煤化工废水处理技术

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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 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。 二、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一般在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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 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/O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 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,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 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 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,COD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+O3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 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 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、COD、BOD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)-A/O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,从而减少反应的时间和处理的能耗,改变污水中有机物形态及性质,有利于后续好氧处理。 (2)对固体有机物的降解可减少污泥量,其功能与消化池一样。工艺仅产生很少的难厌氧 降解的生物活性污泥,故实现污水、污泥一次性处理。 (3)不需要密闭处理池,不需要搅拌器,不需要水、气、固三相分离器,降低了造价和便于维护。 (4)在低温条件下仍有较好的去除效果水解酸化池即使在最低水温(10℃)时仍可稳定运行。 (5)反应控制在第二阶段完成之前,出水无厌氧发酵的不良气味,改善处理厂的环境。 2) 前置反硝化(A/O工艺) 前置反硝化工艺是在煤气化废水领域应用较为成熟的工艺,可以很好的适应煤气化废水中氨氮浓度高、难降解有机物多的水质特点: 污水中氮以有机氮和氨氮为主要存在形式,单纯的好氧污泥法能够将有机氮和氨氮转化为硝酸盐氮,但不能完全脱氮。 生物脱氮是由硝化和反硝化两个过程完成的,污水先在好氧池(oxic)中进行硝化,使含氮有机物被细菌分解成氨,氨进一步转化成硝态氮,然后在缺氧池(Anoxic)中进行反硝化,硝态氮还原成氮气溢出。 前置反硝化段和混合液回流进行彻底脱氮(由于回流比限制,仍有部分硝态氮随水流流出)。对于一些难降解有机物,前置反硝化也比传统活性污泥法显示出更高的耐受性和降解效果。A段的缺氧环境一方面是水解酸化段的延续,部分难降解大分子有机物得以进一步分解;同时还对回流污泥中的微生物菌种进行筛选和强化,提升好氧过程的降解效能。特别是应对有毒有害污染物冲击时,前置反硝化A/O工艺优势明显。 3) 好氧载体流化床(CBR)工艺 活性污泥法在二十世纪初应用于污水处理以来得到很大的发展,主要是由于其系统相对简单,处理效果在系统运行稳定情况下比较好。但长期以来,活性污泥抗冲击能力弱,温度敏感(特别是低温),污泥易膨胀以及污泥流失问题是许多污水处理厂经常面对的问题,特别是对于高氨氮、高浓度难降解废水时,活性污泥工艺存在很大的缺陷。 生物膜法在以上几个方面要显著优于活性污泥工艺,而且在微生物浓度和菌群丰富程度方面,生物膜法有显著优势。 载体流化床工艺(CBR)是一种高效的生物膜处理技术。载体流化床工艺运用生物膜法的基本原理,充分利用了活性污泥法的优点,又克服了传统活性污泥法及固定式生物膜法的缺点。技术关键在于研究和开发了比重接近于水,轻微搅拌下易于随水自由运动的生物填料。生物填料具有有效表面积大,适合微生物吸附生长的特点。填料的结构以具有受保护的可供微生 物生长的内表面积为特征。当曝气充氧时,空气泡的上升浮力推动填料和周围的水体流动起来,当气流穿过水流和填料的空隙时又被填料阻滞,并被分割成小气泡。在这样的过程中,填料被充分地搅拌并与水流混合,而空气流又被充分地分割成细小的气泡,增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率。 在曝气搅拌条件下,水流和填料充分流动起来,达到生物膜和被处理的污染物充分接触而生物分解的目的。因此,载体流化床工艺突破了传统生物膜法(固定床生物膜工艺的堵塞和配水不均,以及载体流化床工艺的流化局限)的限制,为生物膜法更广泛地应用于污水的生物处理奠定了较好的基础。 3、深度处理:催化氧化-气浮滤池 1) 催化氧化 经过前段物化和生化处理后,水中仍然含有一定量的难降解有机污染物,这部分污染物一般有大分子杂环类化合物构成,在水解酸化段以及好氧生化段均难以转化和去除,需要借助化学氧化剂的作用下使其开环开链,转变成小分子化合物,然后降解并消除色度。 考虑到生物处理出水中含有的悬浮物会妨碍氧化剂的用量,在化学氧化之前进行混凝沉淀,减少色度和悬浮物,利于化学氧化更好的发挥作用并降低试剂费用。 采用O3催化氧化工艺,在类似污水中的应用效果较为明显,同时操作环境和可靠性较高。 2)气浮滤池(DAF/F) 催化氧化后的废水产生一定的悬浮物,这部分悬浮物量少、质轻,传统沉淀池效果不理想,因此采用气浮滤池最为处理单元。国内应用实例表明,DAF/F气浮滤池出水质量优良,可以为双膜工艺提供最为优质的预处理。