廢水的處理與利用是現(xiàn)階段煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的重大環(huán)保問(wèn)題為滿足2015年環(huán)保部在《現(xiàn)代煤化工建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境準(zhǔn)入條件(試行)》中提出的要求，2016年以來(lái)獲得環(huán)保部環(huán)評(píng)批復(fù)的煤化工項(xiàng)目多數(shù)選擇高濃鹽水分質(zhì)結(jié)晶技術(shù)處理煤化工廢水。近年來(lái)，以煤為原料制取天然氣的項(xiàng)目多選用碎煤加壓氣化工藝，而碎煤加壓氣化所產(chǎn)生的廢水含酚高、氨氮高、可生化性低，成為制約這一工藝應(yīng)用的瓶頸之一。中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司擬在山西大同建設(shè)40億m3/a煤制氣項(xiàng)目，為了驗(yàn)證碎煤加壓氣化廢水處理工藝方案的可行性，考察碎煤加壓氣化廢水污染物的降解過(guò)程，中海油大同煤制氣項(xiàng)目組在內(nèi)蒙古某煤氣化公司廠內(nèi)設(shè)計(jì)建設(shè)了一套廢水負(fù)荷為3m3/h的試驗(yàn)裝置，采用水解酸化+生化A/O工藝來(lái)處理酚氨回收后的碎煤加壓氣化廢水，并通過(guò)一系列試驗(yàn)來(lái)考察廢水中污染物降解效果。

　　1、試驗(yàn)

　　1.1 試驗(yàn)裝置

　　按照進(jìn)水COD質(zhì)量濃度3500mg/L設(shè)計(jì)廢水處理能力為3m3/h試驗(yàn)裝置，廢水處理試驗(yàn)裝置流程示意圖見(jiàn)圖1。其中：水解酸化池有效池容為75m3，設(shè)計(jì)停留時(shí)間25h；A池(缺氧池)有效池容為90m3，設(shè)計(jì)停留時(shí)間30h；O池(好氧池)有效池容為180m3，設(shè)計(jì)停留時(shí)間60h。水解酸化池從末端設(shè)置污泥回流和混合液回流到水解酸化池前端，O池設(shè)置污泥回流和混合液回流到A池。

　　1.2 試驗(yàn)材料

　　試驗(yàn)用廢水引自內(nèi)蒙古某煤氣化公司酚氨回收后的碎煤加壓氣化廢水。典型的參數(shù)如下：COD質(zhì)量濃度1580mg/L~3910mg/L、總酚質(zhì)量濃度350mg/L~550mg/L、氨氮質(zhì)量濃度80mg/L~210mg/L、總氮質(zhì)量濃度150mg/L~450mg/L。

　　為了保持試驗(yàn)進(jìn)水的穩(wěn)定，從廢水處理廠的綜合調(diào)節(jié)池取水，并在試驗(yàn)裝置的入口設(shè)置緩沖池，使試驗(yàn)裝置接入廢水的COD質(zhì)量濃度維持在2500mg/L~2700mg/L。

　　1.3 污泥接種

　　水解酸化池的污泥，采用廢水處理廠的上流式厭氧污泥床(UASB)裝置的厭氧污泥進(jìn)行接種;生化A/O池的污泥，采用廢水處理廠的生化A/O池剩余污泥進(jìn)行接種。

　　維持水解酸化池的pH在6以下，用于控制甲烷菌的生長(zhǎng)，A池的溶解氧(D0)質(zhì)量濃度控制在0.2mg/L以內(nèi)，0池的DO質(zhì)量濃度控制在4mg/L~5mg/L。

　　污泥接種后，水解酸化池和生化A/O池運(yùn)行3個(gè)月，活性污泥充分適應(yīng)了廢水的特性。污泥生長(zhǎng)旺盛，特征菌團(tuán)飽滿、健壯、有活力。

　　污泥接種馴化期間，試驗(yàn)裝置進(jìn)水量在3m3/h，水解酸化混合液回流量在8m3/h，A/O池的混合液回流量在9m3/h，A/O池內(nèi)的混合液懸浮固體(MLSS)質(zhì)量濃度達(dá)到3500mg/L以上，污泥培養(yǎng)完成，進(jìn)行試驗(yàn)。

　　1.4 試驗(yàn)方法

　　1.4.1 停留時(shí)間變化對(duì)水解酸化過(guò)程的影響

　　有效池容不變的情況下，通過(guò)改變裝置進(jìn)水的負(fù)荷，改變水解酸化池水力停留時(shí)間，通過(guò)分析水解酸化池出水的COD來(lái)考察水解酸化過(guò)程。

　　1.4.2 停留時(shí)間對(duì)A/O生化過(guò)程的影響

　　保持水解酸化池進(jìn)水水質(zhì)平穩(wěn)，進(jìn)水量在4.0m3/h穩(wěn)定運(yùn)行，在水解酸化池出水進(jìn)入A/O池前增加旁路，用于調(diào)節(jié)A/O池進(jìn)水量。通過(guò)改變A/O池的進(jìn)水負(fù)荷，改變A/O池的水力停留時(shí)間，通過(guò)分析A/O池出水COD來(lái)考察生化降解過(guò)程。

