摘 要為了加強煤化工企業污水治理,保護水環境,每個企業都非常重視環保建設,并投入了大量的資金。設計部門也對煤化工污水處理進行了多工藝、多方案比較與探索。煤化工污水產生量大,比較難以處理,利用多種方法聯合處理煤化工污水是煤化工污水處理技術的發展方向。本文簡要介紹了幾種煤化工污水的處理工藝及處理路線。
關鍵詞煤化工污水處理工藝
中圖分類號:U664.9+2 文獻標識碼:A 文章編號:
煤化工企業排放的污水以煤的氣化過程產生的污水為主。煤氣化污水是高溫高壓洗滌煤氣后的洗滌水經熱量回收、絮凝沉淀后排放的部分污水[1],主要污染物為氨氮、硫化物、氰化物、COD、BOD、SS等,其水溫、硬度、SS、氰化物和氨氮含量都較高是一種典型的含有難降解的有機化合物的工業廢水。廢水若未經處理或處理不當隨意外排, 將對水體產生嚴重污染, 因此實現煤化工污水的達標排放有十分重要的意義。
目前國內處理煤化工污水的技術主要采用生化法,生化法對廢水中的有機污染物有較好的去除作用[2],但由于污水中所含有的氰化物濃度較高,對后續生物處理系統中的微生物有毒害和抑制作用。因此,首先采用適當的物化法去除氰化物等有毒物質,然后通過生化法去除污水中的有機污染物。煤化工污水經生化處理后一般可滿足排放標準,若不能滿足,需要進一步降低COD、氨氮、色度和濁度等指標。
1.預處理
對煤氣化生產廢水中的氰化物可采用堿性氯化法處理,分兩級反應:一級反應是先將氰氧化局部氧化為氰酸鹽。反應如下:
CN-+ClO-+H2O→CNCl+2OH-
CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O
二級反應是將氰酸鹽進一步氧化為二氧化碳和氮。反應如下:
2CNO-+3OCl-+H2O→2CO2↑+N2↑+3Cl-+2OH-
2.生化處理
對于預處理后的煤化工污水,國內外一般采用缺氧、好氧生物法處理(A/O工藝)。A/O工藝在去除水中碳污染的同時,能有效去處氮和磷的污染。但A/O工藝不足之處為:若沉淀池不及時排泥,易污泥上浮,使出水水質惡化;如需提高脫氮率,需要加大混合液回流比,使運行費用增高,同時可能影響反硝化過程,脫氮率很難達到90%。針對煤化工污水的特點,近年來出現了一些新的處理方法,如HBF工藝、PACT法、BAF工藝、厭氧生物法等:
。1)HBF工藝
HBF工藝是綜合活性污泥法與生物膜法的優勢,進行COD、氨氮的降解與轉化,其實質是連續的前置反硝化+連續好氧硝化+后置反硝化后接兩座交替運行的序批反應沉淀池。因此具有兩段A/O法的生物脫氮功能和序批反應、分離(SBR)一體化特性。由于在好氧池及序批沉淀池內增加固定式酶浮填料,該方法為各種優勢微生物的生長繁殖創造了良好的環境條件和水力條件,使得有機物的降解、氨氮的硝化、反硝化等生化過程保持高效反應狀態,有效地提高生化反應傳質條件及分離效果,促進了生物降解效率的提升[3]。
。2)PACT法
PACT法是一種向活性污泥系統中投加粉末活性炭,形成復合式生物反應器的新型水處理工藝。其工藝特點是PAC顆粒包裹在活性污泥絮體中,通過活性炭吸附和生物降解的有機結合,強化活性污泥絮體的凈化功能,提高系統的處理能力,利用活性炭粉末對有機物和溶解氧的吸附作用,為微生物的生長提供食物,從而加速對有機物的氧化分解能力。既提高了污泥的吸附能力,也提高了COD的降解去除率。此外,PACT法能處理生物難以降解的有毒有害的有機污染物質。
。3)BAF工藝
曝氣生物濾池是一種新型的高負荷浸沒式固定生物膜反應池,它結合了活性污泥法和生物膜法各自的優點,并將生化反應和物理過濾(即生物降解去除BOD和固液分離去除SS)兩種處理過程合并在同一個反應池中完成。因此,該工藝容積負荷可以很高,出水水質好,無需另設二沉池,無污泥膨脹問題。
。4)厭氧生物法
一種被稱為升流式厭氧污泥床(UASB)的技術用于處理煤化工污水。該法是在升流式厭氧生物濾池的基礎上發展而成的,廢水自下而上通過底部帶有污泥層的反應器,反應區由生物顆粒污泥層及絮狀污泥層組成,大部分的有機物在此被微生物轉化為CH4和C02,在反應器的上部設有三相分離器,完成氣、液、固三相的分離。
3.深度處理
深度處理一般多采用物理化學方法,主要有混凝沉淀、吸附法、催化氧化法及超濾、反滲透等膜處理技術。
。1)混凝沉淀法
混凝沉淀法是在污水加入混凝劑如鋁鹽、鐵鹽等來強化沉淀效果,使廢水中的懸浮物質在混凝劑的作用下聚集沉降,以達到固液分離的過程。該方法可有效降低廢水中的濁度[4],并可去除污水中的某些溶解性物質。
。2)臭氧-生物活性炭法
臭氧活性炭聯用深度處理技術采取先臭氧氧化后活性炭吸附,在活性炭吸附中又繼續氧化的方法。其基本原理是在炭層中投加臭氧,使水中的大分子轉化為小分子,改變其分子結構形態,提供了有機物進入較小孔隙的可能性,使大孔內活性炭表面的有機物得到氧化分解,從而使活性炭可以充分吸附末被氧化的有機物,達到水質深度凈化的目的。該法能有效地降低AOC(生物可同化有機碳)值,使出水的生物穩定性大為提高。
。4)膜分離技術
膜分離技術是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術。它的最大特點是分離過程中不伴隨有相的變化,僅靠一定的壓力作為驅動力就能獲得很高的分離效果,是一種非常節省能源的分離技術。污水深度處理中常采用超濾+反滲透工藝,超濾可去除廢水中大部分濁度和有機物,并能減輕反滲透膜的污染,反滲透用于降低礦化度和去除總溶解固體,對二級出水的脫鹽率達到90%以上。
。5)高級氧化技術
由于煤化工污水中的有機物復雜多樣,通過生化法處理并不能完全去除難生物降解的有機物,而高級氧化法在反應中產生活性極強的自由基(如•OH等),自由基能夠無選擇性地將污水中的有機污染物降解為二氧化碳和水,達到無害化目的。
4.總結
由于我國是貧油、少氣、多煤的能源結構,決定了現階段煤仍然是主要的能源[5]。煤化工業可從煤中提取多種產品,這大大提高了煤的綜合利用價值,而相關污水工藝技術的使用是提高水資源綜合利用率、緩解水資源短缺矛盾、減輕水體污染、實現有限水資源的可持續利用的有效途徑之一。因此,煤化工企業應結合自身特點,合理選擇水處理工藝,最大限度地減少污水外排,使該產業與生態環境實現共贏。
參考文獻:
[1] 關于提高煤化工污水生化系統處理效率的探討[J].神華科技.2012[4].
[2] 煤化工污水處理的工藝選擇[J].工業技術.2011[6].
[3] 氯堿氧化/混凝氣浮/HBF-N聯合工藝處理煤化工綜合廢水[J].廣東化工.2010[6].
[4] 淺析煤化工企業污水排放治理[J].商品與質量科學論壇.2010[2].
[5] 煤化工企業污水的深度處理[J].科技論壇.2011[21].