煤化工废水处理技术.docx

煤化工废水处理流程2009-9-22一、煤化工废水的来源煤化工(chemical processing of coal)是经化学方法将煤炭转换为气体、液体和固体产品或 半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业，主要包括煤的气化、液化 、干馏，以 及焦油加工和电石乙炔化工等在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并 且至今仍然是化学工业的重要组成部分；煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种 气体燃料；煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料；煤直接液化，即高压加 氢液化，可以生产人造石油和化学产品在石油短缺的今天，煤的液化产品将逐步替代目前 的天然石油煤化工废水的来源主要有焦化废水、气化废水和煤液化废水焦化废水来自生产中用的大量洗涤水合冷却水，COD特别高，主要污染物是酚、氨、氰、硫 化氢和油等气化废水主要来自发生炉煤气的洗涤和冷却过程，气化废水中的主要污染物的数量随着原料 煤、操作条件和废水系统的不同而变化，在烟煤或褐煤做原料时，废水中含有大量的酚、焦 油和氨，水质相当差；此外，废水水质还与气化工艺有关煤直接液化产生的废水数量不多，废水主要来自煤的间接液化，包括煤气化和气体合成，前 者已经介绍，气体合成部分的主要污染物是产品分离过程产生的废水，主要有醇、酸、酮、 醛及酯等有机氧化物。

煤化工废水的基本特点 煤化工企业排放废水以高浓度煤气洗涤废水为主，含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒有害物 质，综合废水中CODcr —般在5000mg/l左右、氨氮在200~500mg/l,废水所含有机污染物 包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是典型的难降解有机化合物， 主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等目前国内处理煤化工废水的技术主要采用生化法，生化法对废水中的苯酚类及苯类物质有较 好的去除作用，但对喹啉类、吲哚类、吡啶类、咔唑类等一些难降解有机物处理效果较差， 使得煤化工行业外排水 CODcr 难以达到一级标准同时煤化工废水经生化处理后又存在色度和浊度很高的特点（因含各种生色团和助色团的有 机物，如3-甲基-1,3,6 庚三烯、 5-降冰片烯-2-羧酸、 2-氯-2-降冰片烯、 2-羟基-苯并呋喃、苯 酚、 1-甲磺酰基-4-甲基苯、 3-甲基苯并噻吩、萘-1,8-二胺等）因此，要将此类煤气化废水处理后达到回用或排放标准，主要进一步降低CODcr、氨氮、色 度和浊度等指标三、常见工艺煤化工废水治理工艺路线基本遵行“物化预处理+A/0生化处理+物化深度处理”，以下做简单介绍。

1、 物化预处理预处理常用的方法：隔油、气浮等因过多的油类会影响后续生化处理的效果，气浮法煤化工废水预处理的作用是除去其中的油 类并回收再利用，此外还起到预曝气的作用2、 生化处理对于预处理后的煤化工废水，国内外一般采用缺氧、好氧生物法处理（A/O工艺），但由于 煤化工废水中的多环和杂环类化合物,好氧生物法处理后出水中的COD指标难以稳定达标 为了解决上述问题，近年来出现了一些新的处理方法，如PACT法、载体流动床生物膜法（CBR）、 厌氧生物法，厌氧－好氧生物法等：1）、改进的好氧生物法（1） PACT法PACT 法是在活性污泥曝气池中投加活性炭粉末，利用活性炭粉末对有机物和溶解氧的吸附 作用，为微生物的生长提供食物，从而加速对有机物的氧化分解能力活性炭用湿空气氧化 法再生2） 载体流动床生物膜法（CBR）CBR 实际上是一种基于特殊结构填料的生物流化床技术，该技术在同一个生物处理单元中将 生物膜法与活性污泥法有机结合，通过在活性污泥池中投加特殊载体填料使微生物附着生长 于悬浮填料表面，形成一定厚度的微生物膜层附着生长的微生物可以达到很高的生物量， 因此反应池内生物浓度是悬浮生长活性污泥工艺的2-4倍，可达8-12g/L,降解效率也因此 成倍提高。

