煤气化废水深度处理技术研究

第32卷第5期工业水处理VoL.32 No.52012年5月Industrial W ater TreatmentMay ,2012煤气化废水深度处理技术研究吴翠荣(淄博职业学院化工系,山东淄博255000)[摘要]首次采用预处理+二级生物处理+深度处理组合工艺处埋煤化工废水。其中预处理(隔油-气浮-脱酚-蕪氨)以脱油、去除悬浮物、回收酚类和氨为目的,二级生物处理(二级内循环UASB-ABFB)是降解以非挥发酚为主的COD和生物脱除高浓度氨氮,最后采用臭氧活性炭工艺深度处理残余的COD。该工艺出水能达到《污水综合排放标准>(CB8978-1996)--级标准要求,具有耐冲击负荷和出水水质稳定的特点。[关键词]煤气化废水;内循环上流式厌氧污泥床;曝气生物流化床;深度处理[中圈分类号] X703 [文献标识码] A [文章编号] 1005- -829X(2012)05- 0073-03Study on the advanced treatment technology of gasification wastewaterWu Cuirong(Department of Chemical Engineering, Zibo Vocational College ,Zibo 255000,China)Abstract: 'The combined process(pre-treatment combiningt+secondary biological treatment+advanced lreatment) hasbeen used for lreating gasification wastewaler for the first time. The pretreatment process (oil separating-air flotation-dephenolization-ammonia distillation) is aimed at de-oiling , suspended solids removing, recovery of phenols andammonia. The secondary biological treatment process (secondary internal circulation UASB -ABFB) is mainly fordealing with the degradation of COD , which contains non-volatile phenol , and the biological removal of highlyconcentrated ammonia-nitrogen. At the end，ozone -activated carboon process is used for the advanced treatment ofresidual COD. The effluent water can meet the first class of the Integrated W astewater Discharge Standard (CB8978- 1996) ,having the characteristics of impact resistance load and stability of effluent water quality.Key words : gasification wastewater ;internal circulation up- flow anaerobic sludge bed; aerated biological fluidizedbed ;advanced treatment煤化工企业排放废水以高浓度煤气洗涤废水为有主要地位的鲁奇加压气化技术。笔者以国内某煤主,CODc一般在5000mg/L左右,氨氮在200-500化工企业的实际废水进行工艺研究,其水质见表1。mg/L,废水含有酚类.多环芳香族化合物及含氮、氧、表1煤气化废水水质 。硫的杂环化合物等有机污染物，是一种典型的难降项目煤气化预处理后(嗝油-气浮=脱酚-蒸氨)解有机工业废水(1-3)。数值去除率/%单一废水处理单元难以同时有效脱除上述污染COD/(mg+L")22 3853 75184.6BOD/(mg.L")11 008856物。