第23卷第6期能源環(huán)境保護(hù)Vol.23,No.62009年12月Energy Environmental ProtectionDec, 2009綜述與專論]改良SBR工藝處理德士古煤氣化廢水藥寶寶,高鶯2(1. 北京建工金源環(huán)保發(fā)展有限公司,北京100101;2.北京華福工程有限公司,北京100013)摘要:對(duì)德士古煤氣化廢水的產(chǎn)生及水質(zhì)特性進(jìn)行了分析,廢水首先經(jīng)蒸氨,將氨氦濃度從1 300~2 700 mg/L降低至200~300 mg/L,后續(xù)處理采用具有生物脫氮功能的處理工藝。對(duì)A/O、SBR及其改良工藝進(jìn)行了綜合評(píng)述,重點(diǎn)介紹了碟式射流曝氣在改良SBR工藝中的應(yīng)用,及該工藝的運(yùn)行周期設(shè)置和特點(diǎn)。工程實(shí)踐表明,該工藝處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、操作及控制靈活,氨氦去除率達(dá)到98%,出水濃度小于10 m/L。關(guān)鍵詞:改良SBR;德士古;煤氣化廢水;碟式射流曝氣;硝化;反硝化中圖分類號(hào):X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006- -8759(2009)06 -0004- -04TEXACO COAL GASIFICATION WASTEWATERTREATMENT WITH MODIFIED SBR PROCESSYAO Bao- -bao', GAO Ying'(I.Bejing BCEG Golden Sources E.P.D. Co, Ltd. ,Bejing 100101,China;2. Beijing Huafu Engineering Co, Lid. , Beijing 100013,China)Abstract: The origin and characteristic of Texaco coal gasification wastewater was analyzed.The concentration of ammonia nitrogen would be decreased from 1 300~2 700 mg/L to 200~300 mg/L by ammonia still pretreatment. The enhanced biological denitrification process mustbe used in the post treatment. A/0, SBR and modified SBR process was separatelysummarized. The application of disk jet aeration, operation cycle and characteristic of themodified SBR process was described in detail. The treatment process featured positivepollutant removal, stable running and simple control and operation, therefore, the effluentconcentration of ammonia nitrogen would be lower than 10 mgl and the removal rate wouldbe over 98%.Keywords: modified SBR process ;Texaco; coal gasification wastewater;disk jet aeration;nitration; denitrification我國是世界上煤炭資源最豐富的國家之一-,應(yīng)的環(huán)境污染，尤其是廢水污染的問題。采用改良作為一種重要能源，煤的用途主要包括:燃燒、煉SBR工藝處理德上古煤氣化廢水,處理效果好、運(yùn)焦、氣化、干餾加氫液化等。煤氣化是一種潔凈的行穩(wěn)定,尤其是氨氮去除率達(dá)到98%,為高氨氮煤炭綜合利用技術(shù),是煤化工、加氫工藝、煤液化煤氣化廢水的治理提供了一條切實(shí)可行的工藝路等的基礎(chǔ)"。