独特设计的填料在鼓风曝气的扰动下在反应池中随水流浮动，带动附着生长的生物菌群与水 体中的污染物和氧气充分接触，污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜内，被微生物降解， 整体系统的降解效率高由于微生物为附着生长方式（不同于活性污泥的悬浮生长），流动床载体表面的微生物具有 很长的污泥龄（20－40 天），非常有利于生长缓慢的硝化菌等自养型微生物的繁殖，填料表 面有大量的硝化菌繁殖，因此系统具有很强的硝化去除氨氮能力同时附着生长方式利于其它特殊菌群的自然选择，而这些特殊菌群可有效的降解煤气化废水 中的特征污染物，特别是一些难降解的污染物，从而获得更低的出水COD浓度CBR 技术可应用于高浓度煤化工废水的处理，也可应用于后续的深度处理回用单元2） 、厌氧生物法一种被称为上流式厌氧污泥床（UASB）的技术用于处理煤化工废水该法所用的反应器是 由荷兰的G.Lettinga等于1977年开发成功的，废水自下而上通过底部带有污泥层的反应器， 大部分的有机物在此被微生物转化为CH4和CO2在反应器的上部设有三相分离器，完成 气、液、固三相的分离另外，活性炭厌氧膨胀床技术也被用于处理煤化工废水，该技术可有效地去除废水中的酚类 和杂环类化合物。

3） 、厌氧－好氧联合生物法 单独采用好氧或厌氧技术处理煤化工废水并不能够达到令人满意的效果，厌氧和好氧的联合 生物处理法逐渐受到研究者的重视煤化工废水经过厌氧酸化处理后，废水中有机物的生物降解性能显著提高，使后续的好氧生 物处理 CODcr 的去除率达90%以上其中较难降解的有机物萘、喹啉和吡啶的去除率分别为 67%，55%和 70％， 而一般的好氧处理这些有机物的去除率不到 20％采用厌氧固定膜－好氧生物法处理煤化工废水，也得到了比较满意的效果3、深度处理煤化工废水经生化处理后，出水的CODcr、氨氮等浓度虽有极大的下降，但由于难降解有机 物的存在使得出水的COD、色度等指标仍未达到排放标准因此，生化处理后的出水仍需进 一步的处理深度处理的方法主要有混凝沉淀、固定化生物技术、吸附法催化氧化法及反渗 透等膜处理技术1）、混凝沉淀 沉淀法是利用水中悬浮物的可沉降性能，在重力作用下下沉，以达到固液分离的过程其目 的是除去悬浮的有机物，以降低后续生物处理的有机负荷在生产中通常加入混凝剂如铝盐、铁盐、聚铝、聚铁和聚丙烯酰胺等来强化沉淀效果，此法 的影响因素有废水的pH、混凝剂的种类和用量等2） 、固定化生物技术 固定化生物技术是近年来发展起来的新技术，可选择性地固定优势菌种，有针对性地处理含 有难降解有机毒物的废水。

经过驯化的优势菌种对喹啉、异喹啉、吡啶的降解能力比普通污泥高2－5 倍，而且优势菌种的降解效率较高，经其处理8h可将喹啉、异喹啉、吡啶降解90%以上3） 、高级氧化技术 由于煤化工废水中的有机物复杂多样，其中酚类、多环芳烃、含氮有机物等难降解的有机物 占多数，这些难降解有机物的存在严重影响了后续生化处理的效果高级氧化技术是在废水中产生大量的HO.自由基HO.自由基能够无选择性地将废水中的有机 污染物降解为二氧化碳和水高级氧化技术可以分为均相催化氧化法、光催化氧化法、多相 湿式催化氧化法以及其他催化氧化法催化氧化法可以应用在煤化工废水处理工艺的前段，去除部分COD和增强废水的可生化性， 但存在消耗量大，运行不经济的问题，因此该技术在后续的深度处理单元中应用可以获得更 好的经济性和降解效果4） 、吸附法 由于固体表面有吸附水中溶质及胶质的能力，当废水通过比表面积很大的固体颗粒时，水中 的污染物被吸附到固体颗粒(吸附剂)上，从而去除污染物质该方法可取得较好的效果， 但存在吸附剂用量大，费用高产生二次污染等问题，一般适合小规模污水处理应用4、各种工艺的优缺点 近年来，不断有新的方法和技术用于处理煤化工废水，但各有利弊。

