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1、SBR法处理煤气化与甲醇废水的运行和控制摘 要通过对永煤集团龙宇煤化工企业煤气化与甲醇废水的研究，概述了煤气化与甲醇废水的来源、特点及对该类废水处理工艺的研究和应用现状。通过实际工程调试，较深入地探讨了水解酸化SBR组合工艺处理该类废水的运行参数的影响，系统研究了各单元的运行效果、效率、影响处理工艺的因素及控制条件等，以期为同类废水的处理提供可借鉴性参考。本次生产性试验采用水解酸化SBR工艺处理煤气化高氨氮废水，其新颖之处就是在生化SBR池前加入了水解酸化池，该单元控制合适的pH值，水解池有大量生物水解酸化酶存在，可调节废水中有机物的组成，提高废水可生化性，改善后续生物处理条件；而该SBR工艺
2、改变了传统的运行方式，在曝气的后面加入了回流阶段，并在厌氧回流阶段加入一定量的甲醇作为反硝化的碳源，对氨氮的去除起到了很好的效果。通过对该课题的生产性试验研究得出煤气化与甲醇废水作为一种高氨氮污水，采用水解酸化SBR为主体的治理工艺经实际运行证明，其技术上是可靠的，经济上是合理的；通过试验确定了煤气化与甲醇废水混凝处理的最佳工艺参数：絮凝剂PAC药量投加为120mg/L、助凝剂PAM药量投加为2.0mg/L；通过现场调试，确定了SBR最佳工艺参数为：进水曝气2.0小时，（回流1.0小时、曝气1.0小时，循环9次），静止沉淀3.0小时，排水排泥1.0小时，周期为24.0小时。出水达到国家一级A标
3、准。关键词：煤气化与甲醇废水，水解酸化，SBR工艺，脱氮目 录摘要I引言11.4.1序列间歇式循环活性污泥法（CASS）处理工艺21.4.2 UASB反应器+好氧31.4.3 A2/O法41.4.4 SBR工艺41.5水解酸化+SBR工作原理及工艺特点51.5.1 SBR工作原理51.5.2 SBR工艺特点61.6 SBR工艺的应用与发展61.6.1 ICEAS工艺71.6.2 IDEA工艺71.6.3 DAT-IAT工艺71.6.4 UNITANK工艺81.7 SBR工艺生物脱氮理论81.7.1 废水中氮存在的形式81.7.2 硝化过程81.7.3 反硝化过程91.7.4 SBR工艺生物脱氮
4、的影响因素影响91.8本课题来源与主要研究内容121.8.1 课题的来源121.8.2 课题研究的主要内容122水解酸化SBR工艺系统设计132.1系统概述132.1.1 工艺流程132.1.2 工艺流程说明142.1.3 混合后废水水质参数及排放标准152.2 预处理系统162.2.1 构筑物设计162.2.2 预处理工艺概述172.2.3 预处理系统的药剂182.3生化处理系统182.3.1 构筑物设计182.3.2 生化系统概述192.3.3 生物处理系统的药剂192.4污泥系统202.5自动控制系统203污水处理站的试生产213.1 破氰处理213.2 絮凝沉淀处理213.3 污泥的培
5、养213.3.1 厌氧（水解酸化池）污泥的培养213.3.1.1 接种驯化法213.3.1.2影响水解酸化的主要因素223.3.2 好氧（SBR池）污泥的培养223.3.2.1自培养驯化法223.3.2.2接种驯化法233.3.2.3影响好氧的主要因素233.3.3 观察指标234 异常现象发生的原因及处理方法244.1 污染性状异常及解决对策244.2水质测定中异常现象及解决对策254.3工厂生产不正常时废水处理站的运行对策264.4根据该废水站的工艺特点，可以考虑下述运行管理方法或应急措施264.4.1 间歇曝气法264.4.2 调节活性污泥量法264.4.3 加大调节池的容积265 结论
