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對(duì)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(fèi),而且能夠在一定程度上降低之后的處理難度。一般來(lái)說(shuō),對(duì)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(guó)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(jìn)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(shí)際情況證明,采用異丙基醚對(duì)煤制天然氣廢水進(jìn)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(duì)煤制天然氣廢水進(jìn)行脫酚以外,其預(yù)處理工藝還包括脫酸。脫酸簡(jiǎn)而言之就是對(duì)煤制天然氣廢水中含有的CO2、H2S等酸性物質(zhì)進(jìn)行分離。需要注意的是,在實(shí)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(huì)出現(xiàn)弱電離現(xiàn)象,弱電離會(huì)導(dǎo)致煤制天然氣廢水的脫酸效率下降。因此,在實(shí)際的脫酸操作中,排放CO2、H2S等酸性氣體時(shí)盡量做到向上排放,即將其從脫酸塔頂部進(jìn)行排出,而且還要對(duì)脫酸塔頂部的溫度進(jìn)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(guò)對(duì)微生物自身存在的新陳代謝作用加以利用,對(duì)污染物進(jìn)行分解并且對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化,使之最后能夠成為二氧化碳等物質(zhì)。目前我國(guó)煤化工廢水處理,普遍采用改進(jìn)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(jī)物,這些有機(jī)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(jìn)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(shì),簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是能夠保證整個(gè)生物反應(yīng)器中好氧和厭氧環(huán)境不斷交替。通過(guò)兩者不斷交替,保證整個(gè)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(fù)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(guó)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(guò)對(duì)整個(gè)生物反應(yīng)器的相關(guān)裝置(如:曝氣、溫度、加堿裝置)進(jìn)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(shì)在于菌群的生長(zhǎng)方式。通過(guò)對(duì)優(yōu)勢(shì)菌群的篩選,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤制天然氣廢水中污染物的降解,特別是對(duì)一些傳統(tǒng)工藝降解起來(lái)較為困難的有機(jī)污染物,其效果更加明顯。我國(guó)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(shí)踐證明,好氧生物膜法能夠有效做到對(duì)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(duì)煤化工廢水進(jìn)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(dá)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(jí)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(jī)物的濃度比較低,需要采取有效措施對(duì)廢水的氨氮加以去除,隨著排放標(biāo)準(zhǔn)提高,需要對(duì)生化水進(jìn)行深度處理。由此可見(jiàn),深度處理已經(jīng)成為未來(lái)十分重要的研究方向,在實(shí)際深度處理過(guò)程中技術(shù)選擇有十分重要的意義。當(dāng)前我國(guó)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)投資的一個(gè)重點(diǎn)就是煤制天然氣,但是對(duì)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(qiáng)對(duì)于高濃度廢水處理技術(shù)的研究力度。
4.結(jié)語(yǔ)
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(dòng)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(diǎn)對(duì)制革工業(yè)廢水處理至關(guān)重要。在無(wú)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(jì)中,忽略了預(yù)處理環(huán)節(jié),導(dǎo)致運(yùn)行失敗。由于在生化處理單元前沒(méi)有設(shè)足夠停留時(shí)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(jìn)入生化處理單元,從而嚴(yán)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(shí),懸浮物會(huì)隔離微生物與廢水中有機(jī)污染物的接觸,從而影響微生物對(duì)水中BOD的吸附和降解,進(jìn)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(qiáng)化生化處理單元之前的物化預(yù)處理,這是很重要的一個(gè)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(gè)特點(diǎn)。
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(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),在這里存在一個(gè)誤區(qū)?;钚晕勰喾ǔ?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(diǎn):(1)使水力停留時(shí)間HRT與污泥停留時(shí)間SRT完全分離,雖其水力停留時(shí)間HRT相對(duì)較短,生活污水HRT約2h~4h,但污泥停留時(shí)間SRT卻很長(zhǎng),可以達(dá)到30d,甚至更長(zhǎng)至60d。(2)BOD(或COD)容積負(fù)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(fù)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(jī)廢水處理也適合高濃度有機(jī)廢水處理,而活性污泥法,對(duì)低濃度有機(jī)廢水處理效果甚微。實(shí)踐證明,當(dāng)廢水COD及BOD濃度較低時(shí),COD<100mg/L,BOD<50mg/L時(shí),微生物會(huì)因食料不足,而形不成菌膠團(tuán),只能成單體狀態(tài)存在于水中?;谏鲜鰞?yōu)點(diǎn),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(diǎn),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(yùn)行實(shí)踐證明這是一個(gè)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(huì)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(duì)生物膜起到抑制作用。