　　1.4.3 混合液回流量對(duì)氨氮、總氮降解的影響

　　維持水解酸化池和A/O池進(jìn)水水質(zhì)平穩(wěn)，進(jìn)水負(fù)荷在3m3/h下穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)改變A/O裝置的混合液回流量，分析A/O池進(jìn)水和出水的氨氮、總氮來(lái)考察生化處理效果。

　　1.5 分析方法

　　分析方法參照《水和廢水檢測(cè)分析方法》(第四版)，COD：重鋸酸鉀標(biāo)準(zhǔn)法；氨氮：納氏試劑分光光度法；總氮：過(guò)硫酸鉀氧化紫外分光光度法。

　　2、結(jié)果與探討

　　2.1 停留時(shí)間變化對(duì)水解酸化過(guò)程的影響

　　保持水解酸化池進(jìn)水水質(zhì)平穩(wěn)，通過(guò)調(diào)節(jié)水解酸化池的進(jìn)水負(fù)荷來(lái)調(diào)節(jié)停留時(shí)間，考察水解酸化池水力停留時(shí)間與進(jìn)、出水COD的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表1。

　　由表1可知，維持進(jìn)水水質(zhì)平穩(wěn)的情況下，當(dāng)水力停留時(shí)間超過(guò)19.2h，出水COD開(kāi)始下降，當(dāng)停留時(shí)間高于22.7h，出水COD下降的明顯，說(shuō)明被降解的污染物較多;當(dāng)水力停留時(shí)間超過(guò)35.7h，COD降解效果逐漸趨緩，說(shuō)明污染物降解過(guò)程有水解段、產(chǎn)酸段，因此，水解酸化池較合適的水力停留時(shí)間在22.7h~35.7h。

　　2.2 停留時(shí)間變化對(duì)A/O生化過(guò)程的影響

　　維持水解酸化池運(yùn)行狀態(tài)不變，保持A/O生化池進(jìn)水水質(zhì)平穩(wěn)，通過(guò)調(diào)節(jié)生化A/O池的進(jìn)水負(fù)荷來(lái)調(diào)節(jié)水力停留時(shí)間，考察A/O池水力停留時(shí)間與進(jìn)、出水COD的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表2。

　　由表2可知，隨著停留時(shí)間的增加，生化A/O池出水的COD呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明可生化有機(jī)物的降解程度隨著停留時(shí)間增加而增加；當(dāng)水力停留時(shí)間超過(guò)100h時(shí)，出水COD的質(zhì)量濃度可以降到300mg/L左右;當(dāng)停留時(shí)間超過(guò)12&6h以后，出水COD的下降趨勢(shì)趨緩，說(shuō)明可生化有機(jī)物基本降解完成。

　　2.3 混合液回流量對(duì)降解氨氮、總氮的影響

　　維持水解酸化池、生化池進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定，進(jìn)水負(fù)荷3m3/h。調(diào)整生化A/O池混合液回流量，考察生化A/O池混合液回流量與進(jìn)、出水水質(zhì)結(jié)果見(jiàn)表3。

　　由表3可知：(1)生化A/O池出水氨氮基本保持不變，說(shuō)明在好氧過(guò)程中，氨氮被轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的過(guò)程比較徹底。(2)生化A/O池出水總氮隨回流量的增加而降低，但當(dāng)混合液回流量超過(guò)10m3/h時(shí)，出水總氮下降趨勢(shì)緩慢，說(shuō)明在足夠碳源和活性污泥存在下，硝化和反硝化反應(yīng)較快，因而在前置反硝化的流程中，回流量為制約總氮去除率的主要因素。混合液回流量在10m3/h以上，也就是回流比(混合液回流量/進(jìn)水量)在3.3倍以上，A/O池出水的總氮下降比較緩慢，因此維持3倍左右的回流比，既可以最大限度地消解總氮，又能獲得比較經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行成本。

　　3、結(jié)論

　　3.1 針對(duì)碎煤加壓氣化酚氨回收后廢水，水解酸化池較合適的水力停留時(shí)間在22.7h~35.7h。

　　3.2 隨著水力停留時(shí)間增加，生化A/O池的出水水質(zhì)逐步變好。當(dāng)水力停留時(shí)間超過(guò)100h，出水COD質(zhì)量濃度可降低到300mg/L左右；當(dāng)水力停留時(shí)間超過(guò)128.6h，增加停留時(shí)間對(duì)生化A/O過(guò)程降解有機(jī)物的優(yōu)勢(shì)不再明顯。

　　3.3 生化A/O池的混合液回流比對(duì)出水的總氮影響較大，維持3倍左右的回流比，不僅能夠較好地完成硝化、反硝化過(guò)程，還能獲得較經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行成本。(來(lái)源：中海油大同煤制氣項(xiàng)目組，沖海油研究總院有限責(zé)任公司新能源研究中心)