6、27致谢28参考文献29第 4 页 引言1.1永煤集团龙宇煤化工煤制甲醇项目的工业废水处理概述随着石油资源紧缺、油价上涨及甲醇汽油的推广使用, 国内外甲醇生产和甲醇生产烯烃类物质关键技术的突破正呈现突飞猛进的态势。甲醇生产原料包括天然气、煤、轻油、重油等, 鉴于我国自身的资源储量现状，煤将成为我国甲醇生产最重要的原料，煤制甲醇工艺得到了大力的推广和运用。随着煤制甲醇厂家在国内大批上马，其带来的“三废”环境污染也不容忽视。以煤为原料生产甲醇工艺较复杂生，各个工段的工艺不同, 其生产过程产生的污染源项、源种、源强均不同。永煤集团龙宇煤化工以煤为原料，采用壳牌气化、宽温耐硫变换、低温甲醇洗脱硫脱碳、
7、低压法Lurgi合成、三塔+回收塔精馏为主的甲醇合成工艺。工业废水为煤气化与甲醇废水，污水处理采用SBR工艺，经过半年的活性污泥的培养、驯化及调整运行，取得了良好的处理效果，废水处理后达到污水综合排放标准的一级A标准。1.2煤气化废水的概述煤的气化过程是一个热化学过程，它是以煤或煤焦为原料，以氧气、蒸汽或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。气化所得的可燃气体称为气化煤气，其有效成分包括CO、H2及CH4等；煤气化工段洗涤塔洗涤排放的洗涤水含灰低，温度也不高，并且补充的是变换冷凝液（除盐水）, 因此大部分可循环使用。根据壳牌煤气化
8、工艺技术并结合用煤质成分，少量排水主要含有灰分、氨氮、硫化物、CODcr、氰化物等、其中NH3-N浓度较高，约400500mg/L。采用初步水处理，即经一级减压放出溶解气后，经过汽提、澄清、沉降后排放去污水处理站。其中蒸汽汽提工艺主要汽提污水中的氨氮、硫化物等。废水中残留的氨氮浓度主要与汽提所用的蒸汽温度有关，汽提后污水中的氨氮含量可小于200mg/L。煤气化废水是采用初步水处理后排放的部分废水，主要污染物为氨氮、硫化物、CODcr、氰化物、悬浮物等，其水温、悬浮物和氨氮含量都很高。1.3甲醇废水的概述甲醇是一种重要的化工产品。在甲醇生产过程中，由精镏塔底排出的约为甲醇产量20%（甚至更高比例
9、）的蒸馏残液，通常称为甲醇废水。甲醇废水具有强烈的刺激性气味；CODcr的高达数万mg/L, 其主要成分为甲醇、乙醇、高级醇及醛类；还含有一些长链化合物，当废水冷却时以有色蜡状物析出。该精馏工段采用三塔精馏工艺, 并在常压塔后设回收塔，对精馏塔排出的甲醇废水进行回收, 增加副产品杂醇。按照精馏模型设计和操作，甲醇精馏工段废水中甲醇含量能够降低至小于0.05%，CODcr浓度低于800mg/L，该废水排入出水处理站。1.4煤气化与甲醇废水的处理工艺煤气化与甲醇废水的处理方法可分为物理化学法和生物处理法两大类。物理化学法包括蒸氨、除油、溶气气浮、溶剂萃取脱酚、碱性氯化法、次氯酸钠氧化法、活性炭吸附
10、、混凝沉淀、蒸馏汽提法、萃取法、吸附法、汽化法、焚烧法、膜技术、湿式氧化法、空气催化氧化法、化学氧化法和电解氧化法等方法，每种方法都有选择的去除或回收废水中某一种或几种污染物质。在生化处理工艺中由于进入污水处理站的废水中的BOD5:CODcr约为0.6左右，属于可生化性好的废水。目前，去除这些污染指标的常用方法有厌氧、好氧或厌氧+好氧复合等多种生物处理工艺。但煤气化与甲醇废水最主要特点是含有醇类、酸类、醚类、氨类和氰化物等物质，且有机物、氨氮与悬浮物含量高，常规的活性污泥工艺过程中硝化作用不完全，反硝化作用则几乎不发生，总氮(TKN)的去除率仅10%30%之间，因此很难去除煤气化与甲醇废水中的