然而在煤氣化生產(chǎn)過程中也帶來了相中國煤化工MHCNMHG收稿日期:2009. -08-24藥寶寶等改良SBR工藝處理德士古煤氣化廢水.5.煤氣化過程是一個(gè)熱化學(xué)過程， 是以煤為原2.3出水水質(zhì)要求料,以氧氣、蒸汽或氫氣等作氣化劑,在高溫條件目前國內(nèi)采用德士古煤氣化技術(shù)的生產(chǎn)企下通過化學(xué)反應(yīng)將煤中的叮燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃業(yè),出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)>(GB8978-料的過程。煤氣化本質(zhì)上是將煤由高分子固態(tài)物1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)質(zhì)轉(zhuǎn)化為低分子氣態(tài)物質(zhì)，由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過準(zhǔn)》(CB13458- 2001)- -級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。程,也是改變?nèi)剂现刑?氫比結(jié)構(gòu)的過程"。氨氮作為一項(xiàng)最重要的水質(zhì)考核指標(biāo)，上述德士古煤氣化技術(shù)也稱為水煤漿氣化技術(shù),兩個(gè)排放標(biāo)準(zhǔn)分別執(zhí)行15mg/L和大型企業(yè)40是由美國Texaco公司在重油氣化的基礎(chǔ)上:開發(fā)m/L(或中型企業(yè)70 mg/L)。出的第二代氣流床氣化工藝。氣化過程包括煤漿3廢水處理工藝的確定制備、煤漿氣化、灰水處理和CO變換等工序,氣化壓力2.6~8.5 MPa,氣化溫度1 360 C~1 450 C對(duì)廢水水質(zhì)特性分析可知,廢水氨氮濃度高,田。該技術(shù)運(yùn)行操作的經(jīng)驗(yàn)豐富,設(shè)備國產(chǎn)化率高,經(jīng)蒸氨預(yù)處理后可降低至200~300 mg/L,但仍需在投資和運(yùn)行成本上具有明顯優(yōu)勢，是目前商業(yè)采用具有脫氨功能的生化處理工藝。國內(nèi)常用的業(yè)績最多的第二代氣流床氣化工藝。國內(nèi)采用該處理工藝為:A/O .SBR及其改良型工藝。技術(shù)的生產(chǎn)企業(yè)包括:魯南化肥廠、陜西渭化、山3.1 AO工藝東華魯恒升、兗礦國泰.南京金陵石化等。AO工藝是前置反硝化生物脫氮工藝，應(yīng)用較為廣泛,積累了一定的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，主要特2德士古煤氣化廢水特性點(diǎn)是:(1)缺氧池設(shè)置在好氧池前,可起生物選擇2.1廢水的產(chǎn)生器作用,改善污泥沉降性能。(2)好 氧池設(shè)置在缺德士古煤氣化生產(chǎn)過程中，粗煤氣在冷凝冷氧池后，可進(jìn)一步去除有機(jī)污染物，改善出水水卻時(shí)所含的飽和水分( 主要是加壓氣化過程加入質(zhì)。(3)反硝化產(chǎn)生的堿度可部分補(bǔ)償硝化過程的的水蒸氣和煤本身所含的水分)形成了冷凝水。這堿度消耗。(4)反硝化可利用原水中的碳源,減輕些冷凝水匯入噴淋冷卻系統(tǒng)循環(huán)使用，多余的水好氧池的有機(jī)負(fù)荷。排出即形成廢水。因此,廢水實(shí)質(zhì)上是來源于盈水但采用A/0 T藝處理高濃度氨氮廢水,具有循環(huán)系統(tǒng)的排污水，其中溶解或懸浮有粗煤氣中一定的局限性，主要表現(xiàn)為:(1)A/0 T.藝需分別的多種成分,典型的廢水水質(zhì)見表1。設(shè)置污泥回流和混合液回流系統(tǒng)，尤其是混合液回流比通常設(shè)計(jì)為200 %~400 %，動(dòng)力消耗大。表1典型的德士 古煤氣化廢水水贗表m/L污染物水質(zhì)指標(biāo)(2)理論上講,混合液回流量越大脫氮效率越高。苯酚< 10但回流量的增大,使大量溶解氧進(jìn)人缺氧池,在一氨1 300-2 700定程度上影響了反硝化的處理效果。