单纯的生物氧化法出水中含有一定量的难降解有机物,OD值偏高，不能完全达到排放标准 吸附法虽能较好地除去CODcr,但存在吸附剂的再生和二次污染的问题 催化氧化法虽能降解难以生物降解的有机物，但实际的工业应用中存在运行费用高等问题 厌氧－好氧联合处理煤化工废水可以获得理想的处理效果，运行管理和成本相对较低，该工 艺是煤化工废水的主要选用工艺但当在来水浓度较高和含有较多难降解有机物时出水难以稳定达标，需要与催化氧化和混凝 沉淀等工艺配合使用利用多种方法联合处理煤化工废水是煤化工废水处理技术的发展方向四、先进工艺技术对比各种工艺技术的优缺点，我们选定了 “物化预处理+厌氧水解、缺氧、好氧CBR (A2/O) +混凝沉淀+03氧化+气浮滤池”工艺路线治理煤化工废水，并在云南某煤气化厂废水处理改 造工程的成功应用中得到验证，该工艺路线是经济合理的、关键技术是成熟、稳定1、物化预处理：隔油-气浮1) 隔油池 对于废水中油类的回收，最为普遍有效、且动力消耗最小的方法是隔油池，不仅可以最大限 度地降低废水中污染物负荷，同时也可以提高经济效益重力沉淀隔油池既能去除漂浮的油 类物质，又使大部分不溶于水、密度大于水的杂质沉淀下来。

2) 气浮 气浮工艺是是目前世界范围内的最高效的固液分离设备之一，主要用于去除水中的悬浮物 油类物质、 C0D、 B0D 等气浮对于油质类物质的处理效果要大大好于混凝沉淀目前应用较为广泛的气浮技术主要有：尼克尼气浮、涡凹气浮、加压溶气气浮等尼克尼气 浮和涡凹气浮运行维护简单，但处理精度相对较低；溶气气浮法处理效果好，但对水质要求 较高，运行维护工作量较大采用溶气气浮艺可以获得理想的处理效果2、生物处理：厌氧（水解）一A/0联合处理工艺1） 水解酸化工艺 水解酸化技术是一种简单高效的处理工艺，它能为后继好氧处理提供非常有利的条件，特别 是在难降解污水处理上广泛应用厌氧发酵可分为水解阶段、酸化阶段、乙酸化阶段和产甲烷阶段这四个过程水解酸化工艺 过程实际就是把厌氧发酵反应控制在第二阶段完成之前，不进入第三阶段在水解阶段，固 体物质降解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质胺、碳酸盐和少量的 CO2、 N2 和 H2污水中的污染物按分散划分为悬浮状、超胶体、胶体和溶解性 4 种不同形态根据工程上 采用的简单分离方法来划分，定义为溶解性、胶体、超胶体和可沉的COD水解酸化对悬浮 性物质的去除能力很强，所以水解酸化工艺艺适合污水中含悬浮状 COD 比例较高的废水。

经水解酸化反应后，出水溶解性 COD 比例提高在运转中经常有水解酸化池出水溶解性 COD、 BOD 值高于进水的情况，这说明反应中确有相当数量的不溶性有机物溶解于水中可沉性、超胶体、胶体性和溶解性等不同物理状态的有机污染物迁移转化途径为首先水解酸 化池中的大量微生物将进水中颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附，这是一个物理过程的快 速反应，一般只要几秒到几十秒即可完成，因此，反应是迅速的截留下来的物质吸附在水 解污泥的表面，慢慢地被分解代谢，其在系统内的污泥停留时间要大于水力停留时间在大 量水解细菌的作用下将大分子、难于生物降解物质转化为易于生物降解的小分子物质后，重 新释放到液体中，在较高的水力负荷下随水流移出系统由于水解和产酸菌世代期较短，往 往以分和小时计，因此，这一降解过程也是迅速的在这一过程中溶解性 BOD、 COD 的去 除率虽然表面上讲只有 10%左右，但是由于颗粒有机物发生水解增加了系统中溶解性有机物 的浓度，因此，溶解性 BOD、 COD 去除率远远大于 10%可以看出，水解酸化池集沉淀、 吸附、网捕和生物絮凝等物理化学过程以及水解、酸化过程等生物降解功能于一体采用水解酸化池具有以下的优点：（1） 水解、产酸阶段的产物主要为小分子有机物，可生物降解性一般较好。

故水解酸化池 可以改变原污水的可生化性，。