笔者针对煤气化废水的水质特点，提出以常规预挥发酚/(mg*L")8798.0处理(隔油-气浮-脱盼-蒸氨)+高效组合生物非挥发酚/(mg:-L*) 1 674.6氨氨/(mg:L-)11 15995处理(二级内循环UASB- ABFB)+高级氧化处理(臭氰化物/(mg:L1)420.398.8氧活性炭)为主体的组合工艺进行处理,出水可满足硫化物(mg.L")23816.4993碱度(mg_1L")19351 .96.3《污水综合排放标准》(GB 8978- 1996)- 级标准要求。油(mg:L")346.40.197.1H7.97.51材料与方法1.1废水水质及 出水水质要求中国煤化工一级标准。煤气化废水的水量水质会随煤种和气化工艺的1.2CNMH G不同而存在很大区别。目前我国一些煤制气项目选出于以皮小平础阡肝物庾权多,处理较困难,故择丰富廉价的褐煤为原料，多采用煤气化工艺中占主要考虑难生物降解物质的去除。工艺流程见图1。-73-试验研究工业水处理2012-05 ,32(5)二级生物处理阶段深度处理100% ,完成驯化过程。预处理阶段阶段采用两级内循环UASB出水与生活污水的混合二级内循环厂臭氧[隔油气浮一萃取脱酸一热氮+二UASB ABB活性突水(体积比为5:1)启动ABFB,接种污泥取自某市政煤气化废水萃取剂生活污水出水污水处理厂二沉池的剩余活性污泥，池内投入PE填料,体积占总容积的40%。闷曝2d后开始连续进圈1煤气化废水处理工艺流程水,控制不同HRT,定时检测进出水水质情况。当出1.3试验装置及运行条件水C0D≤100 mg/L,NHz*-N≤15 mg/L,用克氏定氮本研究采用两级内循环UASB-ABFB组合生化法测定载体中微生物量≥10g/L,可认为基本完成生系统对常规预处理后的煤气化废水进行二级处理,物驯化和固定化阶段。并采用臭氧活性炭T.艺进行深度处理。1.5分析方法1.3.1 二级内循环UASB- ABFB反应器COD,采用重铬酸钾法(GB/T 11914- 1989)测内循环UASB是在普通UASB反应器基础上增定;氨氮采用纳氏试剂分光光度法(HJ535--2009)加一套内循环系统,其对进水水温、pH难降解测定;总氮采用GB/T 11894- 1989 相关方法分析;有机物和COD的适应能力更佳。二级内循环UASB碱度使用METTLER TOLEDO T50自动电位滴定仪反应器主体分别由D20cmx120cm、D25cmx120cm测定;挥发酚和总酚的测定分别采用4- _氨基安替比的圆形有机玻璃柱制成,上部均设三相分离器,有效林分光光度法(HJ 503- -2009)和 Folin-Ciocalteu比容积分别为35、55 L,为保持反应器内温度,外壁裏色法;pH用便携式pH计进行测定;石油类采用红有保温材料并设有恒温设施。运行条件为(30+2)C,外分光光度法测定。pH控制在7.3~8.0,HRT分别为8.12.5 h。ABFB反应器为矩形有机玻璃反应器，尺寸为2结果与讨论45cmx25cmx38cm,反应器中均匀分布两个垂直折2.1两级内循环UASB-ABFB生化系统运行及性能流板，废水在反应器内沿导流板作上下折流流动。由表1可知，预处理后废水中仍含有较高的整个反应器相当于3个完全混合的反应器串联在一COD、氨氮、酚类,并含有多种难降解有机污染物,属起,采用立方体聚乙烯(PE)多孔填料为生物载体,难生化处理有机废水(B/C=0.23<0.3)。本阶段处理反应器底部鼓风暌气提供载体流化动力和反应耗难点在于降解以非挥发酚为主的COD和脱除高浓氧。运行条件为(30+2) C,pH控制在6.8~7.5, HRT度氨氦。笔者在仄氧-好氧二级生物处理基础上,以为8h,DO控制在1.0 mg/L。二级内循环UASB-ABFB作为生物处理运行方式。1.3.2 深度处理2.1.1 二级内循环UASB运行效果二级生化出水首先进人预混罐内进行臭氧预.预处理后的煤气化废水进人完成驯化的二级内曝气，以0Z0RB- -X20 小型水冷臭氧发生器为气循环UASB反应器中，运行情况如图2所示。进水.源,溶解一定浓度臭氧的废水再经提升泵进入臭氧COD为(3 650+80) mg/L时,出水COD可达到(550+氧化塔,调节流量可控制空速,塔内装填活性炭。