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焦化廢水生化處理單元改進工藝及應用

瀏覽次數: 日期:2017-7-21 15:45:07

摘要:針對目前國內焦化水處理工藝現狀,將一種改進的強化短程硝化反硝化的生化處理工藝應用于工程實踐。該工藝可達到強化難降解有機物的生物去除的效果,極大降低了生物處理的成本;該工藝已成功應用于某焦化廠的廢水生化處理中,處理效果好,技術運行費用低,為我國焦化廢水處理工作的開展提供了新的思路,應用前景廣闊。

關鍵詞:焦化廢水;難降解有機物;生化處理工藝;短程硝化反硝化;


焦化廢水是煤熱解干餾、荒煤氣回收凈化和化工產品回收精制等煉焦過程產生的廢水的統稱,其中含有大量有機污染物和有毒無機物,成分復雜,污染物色度高,屬較難生化降解的高濃度有機工業廢水[1-3]。焦化廢水中含有大量的環鏈有機化合物和各種無機化合物,如果直接排入水體,會直接或間接的對動植物產生嚴重的影響[4]。焦化廢水中含有的多環芳烴和雜環化合物,不少已經被證明是致癌、致畸、致突變物質[5]。

目前較成熟的焦化廢水處理技術主要有物理化學法、生物處理法和化學處理法,因焦化廢水污染物濃度高、處理量大,目前多數處理技術仍局限于實驗室研究階段或中試階段,尚未進入工業應用階段[6]。我國于20世紀70年代建設了一批采用一段曝氣或二段曝氣的活性污泥水處理設施,經過不斷改進,目前國內焦化水處理裝置多采用普通生化處理技術、A/O法或者相應的匹配工藝(A2/O等),以這些強化脫酚生化處理工藝處理廢水,處理后出水的酚、氫等基本可以達標[7]。

本文結合目前國內焦化水處理工藝現狀,在已有試驗研究的基礎上,借鑒、吸收各焦化廠焦化廢水主體處理工藝技術,對國內普遍采用的A2/O生化處理工藝進行改進,和北京某科研院所聯合,將一種改進的強化短程硝化反硝化的生化處理工藝,應用在某焦化廠的廢水處理的工程實踐中,為我國焦化廢水處理工作提供借鑒和參考。


一、焦化廢水生化處理工藝存在的問題

焦化廢水二級處理階段多采用生化處理方法,具有污染物去除率高、運行成本低、二次污染小等優點,目前應用工藝主要有A/O法、O/A/O法和A/O2等。但根據對目前國內各大焦化企業實際運行結果實地考察,僅依靠目前的生化技術,不可能滿足水質標準。如A/O工藝存在抗沖擊能力弱,成本較高,稀釋水量大,出水的COD和色度超標嚴重[8, 9]。A2/O工藝除了在抗有機物沖擊能力方面略好于A/O工藝外,對有機物和氨氮的總去除率仍偏低[4]。O/A/O工藝系統的抗沖擊能力相對于A/O容易略有提高。但是曝氣強度大,水力停留時間長,污泥回流量大,使得能耗較高,同時工藝操作只能維持完全硝化反應來獲得高氨氮去除率,使得堿耗也較高,這樣增加了成本,出水水質也不理想。


二、焦化廢水生化處理工藝改進方案

針對焦化廢水中難降解成分高的特點,克服以上生物脫氮工藝在焦化廢水處理存在的問題,我們通過與北京某科研院所聯合研究,將原有處理工藝進行了改進,將一種強化短程硝化反硝化同時脫碳脫氮工藝應用于工程實踐。工藝主要為A/O3,在A階段,通過新型生物反應設備和過程動態時控制實現廢水中難降解有機物和(亞)硝態氮的高負荷脫除;在O1階段通過新型生物反應-沉淀一體式設備,實現氮氧化菌的高效截留與高活性生長,最大限度脫除COD;在O2階段通過新型生物反應-沉淀一體式設備和過程動態控制,實現亞硝化類細菌的高效截與高活性生長,最大限度實現短程硝化;在O3階段通過新型生物反應-沉淀一體式設備,實現硝化細菌的高效截留與高活性生長,實現完全硝化。

