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對煤制天然氣廢水中酚和氨的處理不僅能夠減少資源的浪費,而且能夠在一定程度上降低之后的處理難度。一般來說,對煤制天然氣廢水的預(yù)處理主要包括脫酚以及脫酸。
1.1脫酚煤制天然氣廢水中含有一定量的酚類物質(zhì),目前使用較多的是溶劑萃取脫酚技術(shù),如果單一的溶劑萃取脫酚技術(shù)不能滿足要求的話,可以和水蒸氣脫酚法相結(jié)合。目前國內(nèi)溶劑萃取脫酚技術(shù)采用的原料主要是二異丙基醚或乙酸丁酯等物質(zhì),例如如果采用魯奇加壓氣化工藝進行煤制天然氣的生產(chǎn),那么相應(yīng)的,其溶劑萃取脫酚技術(shù)使用的脫酚溶劑應(yīng)該是異丙基醚。實際情況證明,采用異丙基醚對煤制天然氣廢水進行脫酚,脫酚后廢水中酚的含量能夠低于0.6g/L。
1.2脫酸除了對煤制天然氣廢水進行脫酚以外,其預(yù)處理工藝還包括脫酸。脫酸簡而言之就是對煤制天然氣廢水中含有的CO2、H2S等酸性物質(zhì)進行分離。需要注意的是,在實際的脫酸操作中,一定要考慮到CO2、H2S等酸性分子在遇水后會出現(xiàn)弱電離現(xiàn)象,弱電離會導(dǎo)致煤制天然氣廢水的脫酸效率下降。因此,在實際的脫酸操作中,排放CO2、H2S等酸性氣體時盡量做到向上排放,即將其從脫酸塔頂部進行排出,而且還要對脫酸塔頂部的溫度進行控制,這樣才能把部分游離的氨分子留在酚水中,將酸性氣體排出。
2.生化處理技術(shù)
所謂的生化處理技術(shù)指的是通過對微生物自身存在的新陳代謝作用加以利用,對污染物進行分解并且對其進行轉(zhuǎn)化,使之最后能夠成為二氧化碳等物質(zhì)。目前我國煤化工廢水處理,普遍采用改進后的好氧生化處理技術(shù),主要包括兩方面工藝,分別是SBR技術(shù)以及PACT技術(shù)。由于煤化工廢水中存在著聯(lián)苯等比較難降解的有機物,這些有機物在好氧生化處理技術(shù)中難以降解,需要采用厭氧生物處理技術(shù)進行處理。此外,一些煤化工廢水成分十分復(fù)雜,可采用厭氧和好氧工藝相結(jié)合的方式處理煤化工廢水。
2.1SBR工藝SBR工藝的優(yōu)勢,簡單來說就是能夠保證整個生物反應(yīng)器中好氧和厭氧環(huán)境不斷交替。通過兩者不斷交替,保證整個生物反應(yīng)器能夠獲得較為多樣化的生物菌群和耐沖擊負荷能力。除此之外,SBR工藝還能夠保證生物反應(yīng)器能夠處理一些有毒或者高濃度煤制天然氣的能力。以我國中部地區(qū)某煤化工業(yè)廢水處理廠為例,該廠采用的就是SBR工藝。通過對整個生物反應(yīng)器的相關(guān)裝置(如:曝氣、溫度、加堿裝置)進行改造,從而提升了魯奇工藝處理煤制天然氣廢水的能力。
2.2好氧生物膜法相比SBR工藝,很多煤化工業(yè)廢水處理廠采用更多的是好氧生物膜法。好氧生物膜法的優(yōu)勢在于菌群的生長方式。通過對優(yōu)勢菌群的篩選,可以實現(xiàn)對煤制天然氣廢水中污染物的降解,特別是對一些傳統(tǒng)工藝降解起來較為困難的有機污染物,其效果更加明顯。我國西南某煤化工業(yè)廢水處理廠采用的就是好氧生物膜法,實踐證明,好氧生物膜法能夠有效做到對煤制天然氣廢水中COD、酚以及氨氮污染物的去除,而且其具有較高的緩沖能力。2.2.3深度處理技術(shù)在對煤化工廢水進行生化處理后,廢水中仍然存在一些少量難降解污染物,在一定程度上使色度難以達到排放標(biāo)準(zhǔn),需要采用深度處理技術(shù)。當(dāng)前主要采用方法包括了混凝沉淀法以及高級氧化法等。
3.煤化工廢水處理存在的不足和展望