焦油甲酸化合物100-12003.2 SBR工藝氰化物10-30SBR T藝是間歇性活性污泥法工藝，一個(gè)運(yùn)COD200-760行周期包括進(jìn)水、曝氣、攪拌、沉淀、撇水、閑置等2.2廢水的特性階段。該工藝主要具有以下特點(diǎn):(1)工藝流程簡對(duì)表1分析可知，德上古煤氣化廢水的特性單投資低,不需要單獨(dú)設(shè)置二沉池和污泥回流系主要表現(xiàn)為:(1)廢水中不含焦油及重金屬離子，統(tǒng)。(2)平面布置緊湊,占地面積小。(3)時(shí)間上具酚類含最低;(2)廢水中氰化物含盤較低,好氧生有理想的推流式反應(yīng)器特性。(4)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水化處理可得到有效降解，不需要破氰預(yù)處理;(3)量的波動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性,運(yùn)行方式靈活,有機(jī)物廢水中氨含量高,需進(jìn)行蒸氨預(yù)處理,將氨氮濃度去除率高,脫氮效果較好。(5)具有良好的污泥沉降低至200~300 mg/L;(4)生化處理時(shí)由于碳氮比仍然失調(diào),需外加有機(jī)碳源;(5)甲酸化合物是中國煤化工構(gòu)成廢水COD的主要污染物，廢水的可生化性YHCNMHG,sBR工藝產(chǎn)生了許多改良型工藝。湖南湘潭大學(xué)的劉永淞等人綜能源環(huán)境保護(hù)第23卷第6期合分析了SBR的工藝特性,認(rèn)為正確控制充水時(shí)該項(xiàng)目中，改良SBR池的運(yùn)行周期設(shè)置見表間和曝氣方式是最大限度提高SBR系統(tǒng)反應(yīng)速2所示。度的重要手段4。哈爾濱建筑大學(xué)的王福珍等對(duì)袈2 某煤化工企業(yè)改良SBR池運(yùn)行周期表SBR法供氣量的最優(yōu)控制和曝氣沉淀時(shí)間的最優(yōu)運(yùn)行周明(360min)分配等問題進(jìn)行了研究，認(rèn)為應(yīng)根據(jù)不同的污水60120 工180240工300 工360 .| 階段11市0市市市市市11市1市市1市11南性質(zhì)確定最優(yōu)的曝氣和沉淀時(shí)間4。000011110100100000100001100000本文所述的改良SBR上藝是在普通SBR的[進(jìn)水基礎(chǔ)上,采用碟式射流曝氣技術(shù),對(duì)運(yùn)行周期中的液做硝化與反硝化階段進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了廢水硝化 .| 反硝中氨氮的有效去除?；痏3.3.1碟式射流曝氣技術(shù)「沉淀開泥ISBR池中的曝氣方式通常采用鼓風(fēng)機(jī)加微孔曝氣組合形式,反硝化階段采用潛水?dāng)嚢杵鳌＿@種說明:(1)投加液堿補(bǔ)充硝化過程的堿度消耗。組合形式的設(shè)備數(shù)量較多.控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、處(2)授加甲醇補(bǔ)充反硝化過程所需碳源。理效果受微孔曝氣器完好程度的影響。近些年來，改良SBRT.藝的牛物脫氮反應(yīng)可以看成多針對(duì)高氨氮煤氣化廢水的處理，碟式射流曝氣技個(gè)A/O串聯(lián)的形式,不僅實(shí)現(xiàn)了好氧.缺氧狀態(tài)交術(shù)得到了更多的推廣及工程應(yīng)用。替的環(huán)境條件，而且可以對(duì)硝化與反硝化段的運(yùn)碟式射流曝氣器由外腔、內(nèi)腔、混合腔、外噴行時(shí)間進(jìn)行靈活的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同碳氮比廢水嘴.內(nèi)噴嘴、進(jìn)氣口和進(jìn)液口七部分組成。內(nèi)、外腔的有效生物脫氮。該項(xiàng)目中,硝化和反硝化在同一體為比下兩個(gè)碟形殼體對(duì)合粘結(jié)而成，內(nèi)腔為上池內(nèi)進(jìn)行,不存在混合液回流的問題,池內(nèi)廢水全作介質(zhì)腔，外腔為引射介質(zhì)究,自身不含任何機(jī)電部參與了反硝化過程,理論上.講脫氮效率可無限和傳動(dòng)部件，運(yùn)行時(shí)需配套的設(shè)備包括射流循環(huán)接近于100 %。