高氨氮煤气化废水处理技术

我国能源结构的基本特征是“富煤、贫油、少气”，以煤炭为主的资源禀赋是我国的基本国情。依靠我国丰富的煤炭资源，发展以煤为原料的化工产业，特别是以煤气化为龙头的化工产业，是实现煤炭资源洁净高效利用的有效途径，对保障我国的能源供应具有重要意义。我国的煤化工项目多建设在内蒙古、新疆、宁夏等煤炭资源丰富但水资源短缺的地区，项目耗水量大、产生的废水量也大，水质复杂、污染物浓度高，处理难度大。因此，通过高效、稳定的废水处理技术，实现废水回用，是推进污水资源化利用的重要举措，对实现新型煤化工项目可持续发展具有重要意义。本文介绍了一套高氨氮煤气化废水处理工程实例，为同类煤化工废水处理提供参考。

1、工程概况

某化工有限公司煤气化工艺以褐煤为原料，采用BGL碎煤熔渣气化炉技术，生产中间产品液氨，最终产品尿素，同时副产硫磺、焦油、粗酚。本项目废水处理主要包含低温甲醇洗废水、氨酚回收废水、生活化验及其他污水、初期雨水及地面冲洗水、消防事故污水和过滤器反洗排水。出水经脱盐处理回用作为循环水补充水，以再生水代替新鲜水。该废水成分复杂，污染程度高，主要污染物为有机污染物、氨氮和油。经检测，该废水碳氮比较低，可生化性一般，而氨氮浓度较高，因此，氨氮的去除是本废水处理项目的核心。

2、设计规模及进、出水水质

本项目设计水量260m3•h-1，处理后满足《循环冷却水用再生水水质标准》（HG/T3923―2007）的水质要求。设计进、出水水质见表1。

3、处理工艺

3.1 处理工艺选择

本项目采用以隔油、气浮为主的预处理，水解酸化、改良SBR、混凝沉淀、曝气生物滤池为主的生化处理，以及高密度沉淀池、臭氧氧化、滤布滤池为主的深度处理组合工艺，工艺流程见图1。

3.2 主体工艺设计特点

3.2.1 改良SBR工艺

目前国内在高氨氮废水处理上多采用改良型SBR工艺，将SBR工艺进水和曝气时段进行分割，组成多个A/O的串联工艺，经多次硝化与反硝化达到除氮的目的。SBR工艺集曝气、沉淀于一体，节约了沉淀池和污泥、污水回流系统，占地省、运行费用低、设备简单、维护方便；各阶段转化通过时间控制，可满足不同水量、水质、处理要求的需要，运行灵活；对原污水水质、水量变化的适应能力较强，抗冲击负荷能力强，脱氮效率高且稳定；运行方式模块化、程序化，可实现自动化控制。

3.2.2 水解酸化工艺

水解酸化阶段的产物主要为小分子有机物，可生物降解性较好，从而减少了整个生化反应的时间和处理的能耗；池体无须密闭，也无须水、气、固三相分离器，从而降低了造价，更便于维护；出水无厌氧发酵的不良气味，有利于改善污水处理厂周围的环境；反应迅速，池体相对较小，从而节省了大量基建投资；采用升流式多点布水，确保布水均匀，不产生短流，提高了污水的可生化性，降低了SBR池的冲击负荷。

3.2.3 高密度沉淀池工艺

与传统絮凝工艺相比，高密度沉淀池采用载体絮凝技术，是集混凝、污泥循环、斜板（斜管）分离及污泥浓缩等于一体的沉淀工艺。其具有处理效率高、单位面积产水量大的优点，大大节省了土建投资及占地面积；采用高效的斜板（斜管）沉淀，原水在整个池体内被均匀分配，沉淀区上升速度可达20～40m•h-1，沉淀池下部设置较大的浓缩区，使排放污泥的含固率更高，可达3%～14%，无需其他的污泥浓缩设施，有利于后续污泥处理；运行稳定，耐冲击负荷，运行成本低。

3.2.4 臭氧氧化工艺

与常规的消毒方式相比，臭氧氧化能力强，具有快速分解的特征。在整个消毒过程中，多余的氧在30min后又结合成氧分子，不存在任何残留物，从而解决了二次污染问题，同时也省去了消毒结束后的再次清洁。其具有较强的脱色、除臭和除异味能力，杀菌速度快。同时，为了提高臭氧与污水反应的效率，增加了微纳米气泡发生器，极大地提高了臭氧的利用率，减少臭氧的损耗，降低能耗。

