間歇多循環(huán)工藝在煤化工污水處理中的應(yīng)用探究

劉曉寧

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.23.126

摘 要：隨著新能源產(chǎn)品要求不斷提高，煤化工行業(yè)幾年來發(fā)展迅速。本文針對煤化工行業(yè)的污水處理，詳細(xì)介紹了IMC工藝的原理和技術(shù)特點，最終可知IMC對煤化工廢水的處理十分高效和穩(wěn)定，具有投資少、占地面積小、操作管理簡便的特點，可廣泛適用于煤化工行業(yè)廢水的處理，為類似的工程提供一份參考。

關(guān)鍵詞：煤化工污水 IMC工藝 探究

中圖分類號：X784 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（b）-0126-02

Abstract： With the continuous improvement of new energy products， coal chemical industry has developed rapidly in recent years. In this paper， the principle and technical characteristics of IMC process are introduced in detail for the wastewater treatment of coal chemical industry.

Key Words： Coal chemical wastewater； IMC process； Research

煤氣化技術(shù)是利用將煤轉(zhuǎn)化成含有氫氣和一氧化碳的合成氣來減輕上述污染。化工是一個大型煤炭氣化為清潔能源和替代石化產(chǎn)品生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)者。煤化工產(chǎn)業(yè)具有節(jié)約資源的優(yōu)點，環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，采用高新技術(shù)和綜合優(yōu)化工藝，提高資源和能源的利用效率，減少廢物排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人與自然的和諧。但同時，煤化工行業(yè)是一個高耗能、高污染、高耗水行業(yè)，有關(guān)資料顯示，LT合成氨消耗的淡水產(chǎn)量約為12.5m3，LT甲醇消耗的淡水產(chǎn)量約15m3，1T二甲醚消耗的淡水產(chǎn)量約15m3，LT油消耗的淡水直接液化是7m3，間接液化1t石油對水的消耗量約為12m3。

中國的煤炭資源和水資源的逆向分布，如山西，陜西，內(nèi)蒙古、寧夏和其他地區(qū)的煤炭資源占已探明儲量的67%，而水資源僅占全國總量的3.85%。目前，這些地區(qū)掀起了煤化工基地建設(shè)的高潮，水資源嚴(yán)重短缺，已成為制約煤化工發(fā)展的重要因素。

1 煤化工污水來源及污水水質(zhì)特征

煤化工廢水往往以高濃度煤氣洗滌廢水為主：

（1）水煤漿的水蒸氣沉淀為煉焦煤和水加熱裂解，冷凝水的初始形成。

（2）煤氣凈化過程中產(chǎn)生的洗滌廢水。

（3）處理粗苯、粗苯等副產(chǎn)品過程中產(chǎn)生的廢水，如氮肥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氨氮廢水。

（4）飽和水煤氣化工藝（主要是添加水蒸氣加壓氣化過程和煤中粗氣體冷凝水）會逐漸冷卻，冷凝水進(jìn)入噴霧冷卻系統(tǒng)再利用，則過剩的廢水排放平衡了整個循環(huán)過程的水循環(huán)，其中許多溶解或懸浮在粗氣中。

煤化工廢水的特點是主要組分復(fù)雜，含有大量雜環(huán)化合物、懸浮固體、揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴、呋喃、吡咯、咪唑、萘、氮、氧、硫、氰化物、硫化物、氨氮、油等組成有毒有害物質(zhì)，COD值和顏色非常高。

2 IMC工藝

IMC工藝（Intermittent Multi-Cyclic-間歇多循環(huán)）作為傳統(tǒng)SBR工藝的變形過程中，反硝化處理方法在去除、反應(yīng)過程中最近發(fā)展起來的一種先進(jìn)的預(yù)批處理，沉淀池作為一個整體，間歇性地用水防止氣體離開上清液，并將剩余的污泥排入循環(huán)。