本項(xiàng)日設(shè)計(jì)中,硝化與反硝化反應(yīng)泵及鼓風(fēng)機(jī)。交橋進(jìn)行3次,氨氮去除率達(dá)到98%,出水氨氮采用碟式射流曝氣處理高氨氮廢水具有如下濃度小于10 mg/L,出水總氮濃度小于20 mg/L。特點(diǎn):( 1)供氣時(shí)(鼓風(fēng)機(jī)j射流循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行)進(jìn)行曝氣允氧和混合攪拌，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解及4改良SBR設(shè)計(jì)說明硝化功能。(2)停止供氣時(shí)(鼓風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行、射流改良SBR池足污水處理裝置的核心單元,除循環(huán)泵運(yùn)行)進(jìn)行無氧混合攪拌，實(shí)現(xiàn)反硝化功了采用碟式射流曝氣技術(shù)及重點(diǎn)考慮運(yùn)行周期設(shè)能。(3)采用雙級(jí)射流技術(shù),氧轉(zhuǎn)移效率較高,運(yùn)行置外,還需對(duì)碳源投加堿度投加磷投加、反硝化中尤堵塞問題。(4)射流曝氣器采用FRP材質(zhì),防消氧等問題進(jìn)行綜合考慮。腐蝕抗老化、耐磨損性能好、使用壽命長。4.1碳源投加3.3.2改良SBR的周期設(shè)置經(jīng)蒸氨預(yù)處理后氨氮濃度降低至200~300改良SBR T藝主要是對(duì)運(yùn)行周期內(nèi)的硝化與mg/L,對(duì)好氧生化處理而言,碳氮比仍然失調(diào)，反反硝化段進(jìn)彳優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)高氨氮低COD(即低硝化過程必須外加有機(jī)碳源。碳氮比)廢水的有效生物脫氮。我公司參與的某煤工程中通常投加甲醇作為外加碳源(采用德化T企業(yè)廢水處理項(xiàng)目中，即采用了改良SBR為士古煤氣化的部分生產(chǎn)企業(yè)主要產(chǎn)品之一為甲核心的處理工藝,具體T藝流程見圖1所示。醇,可直接從生產(chǎn)裝置區(qū)由管道接人)。甲醇的生化性非常好.易被反硝化菌吸收利用,有利于提高[進(jìn)水→湖節(jié)池→改良SBR池→出水池]反硝化速率。但甲醇的火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)為甲B中國煤化工擁防爆電器設(shè)備。行泥濃編池一污泥池+去制漿}MYHCNMHG化反應(yīng)式為:圈1工藝流程圖Nu2-+U.0/LnjsUn+U.3H2CO3 - +藥寶寶等改良SBR工藝處理德士古堞氣化廢水.7.0.04CH,NO2+0.48N2+1.23H20+HCO3ORP進(jìn)行過程智能控制，可以進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)行條NO-+1.08CHJ0H+0.24H2CO3→件,提高處理效率,降低運(yùn)行成本。0.056CHNO2+0.47N+1.68H2O+HCO56結(jié)論及 建議甲醇的設(shè)計(jì)投加量為:1.53 [NO2]+2.47|NO;]o6.1結(jié)論4.2堿度投加(1)采用改良SBR工藝處理德士古煤氣化廢廢水氨氮濃度為200~300 mg/L,硝化反應(yīng)將水處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、操作靈活。消耗大量的堿度。雖然原水中含有部分堿度且反(2)采用蒸氨預(yù)處理可將氨氮濃度降至200~硝化過程可問收堿度，但仍需補(bǔ)充堿度并維持剩300 mg/L,有利于后續(xù)生化反應(yīng)的進(jìn)行。余堿度大于70 mg/L。工程中通常投加液堿,在溫(3)改良SBR工藝可以看成多個(gè)A/O的串聯(lián)度較低時(shí)液堿易結(jié)晶，因此儲(chǔ)罐及管道應(yīng)做好保運(yùn)行方式，對(duì)廢水中氨氮的去除率達(dá)到98 %,出溫或伴熱等工程措施。水氨氮濃度小于10 mg/L。