由于煤化工廢水中含有的有機物的濃度比較低,需要采取有效措施對廢水的氨氮加以去除,隨著排放標(biāo)準(zhǔn)提高,需要對生化水進行深度處理。由此可見,深度處理已經(jīng)成為未來十分重要的研究方向,在實際深度處理過程中技術(shù)選擇有十分重要的意義。當(dāng)前我國進行產(chǎn)業(yè)投資的一個重點就是煤制天然氣,但是對于煤制天然氣廢水處理技術(shù)的研究還存在著不足,因此相關(guān)的人員要加強對于高濃度廢水處理技術(shù)的研究力度。
4.結(jié)語
關(guān)鍵環(huán)節(jié)一:根據(jù)制革廢水的上述水質(zhì),可以看出,其懸浮物濃度相當(dāng)高。主要是動物皮屑、毛、泥砂等。首先,其處理采用以生化為主,并輔以物化處理是正確的,因其生化性較好,B/C=0.4~0.5,宜采用生化處理作為制革廢水的主處理工藝。此處的物化處理是指在生化處理之前的預(yù)處理,這一點對制革工業(yè)廢水處理至關(guān)重要。在無極縣部分制革工業(yè)企業(yè)中,其皮革工業(yè)廢水治理初始階段,工藝設(shè)計中,忽略了預(yù)處理環(huán)節(jié),導(dǎo)致運行失敗。由于在生化處理單元前沒有設(shè)足夠停留時間的沉淀池或氣浮池,使原水中的高懸浮物隨同原水一并進入生化處理單元,從而嚴重地影響了生化處理效果。
當(dāng)廢水中含有較高的懸浮物時,懸浮物會隔離微生物與廢水中有機污染物的接觸,從而影響微生物對水中BOD的吸附和降解,進一步造成生化處理效率下降。因此,制革工業(yè)廢水(包括皮革、裘皮、羊絨加工等廢水)的處理,必須強化生化處理單元之前的物化預(yù)處理,這是很重要的一個處理環(huán)節(jié)。關(guān)鍵環(huán)節(jié)二:如前所述,皮革工業(yè)廢水含鹽量較高,特別是Ca2+濃度,這是皮革廢水另一個特點。
皮革廢水的生化處理單元是采用活性污泥法還是采用生物膜法,這也是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié),在這里存在一個誤區(qū)。活性污泥法常應(yīng)用于市政污水處理,而生物膜法則常應(yīng)用于工業(yè)廢水處理,特別是生物接觸氧化法。生物接觸氧化處理工藝具有如下優(yōu)點:(1)使水力停留時間HRT與污泥停留時間SRT完全分離,雖其水力停留時間HRT相對較短,生活污水HRT約2h~4h,但污泥停留時間SRT卻很長,可以達到30d,甚至更長至60d。(2)BOD(或COD)容積負荷率比活性污泥法高得多,因此生物接觸氧化法單位容積的生物量比活性污泥法大得多。一般活性污泥法VSS為3.0kg/m3~3.5kg/m3,而生物接觸氧化法VSS為7kg/m3~12kg/m3,因此,其負荷率為活性污泥法的2~3倍,相應(yīng)其容積占地面積生物接觸氧化法要比活性污泥法小得多。(3)生物接觸氧化法既適合低濃度有機廢水處理也適合高濃度有機廢水處理,而活性污泥法,對低濃度有機廢水處理效果甚微。實踐證明,當(dāng)廢水COD及BOD濃度較低時,COD<100mg/L,BOD<50mg/L時,微生物會因食料不足,而形不成菌膠團,只能成單體狀態(tài)存在于水中。基于上述優(yōu)點,生物接觸氧化法在工業(yè)廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用,如印染廢水、焦化廢水、食品廢水、淀粉廢水、啤酒廢水等。根據(jù)上述生物接觸氧化法的優(yōu)點,制革工業(yè)廢水采用生物接觸氧化法是順理成章的事,但運行實踐證明這是一個誤區(qū)。
由于皮革廢水中含鹽量較高,其中Ca2+含量也很高,如采用填料式生物接觸氧化法,會使填料上逐漸結(jié)成礦化物垢,而且逐漸增厚,此種礦物垢對生物膜起到抑制作用。而這種礦物垢人工無法清除,從而使廢水處理效果愈來愈差,甚至填料上的生物膜完全脫落。近期的兩例革園區(qū)污水處理,由于上述原因而導(dǎo)致運行失敗。綜上所述,皮革廢水的生化處理,應(yīng)采用活性污泥法,切忌采用填料式生物膜法。