11、氨氮。目前用于处理煤气化与甲醇废水的主要工艺有序列间歇式循环活性污泥法（CASS）、 UASB反应器工艺、A2O工艺、SBR序批式活性污泥法。1.4.1序列间歇式循环活性污泥法（CASS）处理工艺CASS属于序列间歇式活性污泥法（SBR）工艺的一种，工艺特点的大部分与传统SBR相似。 CASS工艺最大的特点是连续进水，间歇排水变形。为了提高废水的可生化性和防止污泥膨胀, 一般设有生物选择器或预生物反应器。与普通活性污泥法相比，CASS工艺流程简单, 占地面积小，投资较低；处理效率高，出水水质好；运行灵活，适合分批建设。但是工艺本身也存在一些不足，如运行管理较复杂，关键设备滗水器故障率高。CAS
12、S工艺周期排水量仅为有效容积的1/3，一般情况下要求最少设置两池，因此处理装置容积闲置率较高。另外，由于排水为间歇方式，因此使CASS工艺与后续处理设施衔接较困难，通常要增加中间水池和提升设备。其处理工艺示意图见图1.1。带式压滤机外运出水砂 滤活性炭过滤预曝气CASS池消 毒污泥池调节池冷却塔污水图1.1 CASS法处理流程示意图CASS工艺目前在国内多用于生活污水和一些可生化性较好的工业废水，如食品工业废水等，但CASS工艺对氨氮的去除效率一般。据国内研究应用CASS工艺较多的总装备部工程设计研究总院环保中心的研究资料显示，当进水氨氮大于100mg/L时，出水氨氮的浓度超过50mg/L，氨
13、氮去除率小于50%。为了增加脱氨效率，工程实际中增加了水解酸化池和污泥回流系统，使废水处理系统投资增加，运行费用升高，管理难度加大。1.4.2 UASB反应器+好氧污水先进入调节池调节水质、水量，并进行预曝气, 然后进入隔油池进行除油，除油后的污水经pH （化学沉淀）值调整、混凝沉淀后进入UASB进行厌氧生化处理，然法后进入好氧池进行好氧生化处理，最后经过沉淀、消毒、过滤及活性炭吸附，处理后的水送循环系统。其处理工艺示意图见图1.2。污泥二氧化氯沼气格 栅污水反冲洗水出水鼓风接触氧化沉 淀 池消 毒砂 滤活性碳过滤沉淀池UASB反应器隔油池水质调节池调节池预曝气PH调整药剂污 泥 池污泥脱水外
14、运鼓风上清液图1.2 UASB反应器污水处理工艺示意图1.4.3 A2/O法剩余污泥回流污泥回流混合液隔油池出水好氧池厌氧池缺氧池调节池板框压滤机沉淀池混凝沉淀池污水污 泥A2/O的处理机理是硝化与反硝化作用。硝化作用就是废水中的氨氮在有氧条件下通过硝化菌作用, 将氨氮氧转化成NO2和NO，同时降解废水中的氰等有机物。反硝化作用就是在缺氧的条件下，通过脱氮将硝化反应所产生的NO2和NO中的N还原为N2排入大气，达到脱氮的目的, 同时降解有机物。该工艺在国内焦化厂应用较多，废水处理效果较好。其处理工艺示意图见图1.3。图1.3 A2/O法工艺流程示意图1.4.4 SBR工艺SBR工艺序批式活性污
15、泥（简称SBR）是由美国的Ivrine在20世纪70年代初开发的是一种间歇运行的活性污泥法废水处理工艺，兼均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池。通过时间控制来实现各阶段的操作目的，在流态上属于完全混合式，却实现了时间上的推流，有机污染物随着时间的推移而降解。废水脱氮过程中，由于硝化阶段需要好氧，反硝化阶段需要厌氧，并且硝化与反硝化所需pH值、停留时间不同，这些都可以通过SBR工艺调节其参数来实现，并且随着自动化程度的提高，SBR工艺近年来在国内外引起广泛重视。经典SBR工艺采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统，间歇排出，一般来说，它的一个运行周期包括5个阶段，如图1.4所示。图1.4 SBR法工艺流程示意图第1阶段，进水期：污水在该时段内连续进入处理池，直到达到最高运行液位，并且借助于池底曝气的搅动，使废水和池中活性污泥充分混合。第2阶段，反应期：进水达到设定的液位后
