較小，無NO2--N積累，氨氮的去除主要集中在池前端，SBR池整體容積利用率較低。

3 采取措施及效果分析

首先，完善硬件設(shè)施，確保加藥裝置運(yùn)行正常。對(duì)SBR池堿液、甲醇雜醇油計(jì)量泵進(jìn)行維護(hù)，依此來保證SBR池pH值、COD控制在合理范圍內(nèi)。同時(shí)對(duì)污泥脫水系統(tǒng)絮凝劑自動(dòng)添加裝置進(jìn)行修復(fù)，提高污泥壓濾機(jī)效率，每4天排泥1次，解決污泥老化的問題，逐漸培養(yǎng)一批超級(jí)生化菌群。

在SBR池增設(shè)混合液回流管道，利用原有回流泵將末端混合液回流到池前端，形成縱向上推流，改善混合液混合程度。依此來解決混合液混合程度差、整池空間利用率低的問題。

對(duì)SBR池進(jìn)水指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，提高碳氮比。通過檢測出水COD含量等措施，在保證進(jìn)水量不變的前提下，分批次逐漸提高SBR池進(jìn)水COD含量，將COD由原來的600～700 mg/L，按30～50 mg/L·d的速率逐漸提高到900～1100 mg/L左右。待出水指標(biāo)穩(wěn)定后，逐漸提高進(jìn)水氨氮含量至280 mg/L。

調(diào)整SBR池運(yùn)行周期，將間歇性曝氣調(diào)整為連續(xù)曝氣，進(jìn)水的同時(shí)即開始曝氣，曝氣時(shí)間調(diào)整為3h；將攪拌時(shí)間調(diào)整為4 h，進(jìn)水即開始攪拌；沉淀時(shí)間、潷水時(shí)間維持原時(shí)間不變。

經(jīng)過上述調(diào)整和連續(xù)觀測，SBR池出水水質(zhì)有了很大改善，污泥沉降比也恢復(fù)至50%～70%的正常水平。出水COD由原來的50～60 mg/L降至40 mg/L左右，氨氮由6～7 mg/L降至2 mg/L左右。表3為調(diào)整后SBR池進(jìn)水和排水指標(biāo)。

表3 調(diào)整后SBR池進(jìn)水和排水指標(biāo)

4 結(jié)果和討論

污水處理系統(tǒng)經(jīng)過一系列調(diào)整改善，污泥老化現(xiàn)象得到有效緩解，污泥活性顯著提高。污水處理能力增加了25%。為整個(gè)煤制甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)提高生產(chǎn)能力創(chuàng)造了有力條件，提高了企業(yè)的核心競爭力和社會(huì)美譽(yù)度。隨著污水處理系統(tǒng)優(yōu)化的進(jìn)一步推進(jìn)，逐漸向降低單位污水處理成本，降低污水排放指標(biāo)等方向努力。在環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻的今天，通過大家的共同努力，再現(xiàn)碧海藍(lán)天。

(本文文獻(xiàn)格式：曲 濤，張奎同.淺析提高煤化工企業(yè)污水處理能力的途徑[J].山東化工,2017,46(3):137,142.)

2016-12-19

曲 濤(1984—)，男，山東濟(jì)寧人，本科，助理工程師，研究方向：煤炭化工；通訊作者：張奎同，男，山東濱州人，在職研究生，工程師，研究方向：煤炭化工。

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