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1、一一一一排水工程飞、一煤气化废水的生化处理研 究金承基曲善慈刘学洪【提要 】煤气化废水成分复杂,浓度高,可生化性好,但脱酚 蒸氮后生化性能下降不可 生化物从升 高到。延长曝气时间效率提高不明显。去 除率在一时,负荷不大 于或 少于。一、概述水质水量气化工艺 与废水来源鲁奇加压气化工艺中,气化吨煤约产广鲁奇加压气化工艺的 引进开发,为我 国丰富的揭煤等劣质煤找到一条有效的利用途径。鲁奇加压气化工艺是以蒸汽一氧气为气化剂,在压力和温度下干馏气化,初产气经冷却净化后供给 民用或工业用户。煤气在冷却净化过程中产生废水,其中主要是冷凝水。鲁奇加压气化工艺如图所示。粗煤气经直接喷淋冷却,再经多级间接冷却,
2、煤气所含的饱和水分逐步在冷却降温过程中冷凝下来。这些冷凝水汇入喷淋冷却系统循环使用,多余水量经油水分离器除油后去脱酚蒸氨回收车间,然后 作 下 一步处理。气化炉喷淋冷却冷却冷猫熊沮回 崎父煤气净化蒸 试样汽气架湘抓工琳烟图鲁奇加压气化工艺示意图出,废水。表示出各部分水 量的百分数,其中主要是燕汽冷凝水和煤本身所含的水分。因此,因不同煤质所含水分不同,气化废水的量也大不相同。如沈北褐煤含水量为写,而小龙潭褐 煤则高达,官地贫煤仅。写。所以,气化却电煤产生的废水量大致在范围内。由于煤气化废水实质上都是从煤气饱和水分中冷凝下来的。因此,溶解或悬浮有煤气中的多种成份。废水中的污染物会因煤质和气化工艺不
3、 同而有所差异,但水质组分大致相同,特别是酚的组成基本恒定。由表可 以看出,废水成分复杂,污染物浓度高,特别是、酚 和氨。因此,一般均首先回收酚和氨,然后进行无害化处理。根据分析计算,废水中的以上是酚类物质的贡献,其中挥发酚占以上。因此,酚的回收不仅避免了资源的流失浪费,而且对废水的处理有着重大的影响。废水的碱度主要是 由挥发氨造成的,固定氨气化废 水组成 农丧煤 中含水生成水焦油分离水水二二一登竺煤气化废水水质一览表表未脱酚蒸氛废水脱酚燕氨废 水。挥发 酚固定酚均挥发氨固定 氨“比吮橄化物硫化物碱度图试验流程示惫民仅占,这正是蒸汽提氨效率 高的原因。经溶剂脱酚和蒸汽提氨后,废水中挥发酚和挥发
4、氨分别被去 除和以七。也相应减少左右。而固定酚只去除左右。就生化处理而言,如不脱酚蒸氨,废水 的生化处理效果更好,后面的试验完全证实了这一点。二、生 化处理我 国的煤气化废水处理,一般 也是采用酚 氨回收一 生化处理工艺,但均不能达到排放要求,故有的采用 三级处理。沈阳气化厂引进西德蒂森公司的三段 六级潜水曝气生化工艺,其 设计中称,水 力停留时间小时,可从降至,。可从降至,酚可从降至。同一般生化工艺 相比,此工艺的处理 效果显然是非常好 的。因此,国家科委委托哈 尔滨建筑工程学院等单位研究此工艺的消化吸收问题。为此,设计安装了如 图所示的三段六级生化反应器试验 流程。每个反应器均 为内径厘米
5、,高米,最大有效容积升。微孔扩散曝气,保持溶解氧在以。曝气时间通 过不 同出水高度 控制。二沉池容积 为升,用蠕动泵回流污泥。转子流量计控制进气和进水。试验水质和运行条件试脸用水系沈阳煤 加压气化厂的原废水和经脱酚蒸氨的废水,水质见表,试验时根据要求稀释 成不同的浓度。试验时的水质浓度范围如表所示。试验水质浓度范围表项日未脱酚 蒸氨废水脱酚燕氨废水废水经脱酚蒸氨后,酚 类物质大部分被去除,特 别是挥发 酚。,与之比从降至,可生化性 明 显降低。因此,试验采用两种水质,以考察生化效果和有关影响因素。根据蒂森公司的原始设计,本研究按三段六级、二段四级和一段二级、一段四级进行试验。各段沉淀池的污泥回
6、流比为。水温控制在,污泥浓度控制在一一般在一,溶解氧含量控制 在一。进水浓度用稀释法 配制。废水中的营养元素唯磷不足,故按之比投加磷酸盐。污泥龄维持在日。水力停留时间为小时。取哈生化处理效果浓度单位表氮氨备注效率一一一酚二水水进出一水水进出脱酚蒸氨废水效串一一劝一。二。酚二产尔 滨市煤气公司和哈尔滨锅炉厂的煤气废水生化池 活性污泥进行培养 和驯化,然 后移入反应器。反应器的 污泥沉降比为左右。为防止污泥流失,投加了消沫剂。试验结果试验 在不同浓度、不 同段级和不 同时间等条件下进行了个月,结 果如 图和 图所示。图未脱酚燕氨废水的处理结果,图为逐日进出水和曲 线。前天是二段四级,水 力停留时间