二、結(jié)論
1.制革工業(yè)廢水應(yīng)強化預(yù)處理,用混凝沉淀或混凝氣浮法將懸浮物予以去除,以免影響生化處理效率。
UASB即為上流式厭氧污泥床,也叫厭氧水解反應(yīng)器,是集沉淀、吸附和生物絮凝等物理化學(xué)過程,以及水解酸化和甲烷化過程等生物降解功能于一體的綜合反應(yīng)器。厭氧反應(yīng)器由污泥反應(yīng)區(qū)、三相分離器(氣、液、固)和氣室三部分組成。厭氧生物處理化學(xué)過程為水解酸化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷3個階段。UASB厭氧反應(yīng)器的基本工作原理為:首先,在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥,具有良好的沉淀性能和絮凝性能的污泥在下部形成污泥層。污水從厭氧污泥層底部流入與污泥混合在以前,污泥中的微生物把廢水中的有機物分解成甲烷,這是一種把污水轉(zhuǎn)化為氣的過程。該氣體不斷分離上升,最初以微小氣泡的形態(tài)從污泥層中放出,在上升過程中不斷合并,氣泡逐漸變大,在污泥層上部由沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器。然后,氣泡通過與三相分離器下部接觸,分離器下部的反射板折向反射板的四周,然后穿過水層進入氣室。進入到氣室的甲烷用導(dǎo)管導(dǎo)出,固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)。廢水中的污泥層發(fā)生絮凝,顆粒在逐漸的變大,在重力作用下沉淀到分離器的厭氧反應(yīng)區(qū)。在厭氧反應(yīng)器處理污水過程中,可以看出,先是在污泥反應(yīng)區(qū),通過污泥層中的微生物完成了水解酸化。厭氧水解反應(yīng)器中大量微生物進行水中顆粒物質(zhì)迅速截留和吸附,截留下來的物質(zhì)吸附在污泥表層。在大量水解細菌、產(chǎn)酸菌作用下,將廢水中不溶性有機物分解出來,這個過程就是產(chǎn)氧產(chǎn)酸的過程。同時在分離水分子的過程中也產(chǎn)生了甲烷小氣泡,小氣泡穿過污泥層不斷上升,上升過程中形成大氣泡,最后到達厭氧反應(yīng)區(qū)。甲烷也是不可多得了有機氣體,是可很好利用的。分離出來的有機物進行二次利用,符合資源再利用的原則。
2SBR工藝在酒精廢水處理中的應(yīng)用觀察
SBR工藝是序批式活性污泥法的簡稱,是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù),又稱序批式活性污泥法。該操作功能改造了原有活性污泥主反應(yīng)區(qū)對厭氧斷出水進行好氧處理,進一步去除廢水中的污染物物。運行方式相對來說比較靈活,能夠適應(yīng)各式不同的廢水處理要求,不僅限于酒精廢水的處理。它的運行周期一般包括進水期、反應(yīng)期、靜置期、排水期和閑置期5個基本階段。SBR工藝需要與UASB工藝結(jié)合使用,UASB反應(yīng)池的水必須進行二次處理才能達到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。SBR工藝正好完成了UASB的這一要求,UASB的出水進入到SBR工段,這是一個好氧處理過程,在這里碳源有機物和氨氮類有機物得到了很大程度上的處理。SBR相對其他傳統(tǒng)廢水處理工藝,有生化反應(yīng)速度快、處理效率高、運行靈活、操作簡單的幾大特點。它最大的特點就是能大量脫離氨氮類有機物,通過靜止沉淀,分離出大量有機物,出水水質(zhì)不僅達標(biāo)還相對較好。
