1、裝置概況
該煤氣化廢水處理裝置采用A/O工藝，原設(shè)計處理后的污水符合《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》(GB13458—2001)標準的規(guī)定。
1.1 設(shè)計處理能力
設(shè)計污水處理量為Q=80m3/h，設(shè)計處理污水水質(zhì)指標如表1所示。
1.2 煤氣化裝置廢水特點
煤氣化裝置生產(chǎn)產(chǎn)生的高濃度廢水，水質(zhì)成分復雜，污染物濃度高。廢水中含有大量的酚類、聯(lián)苯、吡啶、吲哚和喹啉等難降解有機污染物，還含有氰和氨氮等有毒有害物質(zhì)，屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水。
其水質(zhì)特點主要有：①氨氮濃度較高，對微生物的活性有抑制和毒害作用;②B/C比低，可生化性差，COD降解困難;③碳氮比嚴重失調(diào);④水質(zhì)波動大。
2、工藝路線
根據(jù)煤氣化廢水COD氨氮濃度高、廢水溫度高、難于生化降解等特點，本裝置污水處理工藝采用了預處理—厭氧—好氧(A/O)工藝路線。分為預處理、厭氧、好氧、泥水分離和污泥脫水5個單元。
2.1 工藝流程
工藝流程如圖1所示。
2.2 各工序簡介
2.2.1 預處理單元
接納上游裝置區(qū)排放的廢水，分離出污水中的雜質(zhì)，降低污水的溫度，配制營養(yǎng)鹽，調(diào)節(jié)水質(zhì)，為后續(xù)生化單元提供合格而穩(wěn)定的廢水。
由煤氣化裝置區(qū)自流排入的生產(chǎn)廢水和生活污水及初期雨水，經(jīng)機械格柵去除雜質(zhì)后，用泵提升進入均質(zhì)池，經(jīng)過均質(zhì)提升進入缺氧單元，根據(jù)均質(zhì)池的水質(zhì)檢測情況，投加磷酸鹽溶液和甲醇，調(diào)節(jié)水質(zhì)。
2.2.2 缺氧單元
經(jīng)過預處理單元均質(zhì)、調(diào)節(jié)后的污水，自流進入缺氧生物處理池。同時，好氧池出口來的回流污水與污泥回流池來的回流污泥，也進入缺氧池(A池)。
在水下攪拌機的作用下，缺氧池中的活性污泥保持懸浮狀態(tài)，與污水充分混合，活性污泥中的反硝化細菌利用廢水中硝態(tài)氮和含碳有機物進行反硝化作用，使硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮氣，含碳有機物轉(zhuǎn)化為CO2和水，獲得同時除碳和脫氮的效果。
2.2.3 好氧單元
缺氧池出口的污水自流進入好氧生物處理池(O池)。在鼓風機、曝氣頭組成的曝氣系統(tǒng)的作用下，好氧池中的活性污泥獲得充足的溶解氧，并保持懸浮狀態(tài)，與污水充分混合并進行反應。
(1)廢水中的含碳有機物(BOD)被活性污泥中好氧微生物氧化分解為CO2和水;
(2)原廢水中的有機氮在酶的作用下，通過氨化作用轉(zhuǎn)化為氨氮;
(3)活性污泥中的硝化細菌在有氧的條件下，通過硝化作用，將氨氮氧化為亞硝態(tài)氮，并進一步氧化為硝態(tài)氮。
硝化反應要消耗大量的堿度，需要及時在好氧池中投加氫氧化鈉，補充堿度，并調(diào)節(jié)pH值。經(jīng)過好氧池的處理，污水中大部分有機物被去除，有機氮和氨氮絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮。
好氧池出口的污水大部分回流至缺氧池入口，在缺氧池進行反硝化反應去除硝態(tài)氮，回流比控制在200%~400%。小部分的好氧池出口污水，自流進入二沉池。