進(jìn)入IMC池通常是循環(huán)的開始。

反應(yīng)階段分為曝氣和攪拌兩個階段。這兩個階段依次重復(fù)幾次。

曝氣過程中，氧氣從曝氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到反應(yīng)池中，廢水中的氨通過微生物中有機污染物的分解轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。

混相：又稱反硝化階段。此時，停止曝氣，繼續(xù)攪拌，使剩余的微生物在水中與水混合，氧化分解，使反應(yīng)罐逐漸進(jìn)入缺氧狀態(tài)，開始脫氮狀態(tài)。

沉淀期：停止攪拌，污泥在罐內(nèi)靜態(tài)分離，活性污泥逐漸沉到底部，水逐漸清澈。

Decanter：反應(yīng)罐潷析后開始沉淀，從上到下逐漸從上清液中回收。此時，反應(yīng)罐逐漸轉(zhuǎn)移到厭氧狀態(tài)，繼續(xù)反硝化。

怠速階段：這個階段是潷水器到初始位置的階段，末端通常是一個循環(huán)。

在IMC、硝化和反硝化過程中，在同一池中，不需要返回好氧廢水，所以理論脫氮效率可以無限接近100%。IMC的運行方式是非常靈活的，通過控制供氧的操作環(huán)境中的兼氧有氧連續(xù)變換，然后IMC過程作為一個串聯(lián)組合的多個O/O過程，因此，它可以確保高氮去除。實踐表明，IMC工藝的脫氮效果可以達(dá)到99%以上，只要設(shè)計和操作得當(dāng)，可以確保廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 IMC工藝特點

（1）由于在IMC工藝為主的污水處理中，集曝氣、沉淀同一池內(nèi)，節(jié)約了沉淀池和污泥、污水回流系統(tǒng)，所以占地省、運行費用低、設(shè)備簡單、維護(hù)方便。

（2）IMC池的運行更為靈活，通過對各個階段的改造進(jìn)行時間控制，可以任意改變，以滿足不同水質(zhì)、水質(zhì)、加工要求的需要。

（3）因為每次潷水只有污水排放在一個小游泳池，其余的料漿緩沖是強大的水，所以抗沖擊負(fù)荷能力的內(nèi)模控制方法是很強的，原污水水質(zhì)和適應(yīng)變化的能力。

（4）由于模塊化和程序化的操作模式，易于實現(xiàn)自動控制[3，4]。

（5）根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)理論，對有機反應(yīng)速率與底物濃度的生物效應(yīng)是一個一階反應(yīng)，IMC是按時間流，隨著時間的延長反應(yīng)時間即污水池中，底物濃度從高到低，是典型的推流式反應(yīng)器。從選擇器理論可以看出，擴(kuò)散系數(shù)最小，不存在濃度反混合。在每個操作循環(huán)的水相中，反應(yīng)池內(nèi)的廢水濃度為IMC，生物反應(yīng)速率較大，單位體積效率高于完全混合反應(yīng)器和不完全塞流反應(yīng)器。

（6）IMC反應(yīng)器中的活性污泥在厭氧、缺氧和好氧條件下交替進(jìn)行，具有脫氮除磷效果。A/O法使氮的去除率達(dá)到75%以上，污泥回流量應(yīng)是水的幾倍，功耗大。而這種方法是不同的，因為操作是在同一反應(yīng)池中進(jìn)行，但沒有污泥回流污泥濃縮池，因此這種方法，對氮的去除效率不高且穩(wěn)定。

（7）IMC穩(wěn)定運行的效果，既不完全混合在反應(yīng)池中的流，沒有接觸氧化竄。

（8）IMC反應(yīng)罐在早期運行時，BOD濃度較高，但DO濃度較低，傳熱驅(qū)動力較大，因此在曝氣設(shè)備中相同條件下，IMC可獲得較高的氧氣轉(zhuǎn)移效率[5，6]。

（9）IMC反應(yīng)池中BOD濃度梯度的存在有助于抑制絲狀菌的生長并克服污泥膨脹的問題。

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