從煤化工氣化爐氣化溫度分析污水產(chǎn)生的部位,對水質(zhì)進行研究分析發(fā)現(xiàn),氣化爐溫度高,有機物分解徹底,無有害氣體排放,故此洗滌污水排放量少,污水中有害物質(zhì)含量低,易于處理,達到污水零排放把握比較大。氣化爐溫度低,煤氣化會產(chǎn)生較多含有焦油、輕油、酚、氨等物質(zhì)的煤氣水,煤氣水的處理和達標(biāo)排放難以穩(wěn)定運行,是目前制約環(huán)境敏感地區(qū)煤化工工業(yè)發(fā)展的重要原因。分析判斷國內(nèi)上馬工程的利弊,對污水處理難達標(biāo)工程改造癥結(jié)剖析,不斷優(yōu)化和完善煤化工污水的處理工藝流程,可以逐步獲得以下合理實用的處理工藝技術(shù)基本思路和路線。
處理煤化工污水的技術(shù)主要采用生化法,生化法對廢水中的苯酚類及苯類物質(zhì)有較好的去除作用,但對喹啉類、吲哚類、吡啶類、咔唑類等一些難降解有機物處理效果較差,使得煤化工行業(yè)外排水CODcr難以達到排放標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)碎煤加壓氣化煤氣水采用的是國內(nèi)開發(fā)的酚回收、氨回收和污水處理技術(shù),由于氣化操作溫度相對較低,煤中有機物質(zhì)分解不徹底,隨之而來的問題是煤氣水量大且成分復(fù)雜。
雖然采取煤氣水分離、酚回收、氨回收及生化處理等措施,若使廢水達到排放標(biāo)準(zhǔn)仍非常困難,且污水處理過程中仍存在酚類物質(zhì)揮發(fā)等問題,在建項目的廢水處理流程長,波動大,處理效果穩(wěn)定性也有待進一步驗證。對于該類污水,目前國內(nèi)主要采用以調(diào)節(jié)、除油、沉淀、氣浮為主體的預(yù)處理工藝路線,以去除CODcr、提高可生化性、脫氮為目的的生物處理主流程,如酸化水解、A/O工藝、SBR工藝等,采用以混凝、過濾、臭氧、高效生物濾池(BAF)、活性炭(焦)吸附及其組合的三級處理工藝,以及采用膜分離如UF、RO等技術(shù)組合的除鹽處理工藝。以下對各工藝進行敘述。
(一)預(yù)處理工藝
污水預(yù)處理的目的是去除生化不能去除的、對生化處理有影響的物質(zhì)。煤化工污水中含有油,是預(yù)處理的重點。含油污水多采用平流隔油、斜板隔油、氣浮的組合工藝。近年來,含油污水處理已實現(xiàn)了設(shè)備化,諸如調(diào)節(jié)罐、油水分離、高效氣浮等除油;已形成了以調(diào)節(jié)勻質(zhì)罐、油水分離器、氣浮為主的預(yù)處理工藝。乳化油、溶解油和細分散油的去除需要加藥,甚至多級氣浮。
(二)生化處理工藝
生化處理工藝有多種,常規(guī)的活性污泥法處理工藝有氧化溝、SBR、A/O、普通活性污泥法、MBR等泥法處理工藝;生物膜法處理工藝主要有接觸氧化法,BAF等工藝。各處理工藝有其各自的特點,適合不同的水質(zhì)場合。煤化工污水CODcr高,屬高濃度污水,選擇的生化工藝應(yīng)具有改善污水生化性能、高效脫氮功能,有利于長期穩(wěn)定運行、操作方便的特點。
由于厭氧處理能耗低,運行負荷高等特點,可考慮選擇水解或厭氧處理作為生化處理的前段工藝。不過低溫氣化爐煤氣化污水毒性大,厭氧處理工藝運行條件苛刻,調(diào)試周期需要長達半年以上,調(diào)試期間的大量不合格水需要儲存。水解或厭氧后可采用具有脫氮功能的A/O工藝、氧化溝工藝和SBR工藝,一級生化采用完全混合的生物處理耐沖擊負荷是生物穩(wěn)定達到處理效果的關(guān)鍵,二級生物處理可以采用推流式運行模式。
(三)三級處理工藝