4.3磷的投加(4)采用碟式射流曝氣技術(shù),通過對(duì)鼓風(fēng)機(jī)和原廢水中磷的含量較低,不能滿足好氧生化射流循環(huán)泵的控制，可實(shí)現(xiàn)硝化與反硝化的交替反應(yīng)對(duì)磷的需求(C:N:P=100:5:1),需補(bǔ)充磷酸或靈活運(yùn)行。磷酸鹽等物質(zhì)。(5)在改良SBR池中,根據(jù)工藝及運(yùn)行周期4.4反硝化消氧的設(shè)置,應(yīng)分別外加碳源(甲醇)、堿度(液堿)和由硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)換到反硝化時(shí),需要進(jìn)行消氧,磷,保證生化反應(yīng)的順利進(jìn)行。使溶解氧迅速降低至0.3~0.5 mg/L。這部分消氧所(6)在改良SBR池中設(shè)置在線pH、在線DO消耗碳源量的計(jì)算至關(guān)重要,如果末考慮此消耗量和在線0RP,使其與有機(jī)物降解及脫氮過程的相將導(dǎo)致碳源投加的不足,影響反硝化的處理效果。關(guān)指標(biāo)建立了- -定的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)過程的智能控制。反硝化消氧的反應(yīng)式為:6.2建議02+0.93CH.0H+0.056NO;(1)改良SBR池的射流循環(huán)泵宜采用干式離0.056CsH,NO2+ 1.64H20+0.59H2CO3+0.056HCO3心泵，建議不采用潛污泵。每個(gè)溶解氰消耗0.93個(gè)甲醇,同時(shí)消耗0.056(2)改良SBR池的運(yùn)行周期設(shè)置,尤其是硝個(gè)NO;5,因此每個(gè)溶解氧實(shí)際消耗0.87個(gè)甲醇?；c反硝化段的時(shí)間設(shè)置,應(yīng)根據(jù)實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)、水量及水溫等因素進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。5改良SBR的過程控制(3)改良SBR池的反硝化過程應(yīng)優(yōu)先利用原改良SBR池的-一個(gè)運(yùn)行周期中,硝化與反硝廢水中的碳源有機(jī)物,不足部分進(jìn)行補(bǔ)充投加。化階段反復(fù)交替進(jìn)行。為了達(dá)到良好的處理效果，參考文獻(xiàn):實(shí)現(xiàn)深度脫氮,在反應(yīng)池內(nèi)需設(shè)置在線pH、在線DO和在線0RP進(jìn)行聯(lián)合過程控制。[1]張東亮中國煤氣化工藝(技術(shù))的現(xiàn)狀與發(fā)展小煤化上,2004,(2):1-5.青島理上大學(xué)周利及北京工業(yè)大學(xué)楊慶等人[2]施水生,傅中見.煤加壓氣化廢水處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出對(duì)脈沖式SBR法深度脫氮工藝及控制進(jìn)行了系版社,2001,21-46.統(tǒng)研究問,得到了pH .DO和ORP的變化規(guī)律。在[3]月蘭，林阿彪，王彬Texaco與Shell煤氣化工藝比較分析有機(jī)物難降解階段,DO出現(xiàn)躍升,pH出現(xiàn)由上升I化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2007 ,28(6):57-60.到下降的拐點(diǎn)。硝化反應(yīng)結(jié)束時(shí), DO和ORP出現(xiàn)[4]汪大暈,雷樂成.水處理新技術(shù)及工程設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社2001,158.躍升,pH出現(xiàn)由下降到上.升的拐點(diǎn)。反硝化結(jié)束[5]周利,李凌云.楊慶等.脈沖式SBR法深度脫氟工藝及其控制時(shí),pH出現(xiàn)由上升到下降的拐點(diǎn),ORP也出現(xiàn)拐[I].工業(yè)水處理,2008.28(2):32-35.點(diǎn)。實(shí)際工程中利用在線pH、在線DO和在線中國煤化工MYHCNMHG