該技術通過對反硝化反應器的獨特內部結構設計與工藝優化,提高微生物濃度,強化反硝化反應,使得反硝化效率和COD去除率都明顯提高,尤其是使相當部分難降解有機物得到去除,降低曝氣成本,保證了好氧段硝化菌的優勢競爭力,同時反硝化產堿也降低了后續硝化的堿耗。在好氧階段,將好氧段進行分級,分別營造脫COD異養菌和脫氨氮自養菌的最佳生存環境,保證碳氧化細菌和硝化細菌分別優勢生長,對有毒物和負荷的耐沖擊能力較強。進水不需稀釋或微量水稀釋的情況下處理出水能穩定達標。


三、改進的焦化廢水生化處理工藝的應用

通過對焦化廢水生化處理部分的改進,形成了一套較完善的處理工藝流程,已應用于青海某焦化廠廢水處理中。其工藝流程如圖3-1所示:

青海焦化.png

圖3-1 青海某焦化廠廢水處理工藝流程圖


工藝流程說明:經過調節池均質后的廢水進入厭氧反應器,進行厭氧水解酸化,一些難降解有機物轉化為相對容易降解的有機物。缺氧反應器中發生反硝化反應進行脫氮,硝態氮變為氮氣,有機物作為電子供體得到去除;同時通過反硝化強化,一部分難降解有機物在硝酸鹽氧化下轉化為相對容易降解的有機物,出水進入好氧反應器后,發生碳氧化反應,廢水中絕大部分酚等有機物和氰化物等毒物得到去除;然后進入短程硝化反應器,實現短程硝化,經過沉淀分離后上清液進入后置反硝化系統進行總氮脫除。處理前后幾種主要污染物濃度的變化如表3-1所示。

表3-1 各工序出水指標預計處理效果表(mg/L,pH除外)

水質指標

CODcr

氨氮

石油類

揮發酚

總氰

pH

進水

3600-6000

80

150

600-1000

20-50

7-9

生化處理出口

200

5

6

0.5

3

6-8



四、結論

本文針對目前國內焦化廢水存在的問題,在已有試驗研究的基礎上,將一種改進的強化短程硝化反硝化的生化處理工藝應用于工程實踐,在某焦化廠的廢水處理中已成功穩定運行,可達到如下處理效果:

(1)強化難降解有機物的生物去除,極大降低生物處理的成本;

(2)生化處理階段污泥分離性能號,出水懸浮物濃度很低,且出水有機物濃度低;好氧反應器的分區設計,能使不同功能菌各自優勢生長,污泥濃度較高,從而容積負荷可以大大提高,降低水力停留時間。

綜上所述,此技術運行費用低,處理效果好,適合國內新建或改建的焦化廢水處理工程,為我國焦化廢水處理工作的開展提供了新的思路,應用前景廣闊。


參考文獻:

[1] 王曉莉. 復合聚硅酸鹽制備及焦化廢水處理研究[D]. 四川大學, 2006.

[2] 時孝磊,丁麗麗,任洪強,等. 厭氧-缺氧-預曝氣-移動床生物膜系統對焦化廢水特征有機污染物降解研究[J]. 環境科學學報. 2010, 30(6): 1149-1157.

[3] 趙建夫. 我國焦化廢水處理進展[J]. 化工環保. 1992(3): 141-146.

[4] 葉少丹,馬前,李義久,等. 焦化廢水生化處理研究進展[J]. 工業水處理. 2005, 25(2): 9-13.

[5] 姜怡勤. 固定化白腐真菌處理焦化廢水的工藝流程研究[D]. 南京理工大學, 2008.

[6] 田陸峰. 焦化廢水處理技術的研究[J]. 潔凈煤技術. 2013, 19(4): 91-95.

[7] 劉尚超,薛改鳳,張壘,等. 焦化廢水處理技術研究進展[J]. 工業水處理. 2012, 32(1): 15-17.

[8] 朱強,劉祖文,王建如. 焦化廢水處理技術現狀與研究進展[J]. 有色金屬科學與工程. 2011, 02(5): 93-97.

[9] 計中堅,孟祥榮,尹承龍. 焦化污水的現代凈化技術[J]. 現代化工. 2002(1): 43-48.


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