氧50) mg/L,COD去除率可稳定在85%左右。化塔尺寸为D 20 cmx100 cm,填料装填体积为20L。4000]1001.4生物反应器的启动与驯化350080生物反应器的运行主要分为两个阶段:第一阶3000县出水CoD段为微生物的驯化和固定化阶段，为期30 d;第二阶2500.+进水COD段为工艺参数、运行控制研究阶段,为期90d。2000将厌氧颗粒污泥(取自酒精行业废水处理过程)1500 t40号投入到内循环UASB反应器中开始驯化,接种量分1000 || 20别为8、5kg。进水CODa由预处理后的煤气化废水中国煤化工和葡萄糖提供，初始阶段废水CODc占总COD。的20%,总COD。约为3500m/L。在出水相对稳定的YHCNMHGi5 85运行时间/d前提下逐步增加废水用量,一般每次提高10%直至圈2二级内循环UASB运行情况-74-工业水处理2012 -05 ,32(5)吴翠荣:煤气化废水深度处理技术研究UASB反应器中厌氧颗粒污泥的产甲烷活性实现了脱除高浓度氨氮的目的。经ABFB反应器处(以CH4计)为4.887 g(g.d)。UASB 反应器经过启理后,煤气化废水中的氨氮达到了《污水综合排放标动、驯化和长期运行,形成了能适应煤气化废水的厌准》的一级排放标准,但残余的COD不能进~步降氧颗粒污泥,直径范围在0.1~0.5 cm(见图3),利用低,需要进行深度处理。透射电镜的超微切片技术对颗粒污泥各层面上的生物相进行剖析。发现颗粒表层不同类型的细菌多以微小菌落群的形式分布,在向内接近表面的部分混栖菌群才逐渐增多,呈递增趋势,且菌体密度大,细胞代谢旺盛、活力强。颗粒内层菌体密度降低,畸形填料挂膜后和死亡的细胞数目呈递增趋势。圈4聚乙烯填料挂膜前后情况2.2深度处理效果煤气化废水经预处理及生化处理后，大部分污染物质得到去除,但某些污染物仍达不到排放标准,需进行深度处理,实验选用去除率高、占地面积小、无二次污染的臭氧活性炭氧化法处理。温度为25 C、空速为3h'时,考察了臭氧投加质量浓度对污染物去除效果的影响。试验结果表明，随着臭氧流量的增加,CODa去除率升高,当水中臭氧质量浓度>6 mg/L时,CODc去除率升高的趋势减缓。分析其原因认为臭氧在水中溶解度较小且易分解，臭氧投加量继续增加时臭氧的利用率有所下降，且投加量大会增加能耗。实验确定水中臭氧适宜质量浓度为6mg/La-颗粒污泥生物相分布;b.e.d- _外、中 、内层。时,出水CODc为21.8mg/L,可达到CB8978--1996圄3颗粒污泥显微镜照片 ;的一级排放标准要求。2.1.2 ABFB 运行效果及性能将UASB出水与生活污水按照体积比5:1混合3结论后泵人ABFB反应器,控制流量以考察HRT对污染(1)常规预处理(隔油-气浮脱酚-蒸氨)+二级物去除情况的影响,见表2。生物处理(二级内循环UASB-ABFB)+深度处理(臭表2 COD、NH+ N和TN随HRT变化情况氧活性炭)组合工艺对煤化工废水的处理效果好,系HRTh CODJ(mg:L+) NH-N(mg+E) TN/(mgL-')_统运行稳定。(2)系统总的水力停留时间比现有文献0524167报道的短,各项出水指标均满足<污水综合排放标41973693417准》(GB 8978- -1996)一级排放标准要求。123516971018[参考文献]208911240313[1]李洪春.煤化工装置中煤气化废水的处理与回用[J].新疆化工，2009(4);7-11.由表2可见，在ABFB中CODc、NH4*-N和TN2] 吕德全.左玖玲.曲江.生化法处理煤气废水的工艺选择及中试同时下降,HRT=8 h时污染物降至最低值。NH4*-N研究[J].环境科学与管理,2006,31(3):87-89.和TN同时下降,说明硝化和反硝化同时进行,聚乙[3]韩洪军,李慧强,杜茂安,等.厌氧/好氧/生物脱氨工艺处理煤化烯载体为微生物的生长增殖提供了适合的场合并保^ 中国煤化15-7.持各种细菌特有的生物活性(见图4,在聚乙烯填料[作者THC N M H G业于北京师范大学,副教表面固定的微生物具有很好的生物活性)，每- -块载授,实训部主任。E-mail :wucuirong2008@163.com。体构成一个微型的同时硝化反硝化反应器(SND),[收稿日期] 2012-03- 20(修改稿)-75-