2.2.4 泥水分離單元
經(jīng)A/O池處理后的污水，去除了絕大部分的有機物和氨氮，水質(zhì)得到了凈化，自流進入二沉池沉淀，進行泥水分離。二沉池的上清液，自流進入監(jiān)護池，經(jīng)檢測水質(zhì)合格后，經(jīng)泵提升通過污水管線外排。
3、裝置運行情況
該裝置自2006年投運以來，運行情況良好，氨氮去除率保持90%以上，COD去除率保持在80%左右，出水水質(zhì)達到國家GB8978—1996《污水綜合排放標準》一級標準。2014年進出水主要污染物分析數(shù)據(jù)如表2所示。
3.1 裝置影響因素
在實際運行中，裝置的處理效果主要受以下幾個方面的影響。
3.1.1 水溫
本裝置微生物最適合的生長溫度是20~40℃，一般不低于10℃，在10~40℃，處理效果隨溫度升高而增加，隨溫度降低而遞減，故冬天處理效果相對較差，夏季要開啟冷卻塔降溫，另外要防止溫度太大波動。
3.1.2 pH值
硝化菌對pH值變化十分敏感。亞硝酸菌和硝酸菌分別在pH值7.0~7.8和7.7~8.1時活性最強，pH值超出這個范圍，活性就大大減小。硝化反應中每氧化1g氨氮要消耗堿度7.14g(以CaCO3計)。一般污水對于硝化反應來說，堿度往往是不充足的。因此，在硝化反應中，如果不補充堿度，就會使pH值急劇降低，導致硝化反應速率下降，造成處理效果不佳。
3.1.3 溶解氧
溶解氧DO值需要較高，如果DO值低，則氧化處理不完全，處理效果明顯下降，甚至導致活性污泥死亡、腐化、上浮;DO值太高，又可導致活性污泥老化，結(jié)構(gòu)疏松，引起污泥沉降性能變差，污水得不到凈化。一般控制好氧池內(nèi)DO值為2~4mg/L，能取得最佳的處理效果。
3.1.4 回流比
混合液回流的作用是向缺氧池提供硝態(tài)氮，作為反硝化的電子受體，污泥回流主要作用是保持系統(tǒng)的活性污泥平衡。回流比的大小，對脫氮效果有直接的影響?；亓鞅忍?，大部分硝態(tài)氮隨二沉池出水流出，影響脫氮效率。回流比太大，可能使缺氧池溶解氧濃度增加，破壞缺氧池環(huán)境，也使得缺氧池實際停留時間減少，從而使反硝化率下降，同時也增加了回流液提升的動力費用。
3.1.5 營養(yǎng)質(zhì)
原生物的營養(yǎng)包括水、碳源、氮源、磷及無機鹽等。要保持一定的碳源(BOD5)，BOD5過低細菌營養(yǎng)不足，還會造成活性污泥自身分解，當BOD5<100mg/L，要投加甲醇等碳源; BOD5過高，殘存于處理水中的有機物也相應提高，硝化段的 含碳有機質(zhì)濃度高，會使生長速率高的異養(yǎng)菌迅速繁殖，從而 使自養(yǎng)性的硝酸菌得不到優(yōu)勢，結(jié)果降低了硝化速率，使出 水水質(zhì)下降。一般營養(yǎng)比例為 BOD5 ∶ N ∶ P=100 ∶ 5 ∶ 1。 因煤氣化裝置污水中氨氮較高，而 BOD5、磷相對較低，因此 生化反應中只補加甲醇和磷酸鹽。 4 優(yōu)化措施 近幾年來，由于煤氣化裝置生產(chǎn)改進，運行負荷越來越高， 導致生產(chǎn)廢水中的氨氮、COD 指標上升，超過裝置的原設(shè)計 負荷，其中氨氮平均達到300mg/L 左右，COD 達到600mg/ L 左右，經(jīng)過對現(xiàn)有 A/O 裝置進行優(yōu)化，改善硝化反應效果， 提高硝化反應速率，出水水質(zhì)情況得到保證。 