3.2.5 滤布滤池工艺

与传统的过滤方式相比，滤布滤池工艺出水水质好且稳定；各盘片独立出水，可监测每个过滤盘片的工作状况，并可独立更换；安装维护简便，不需放空池水；模块化的设计使系统更加灵活，可自动化控制，运行维护简便；水头损失小，无须二次提升，降低了水厂投资和运行费用；滤盘采用垂直排布，全浸没设计，利用较小的占地面积就可保证较大的过滤面积，且无须附属构筑物，土建工程量少，建设周期短。

4、主要处理构筑物及设备参数

4.1 预处理

1）格栅-集水池。

设格栅井1座，尺寸为8m×0.8m×8m，砼结构；安装回转式格栅除污机1台，间隙5mm；螺旋输送压榨机1台，手电两用圆闸门1套。设集水池1座，尺寸为6.2m×3m×8m，砼结构；安装污水提升泵2台。

2）隔油池。

设隔油池2座，尺寸为20m×5m×2.6m，砼结构，水力停留时间2h；安装防爆型刮油机2台，油水分离器2台，防爆型渣油泵2台，重油储槽1台，防爆型排重油泵2台。

3）调节池。

设调节池1座，尺寸为40m×25m×7m，砼结构加盖，水力停留时间24h；安装潜污泵3台，潜水搅拌机4台。

4）气浮池。

采用溶气气浮，设气浮池成套设备2台，处理能力150m3•h-1。

5）事故池。

设事故池1座，尺寸为37.5m×26.5m×7m，砼结构加盖；安装污水提升泵3台，潜水搅拌机4台。

4.2 生化处理

1）水解酸化池。

设水解酸化池2座，尺寸为20m×12m×7m，砼结构加盖，水力停留时间12h；安装排泥泵2台。

2）改良SBR池。

设SBR池8座，尺寸为50m×20m×7.5m，砼结构；安装滗水器8台，流量400m3•h-1；蝶式曝气器80台，外径1400mm；循环泵24台，排泥泵8台；罗茨鼓风机12台，流量45m3•min-1。

3）中间水池。

设中间水池1座，尺寸为14m×8m×5m，砼结构加盖；安装提升泵3台。

4）混凝沉淀池。

设混凝沉淀池1座，尺寸为15m×12m×4.8m，砼结构加盖；安装中速桨式搅拌机1台，转速65r•min-1；低速桨式搅拌机2台，转速20r•min-1；干式不堵塞排泥泵2台。

5）曝气生物滤池。

设曝气生物滤池4座，尺寸为8m×6m×6m，砼结构加盖；反冲洗水池1座，尺寸为9.65m×5m×6.3m，砼结构加盖。安装专用滤料636m3，粒径4~6mm；长柄滤头8668个，滤帽缝隙2mm，缝隙条数16个；单孔膜曝气器2240个，通气量每个0.3m3；罗茨鼓风机6台，流量2.8m3•min-1；反洗罗茨鼓风机2台，反洗泵2台，反冲洗水排污泵2台。

4.3 深度处理

1）高密度沉淀池。

设高密度沉淀池1座，尺寸为13m×12m×5m，砼结构；混凝区安装桨式搅拌机4台，絮凝区安装提升式搅拌机2台；中心传动刮泥机2台，电动撇渣器2台；斜管填料40m3，高度1.5m，管径80mm；污泥回流泵4台，排泥泵2台，浮渣抽吸泵2台。

2）臭氧接触池。

设臭氧接触池1座，尺寸为12m×4.5m×6m，砼结构加盖；安装尾气破坏器2台，提升泵3台，供水泵2台；氧气储槽2台，容积2m3；臭氧发生器3台，产量7.5kg•h-1；微纳米气泡发生器6台。

3）滤布滤池。

设滤布滤池1座，尺寸为7.5m×4.4m×3.5m，砼结构；反冲洗水泵1台，旋转驱动电机1台；可调出水堰板3条，其中，尺寸为2800×450的出水堰板1条，尺寸为500×400的出水堰板2条；滤盘6片，尺寸φ2.0m；进水闸门1台。

4）回用水池。

设回用水池1座，尺寸为12m×8.5m×6m，砼结构加盖；安装回用水泵6台。

5、工程运行效果

本工程自运行以来，出水水质稳定达到设计指标，进出水监测结果见表2。

6、结论

综上，采用以隔油、气浮为主的预处理，水解酸化、改良型SBR、混凝沉淀、曝气生物滤池为主的生化处理，高密度沉淀池、臭氧氧化、滤布滤池为主的深度处理工艺，对高氨氮煤气化废水进行处理，出水达到了《循环冷却水用再生水水质标准》（HG/T3923―2007）的水质要求，实现了回用的要求，节约了水资源，达到了水资源的循环使用。（来源：阜新市生态环境保护服务中心，辽宁省阜新生态环境监测中心）