污水二級生化出水中還有少量氨氮和有機物,不能達到排放標(biāo)準(zhǔn)和回用水要求,需要對其進行三級處理,實現(xiàn)污水回用或排放指標(biāo)的要求。處理后回用可作為循環(huán)冷卻水補充水、生產(chǎn)和生活雜用水、綠化用水;如允許排放必須滿足當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)和污染物總量控制要求的要求。三級處理工藝有曝氣生物濾池(BAF)、接觸氧化、過濾、臭氧氧化、生物炭/活性炭、消毒、膜處理、生物氧化塘等組合工藝。
由于二級生化處理出水的B/C值低,可生化性差,一般需要通過臭氧、雙氧水等措施改善可生化性后再通過生物方法去除低濃度的有機物,或采用DHA工藝(一種提高B/C比的新技術(shù)) 改善污水可生化性。采用臭氧氧化,參與反應(yīng)的僅為O3,反應(yīng)過程中不加任何藥劑,不增加污水中的鹽分,工藝流程簡單。三級處理流程可采用絮凝氣浮、臭氧氧化、曝氣生物濾池(BAF)、過濾吸附工藝流程。該工藝路線可通過臭氧改性提高污水生化性能,通過BAF進一步去除污水中的NH3-N、CODcr,通過吸附過濾去除水中的CODcr、SS,滿足后續(xù)處理要求。
(四)污泥處理工藝
機械脫水技術(shù)目前已相當(dāng)成熟,在工程上應(yīng)用的主要有帶式壓濾機和離心脫水機、廂式板框壓濾機等,污水處理生化系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥主要是絮凝沉淀污泥、生物剩余污泥,用帶式壓濾機脫水,設(shè)備運行成熟,電耗較低,可國產(chǎn)化。污水回用裝置石灰軟化產(chǎn)生的污泥為無機污泥,含有無機顆粒物,對設(shè)備的磨損較大,適合選有廂式板框壓濾機,提高泥餅含固率。目前疊螺式脫水機和離心脫水機使用也比較多,由于離心機機械制造精密度要求高,大多采用的是進口產(chǎn)品。
(五)廢氣處理工藝
污水生化處理的預(yù)處理單元、污泥處理單元等會產(chǎn)生有害廢氣,主要發(fā)生在調(diào)節(jié)池、污水調(diào)節(jié)罐、酸化水解池、生物污泥脫水間等處理單元,導(dǎo)致惡臭氣味的主要成份是H2S、NH3等,處理方法主要有活性炭吸附法、液體吸收法、吸收氧化法、生物脫臭法等;钚蕴课椒ㄊ菍怏w通入裝有活性炭的吸附器中,氣體中的H2S被活性炭吸附,通入氧氣使H2S轉(zhuǎn)化為元素硫和水,再用5%硫化銨水溶液洗去硫磺,活性炭可以繼續(xù)使用。
活性炭吸附法的優(yōu)點在于H2S與活性炭的反應(yīng)快、接觸時間短、處理氣量大。生物除臭法,是人工利用自然界中微生物的凈化能力,將生物群控制在特定的設(shè)施內(nèi)去除臭氣的方法,其過程實質(zhì)也就是利用微生物的分解將氣流中有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單的有機物質(zhì)。微生物除臭通常在常溫常壓下進行。用生物法處理惡臭氣體一般不會產(chǎn)生二次污染,屬環(huán)境友好技術(shù)。
(六)污水回用處理工藝
污水雖然經(jīng)過預(yù)處理+二級生化處理+三級處理,但鹽分并未去除,一般不能滿足工業(yè)回用到循環(huán)水系統(tǒng)的要求,需要對其進行脫鹽處理。目前在我國已經(jīng)應(yīng)用的除鹽工藝方法有化學(xué)除鹽、膜分離技術(shù)等脫鹽工藝。離子交換水處理技術(shù)已相當(dāng)成熟,適合用于水中含鹽量不高的場合,但該技術(shù)有樹脂再生過程中產(chǎn)生大量酸、堿廢水。膜分離技術(shù)有操作方便,設(shè)備緊湊,工作環(huán)境安全,節(jié)約能耗和藥劑的優(yōu)點,故反滲透膜法較為廣泛應(yīng)用于污水回用系統(tǒng)。隨著抗污染膜產(chǎn)品的逐漸成熟,采用RO膜脫鹽是目前回用水領(lǐng)域工程化應(yīng)用最多的處理工藝。