4.1 提高好氧池pH值、溶解氧 提高好氧池的 pH 值，控制在8.5~9.0，提高好氧池內(nèi)的溶 解氧濃度，控制在4~6mg/L，對生化微生物經(jīng)過一段時間的培 養(yǎng)馴化，使得硝化速率大大提高，超過0.04kg/(kg · d)。 4.2 提高回流比，避免生化系統(tǒng)遭受沖擊 提高好氧池出口混合液的回流比，控制在400%~600%， 使得原污水在進入缺氧池時得到稀釋，避免高濃度氨氮對微 生物的毒害和沖擊作用。 4.3 優(yōu)化營養(yǎng)源，提高污泥濃度，延長污泥齡 在 A/O 池內(nèi)投加適量的生物促生劑和生物解毒劑，促進 微生物的增長，消除高濃度氨氮對微生物的毒害作用，保證 了生化系統(tǒng)不受到高濃度污水的沖擊，在受到?jīng)_擊后，能夠 迅速地恢復處理能力。保持 A/O 池內(nèi)的污泥濃度處于較高水 平，控制在6~10g/L，延長污泥齡至45d 以上，處理效果大大 增強。><100mg/L，要投加甲醇等碳源;BOD5過高，殘存于處理水中的有機物也相應提高，硝化段的含碳有機質(zhì)濃度高，會使生長速率高的異養(yǎng)菌迅速繁殖，從而使自養(yǎng)性的硝酸菌得不到優(yōu)勢，結(jié)果降低了硝化速率，使出水水質(zhì)下降。一般營養(yǎng)比例為BOD5∶N∶P=100∶5∶1。因煤氣化裝置污水中氨氮較高，而BOD5、磷相對較低，因此生化反應中只補加甲醇和磷酸鹽。
4、優(yōu)化措施
近幾年來，由于煤氣化裝置生產(chǎn)改進，運行負荷越來越高，導致生產(chǎn)廢水中的氨氮、COD指標上升，超過裝置的原設(shè)計負荷，其中氨氮平均達到300mg/L左右，COD達到600mg/L左右，經(jīng)過對現(xiàn)有A/O裝置進行優(yōu)化，改善硝化反應效果，提高硝化反應速率，出水水質(zhì)情況得到保證。
4.1 提高好氧池pH值、溶解氧
提高好氧池的pH值，控制在8.5~9.0，提高好氧池內(nèi)的溶解氧濃度，控制在4~6mg/L，對生化微生物經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)馴化，使得硝化速率大大提高，超過0.04kg/(kg·d)。
4.2 提高回流比，避免生化系統(tǒng)遭受沖擊
提高好氧池出口混合液的回流比，控制在400%~600%，使得原污水在進入缺氧池時得到稀釋，避免高濃度氨氮對微生物的毒害和沖擊作用。
4.3 優(yōu)化營養(yǎng)源，提高污泥濃度，延長污泥齡
在A/O池內(nèi)投加適量的生物促生劑和生物解毒劑，促進微生物的增長，消除高濃度氨氮對微生物的毒害作用，保證了生化系統(tǒng)不受到高濃度污水的沖擊，在受到?jīng)_擊后，能夠迅速地恢復處理能力。保持A/O池內(nèi)的污泥濃度處于較高水平，控制在6~10g/L，延長污泥齡至45d以上，處理效果大大增強。
經(jīng)過優(yōu)化，該裝置出水水質(zhì)良好，處理效率大大提升，2016年進出水主要污染物分析數(shù)據(jù)如表3所示。
5、結(jié)語
工程實踐表明，采用A/O工藝處理煤氣化廢水是可行的，該工藝出水水質(zhì)達到GB8978—1996《污水綜合排放標準》一級標準。在上游裝置負荷提升，來水氨氮指標超過設(shè)計負荷近2倍的情況下，經(jīng)過優(yōu)化工藝，出水水質(zhì)仍然能夠得到保證，為企業(yè)執(zhí)行GB31571—2015《石油化學工業(yè)污染物排放標準》打下了基礎(chǔ)。( >
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