而這種礦物垢人工無(wú)法清除,從而使廢水處理效果愈來(lái)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(yùn)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(qiáng)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(guò)程,以及水解酸化和甲烷化過(guò)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(guò)程為水解酸化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷3個(gè)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(jī)物分解成甲烷,這是一種把污水轉(zhuǎn)化為氣的過(guò)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(guò)程中不斷合并,氣泡逐漸變大,在污泥層上部由沼氣的攪動(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器。然后,氣泡通過(guò)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(guò)水層進(jìn)入氣室。進(jìn)入到氣室的甲烷用導(dǎo)管導(dǎo)出,固液混合液經(jīng)過(guò)反射進(jìn)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(guò)程中,可以看出,先是在污泥反應(yīng)區(qū),通過(guò)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(jìn)行水中顆粒物質(zhì)迅速截留和吸附,截留下來(lái)的物質(zhì)吸附在污泥表層。在大量水解細(xì)菌、產(chǎn)酸菌作用下,將廢水中不溶性有機(jī)物分解出來(lái),這個(gè)過(guò)程就是產(chǎn)氧產(chǎn)酸的過(guò)程。同時(shí)在分離水分子的過(guò)程中也產(chǎn)生了甲烷小氣泡,小氣泡穿過(guò)污泥層不斷上升,上升過(guò)程中形成大氣泡,最后到達(dá)厭氧反應(yīng)區(qū)。甲烷也是不可多得了有機(jī)氣體,是可很好利用的。分離出來(lái)的有機(jī)物進(jìn)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(jiǎn)稱,是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)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(duì)厭氧斷出水進(jìn)行好氧處理,進(jìn)一步去除廢水中的污染物物。運(yùn)行方式相對(duì)來(lái)說(shuō)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(yùn)行周期一般包括進(jìn)水期、反應(yīng)期、靜置期、排水期和閑置期5個(gè)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(jìn)行二次處理才能達(dá)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(jìn)入到SBR工段,這是一個(gè)好氧處理過(guò)程,在這里碳源有機(jī)物和氨氮類有機(jī)物得到了很大程度上的處理。SBR相對(duì)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(yùn)行靈活、操作簡(jiǎn)單的幾大特點(diǎn)。它最大的特點(diǎn)就是能大量脫離氨氮類有機(jī)物,通過(guò)靜止沉淀,分離出大量有機(jī)物,出水水質(zhì)不僅達(dá)標(biāo)還相對(duì)較好。
3UASB+SBR工藝效果顯示
本文通過(guò)對(duì)該酒廠進(jìn)行了實(shí)例研究,取用酒廠廢水50m?/d進(jìn)行研究。酒精生產(chǎn)過(guò)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(guò)斜管進(jìn)入沉淀池,從而清除洗滌后產(chǎn)生的雜質(zhì)。出水在經(jīng)過(guò)石英砂過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾,達(dá)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(lái)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(jī)物,形成沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出、上升,上升過(guò)程形成較大氣泡,進(jìn)入三相分離室碰到下部折射板,折向四周穿過(guò)水層進(jìn)入氣室,再將其用導(dǎo)管導(dǎo)出。這時(shí)固液混合液進(jìn)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(jì)了四座UASB反應(yīng)器(并聯(lián)兩級(jí)),每座尺寸均為:φ3.3×6.5m。UASB反應(yīng)器處理完成后進(jìn)入SBR反應(yīng)器,SBR反應(yīng)器為間歇性進(jìn)水并自流入SBR反應(yīng)器,因此在SBR反應(yīng)器進(jìn)水前設(shè)置配水井,配水井安裝自動(dòng)閥門控制水量和時(shí)間。SBR反應(yīng)器間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行活性污泥污水處理技術(shù),設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)為SBR反應(yīng)器供氧,使微生物好氧分解代謝有機(jī)物,降低有機(jī)物濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)處理的污水由原來(lái)的:CODcr=18000mg/L,BOD5=10000mg/L,SS=200mg/L,經(jīng)過(guò)處理為CODcr=98mg/L,BOD5=20mg/L,SS=70mg/L。通過(guò)實(shí)例研究可以表明,UASB+SBR+沉淀過(guò)濾工藝出水能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求,滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)單來(lái)講,是一種厭氧水解+好氧的廢水處理過(guò)程。厭氧水解處理過(guò)程無(wú)需曝氣,運(yùn)行費(fèi)用少;SBR工藝操作簡(jiǎn)單,管理方便,投資省。UASB+SBR工藝對(duì)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(yùn)行費(fèi)用高的問(wèn)題。另外,UASB+SBR工藝不僅減少了設(shè)備投資和運(yùn)行的費(fèi)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(guò)程中產(chǎn)出的大量有機(jī)物也可作為飼料供給養(yǎng)殖戶,有機(jī)污泥也可用于農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)。這樣的處理方式,不僅使污水達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn),還產(chǎn)生大量有機(jī)物可二次利用。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā),設(shè)備成本低,而且還將產(chǎn)生大量有機(jī)物可再次創(chuàng)造收益,無(wú)疑是一個(gè)值得選擇和提倡的酒精廢水處理工藝。
4結(jié)語(yǔ)