預(yù)處理設(shè)施處理效果的好壞是影響膜處理效果的關(guān)鍵因素,可采用氣浮去除水中可能含有的油份和細小懸浮物,采用過濾器進一步降低懸浮物含量,通過超濾進一步去除水中的殘余污染物,最大限度的降低RO膜的污染負荷,提高設(shè)備的高效處理周期。當(dāng)廢水中有一定的硬度,為減少后續(xù)預(yù)處理設(shè)施,保護反滲透膜,有必要降低來水的硬度,可采用石灰軟化法。超濾、反滲透膜對油的含量要求很低,當(dāng)進水油含量很高,可在超濾前設(shè)置核桃殼過濾器,對去除油設(shè)置進一步的安全措施。綜合以上內(nèi)容,生化污水回用除鹽工藝可選用石化軟化+核桃殼過濾器+氣水反沖濾池+超濾+一級反滲透處理工藝。為減輕蒸發(fā)單元規(guī)模,可復(fù)核含鹽量,當(dāng)含鹽量允許情況下,一級RO濃鹽水可進行再加壓脫鹽濃縮,以提高回收率。
(七)濃鹽水達標(biāo)處理或濃縮處理工藝
經(jīng)膜法濃縮后的濃鹽水水量仍然較大,鹽分高,且含有一定量的有機污染物,若不進行處理直接排放,會對當(dāng)?shù)丨h(huán)境會造成巨大的污染。在允許排放的地區(qū)滿足不了NH3-N、CODcr的要求。含鹽污水可采用催化氧化加脫氮工藝解決。
當(dāng)有零排放的要求時,若直接將雙膜法產(chǎn)生的濃鹽水進行蒸發(fā),由于其規(guī)模較大,設(shè)備投資高,還需要消耗大量的能源,非常不經(jīng)濟。國內(nèi)外有不少公司在研究將雙膜法產(chǎn)生的濃鹽水進行再濃縮,使鹽含量達到6~8%,盡可能將污水中鹽分提高,減小后續(xù)蒸發(fā)器的規(guī)模,減少投資以及節(jié)約能源。國外濃鹽水濃縮工藝主要有HERO高效反滲透工藝、納濾膜濃縮工藝、震動膜濃縮工藝,但其設(shè)備投資高,國內(nèi)業(yè)績較少。國內(nèi)也有部分公司在研究濃鹽水濃縮工藝,其中東華科技的納濾+反滲透膜濃縮工藝已在承接的項目中應(yīng)用,該工藝具有水回收率高、設(shè)備投資低、產(chǎn)水水質(zhì)好等特點,且濃鹽水水質(zhì)穩(wěn)定,有利于后續(xù)蒸發(fā)器的安全長久運行。
(八)蒸發(fā)結(jié)晶工藝
生化污水濃鹽水濃縮后的高濃鹽水含鹽量高,鹽濃度約6~8%,難以回收利用,要想實現(xiàn)污水“零排放”,需要進行進一步蒸發(fā)結(jié)晶處理。為了實現(xiàn)工業(yè)廢水的“零排放”?刹捎脵C械蒸汽壓縮循環(huán)蒸發(fā)器將高濃鹽水進一步濃縮到20%左右的含鹽量,蒸發(fā)器目的是減少廢水的體積,產(chǎn)生高質(zhì)的蒸餾水,循環(huán)使用,把污水作最大程度的濃縮。結(jié)晶器采用強制循環(huán)技術(shù),濃縮后的污鹽水經(jīng)過結(jié)晶器或干燥器,把溶解在污水里的各種鹽類結(jié)晶,成為固體處置。降膜式蒸發(fā)器是利用重力作用成膜,能蒸發(fā)粘度較大的料液,且受熱時間短,適用于熱敏性強的物料、濃度較大,不易結(jié)晶、結(jié)垢的物料。根據(jù)目前國內(nèi)煤化工污水零排放的實際工程經(jīng)驗,不論是否設(shè)置結(jié)晶裝置,界區(qū)外蒸發(fā)塘必須設(shè)置,以應(yīng)付開停車污水和事故污水的儲存。
【知識】煤化工污水處理基本工藝流程
中國鍋爐水處理協(xié)會
化化網(wǎng)煤化工