3UASB+SBR工藝效果顯示
本文通過對該酒廠進行了實例研究,取用酒廠廢水50m?/d進行研究。酒精生產(chǎn)過程中廢水首先是洗藥材產(chǎn)生的泥沙等懸浮物,可用沉淀的方法率先把其去除。然后投放混凝劑PAC及絮凝劑PAM,使沉淀物形成絮凝物通過斜管進入沉淀池,從而清除洗滌后產(chǎn)生的雜質(zhì)。出水在經(jīng)過石英砂過濾器進行過濾,達標(biāo)排放。調(diào)節(jié)池搭配水井,收集污水,減少流量變化給污水處理系統(tǒng)帶來的沖擊,調(diào)節(jié)池設(shè)置攪拌、混合裝置,為使調(diào)節(jié)池出水水質(zhì)均勻,防止雜質(zhì)沉淀。UASB工藝的使用,在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥形成污泥層,需處理的污水從厭氧污泥層底部流入與污泥混合,污泥中的微生物分解污水中的有機物,形成沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出、上升,上升過程形成較大氣泡,進入三相分離室碰到下部折射板,折向四周穿過水層進入氣室,再將其用導(dǎo)管導(dǎo)出。這時固液混合液進入三相分離器的沉淀區(qū),污泥發(fā)生絮凝在重力作用下沉降,沉淀的污泥降到厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi),而分離后的處理水從沉淀區(qū)溢出,排出污泥床。此中設(shè)計了四座UASB反應(yīng)器(并聯(lián)兩級),每座尺寸均為:φ3.3×6.5m。UASB反應(yīng)器處理完成后進入SBR反應(yīng)器,SBR反應(yīng)器為間歇性進水并自流入SBR反應(yīng)器,因此在SBR反應(yīng)器進水前設(shè)置配水井,配水井安裝自動閥門控制水量和時間。SBR反應(yīng)器間歇曝氣方式來運行活性污泥污水處理技術(shù),設(shè)置鼓風(fēng)機為SBR反應(yīng)器供氧,使微生物好氧分解代謝有機物,降低有機物濃度達到排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過處理的污水由原來的:CODcr=18000mg/L,BOD5=10000mg/L,SS=200mg/L,經(jīng)過處理為CODcr=98mg/L,BOD5=20mg/L,SS=70mg/L。通過實例研究可以表明,UASB+SBR+沉淀過濾工藝出水能夠達到設(shè)計要求,滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。簡單來講,是一種厭氧水解+好氧的廢水處理過程。厭氧水解處理過程無需曝氣,運行費用少;SBR工藝操作簡單,管理方便,投資省。UASB+SBR工藝對COD及BOD去除率較高,在一定程度上解決了酒精廢水處理工藝中存在的設(shè)備投資大、運行費用高的問題。另外,UASB+SBR工藝不僅減少了設(shè)備投資和運行的費用,該工藝產(chǎn)生的沼氣可滿足設(shè)備自身用電需求,還將有大量剩余沼氣可用于該處理廠其他用電,或是家庭用電。在處理過程中產(chǎn)出的大量有機物也可作為飼料供給養(yǎng)殖戶,有機污泥也可用于農(nóng)業(yè)開發(fā)。這樣的處理方式,不僅使污水達到了排放標(biāo)準(zhǔn),還產(chǎn)生大量有機物可二次利用。從經(jīng)濟學(xué)角度出發(fā),設(shè)備成本低,而且還將產(chǎn)生大量有機物可再次創(chuàng)造收益,無疑是一個值得選擇和提倡的酒精廢水處理工藝。
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