7、为小时中间夭是二段六级,水力停留时间为小时,后天是一段四级,水 力停留时间为小时。图是一段四级、水 力停留时间为小时的 逐日变 化曲线。由图和图可可以看 出,蒂森公司设计流程的处理 效果是比较稳 定 的。去 除率在一之间,脱酚蒸氨的比未脱酚蒸氨的约低。去除 率在一之间,酚在以上,两者相差不大。生化处理效果详见表。三、结果分析水 力停留时间生化处理的停留时间往往影响着处理效果和设备容量。蒂森工艺试图通过多段多级长时间曝气并在不同段级的生化池中培养不同的优势菌 种,使从降 至,。从降至,使去除效率分别 达到和 ”。但试验结果表明,不 同 段 级的去除效果并无重大变化。正如 图所示,随着生化时间的延
8、长,处理效果有所提高,但曝气时间从小时延长至小时后,去除率只提高,而时间却延 长倍。脱酚蒸氨后的废水,曝气小时,剩余为,而 延 长至小时后,剩余为,去除效率只提高,而曝气时间却延长倍。这意味着设备容量要扩大倍。从述结果分析可以看出,以脱碳为主时,煤气化废水的生化处理时间只要 不低于小时就可以 了,延长曝气时间并不能解决难降解污染物的去除问题,不同的段级并没有培养出有明显差异的优势菌种,在统一回流污泥的情况下,除消化段外,各段级、旨勺侧汤叭门。心肠日期脱酚蒸氨废水 的处理结果八次卜赞拱含日侧汪关书次铃撰未脱肠热拭水口户口曰一脱聆燕抓水鲜盼燕筑水、沙。专亡口。乱侧任最异翅夕未脱盼燕抓水在八盛几沪卜
9、育气时间时图曝气时间与去除率的关系中的微生物种 类变化不大。但是,随着有机物的迅速减少,各段级中微生物所处的生长阶段会有不 同。在后面的段级中,微生物 处于衰 减期,而消化 菌则活跃起来。这时,出现消化作用并 长出原生动物,其中以肾形虫为主。兼有后生动物,如轮 虫、线虫等,这 说明净化效果较好。进水浓度煤气化废水含量高。脱酚蒸氨后,虽降 至以 下,但。之 比从降至,难降解 物比例增大。因此,往往成为生化处理的控制因素。本研究以不 同浓 度的进行试验,结果如图和图所示。口曰声户几进水浓度图脱酚 蒸氨废水处理 效果 与浓度的 关系透水浓度。图未脱酚燕氮废水处理效果与浓度的关 系由图可以看出,未脱酚
10、蒸 氨废 水的不大于时,其去除效 率为一,。在以上。如将 出水、控制在以内,则进水浓 度 不得超过一。因此,西德蒂森公司称其提供的工艺可将从降至是根本不可能的,这一点将在 可 生化性讨论中进一步论述。脱酚蒸氨废水的试验结果也是这样图。进水浓度在以 下时,的去除率为,亦即剩余的在以上。煤气化废水中酚与的浓度之比约为,因此,酚 的进水 浓度一定程 度 地受到的制约。由图可以看出,酚的进水 浓度不大于时,其出 水浓度低于排放标准。如果进水超过,由于酚的浓度超过,其 出水 浓度就会 高于排放标准。对于脱酚蒸氨后的废水,由于酚与之 比仅为。,酚的 出水浓度将远低于。负荷的影响微生物通 过氧化和 同化作用
11、分解有机污染物,在溶解氧充足的情况下,反应速度主要取决无微生物量和所能供给的食物量,即污泥负荷,而单位反应器容积所能承受的有二立鳖之反丫并拱硬,厚洲谬自长月一。卜导召负荷肚解枯岛日图。与去除 率关系曲线谁水助浓度叫,图酚进出水浓度关系曲线机污 染物 量,则被称 为容积负荷。负荷能较全面地体现浓度、时 间和生物量等因素的作用,对生化处理效果有着举 足轻重的影响,因此,历来受到研究者们的重视。由于一给 定水质 不能被微 生物降解的有机物的量是一定的,故污泥负荷往往以进水 的量和挥发性活性污泥之比表示之,其数学表达式为纬左右,后者的在左右,比时 低左右。容积负荷也是生化处理的重要参数。在本试验中,当
12、容积 负荷为掩“时,未脱酚蒸氨废水和脱酚蒸氨废水 的去除率分别为和。当容积 负 荷 为时,分别为和一。图是未脱酚蒸氨废水的。污泥负荷与去除率的关系曲线。欲保持一。的即欲卜铃橄卿创广式中,为进水水 量,。为进水浓度,犷为反应器容积,为浓度。煤气化废水的污泥负荷与去除率的关系如图所示。当掩山时,未脱酚蒸 氨 废水的 去除率为写,脱酚蒸 氨的为纬。在一八时,前者的效率在丁图兀赢蕊讨瓜扩。夸刀与去除率关系曲线负荷与 效率统计 衰农试验水种类污泥负荷效、串容积负荷”率污泥负荷写容积负荷效率未脱酚燕氮废水。户士、脱酚燕氮座水全的去除 率,不得。八“,若,去除率将降至。洋见表。与一般生化处理的。负荷相比较,
13、本试验 的负荷较 高,效果较好。本试验 由于泡沫量大,污泥流失较 多,故污泥浓度不高,平均在左右。虽然污泥活性较好,与之比在。以上,但浓度毕竟偏 低,因此,一定程度地限制了进水 浓度,影响了处理效率。可生化性问题煤气化废水中的有机污染物,有的易于被生 物氧化,有的 则难于降解,因此,可将其分 为 可降解的户和不可降解的,两部分,即。,设,之比为,它表示难 降 解所占的最大 比数。设。”之比为,它反映了可降解有机物的 当量一换算关系,并表示生物降解的速 率。越大,说明生物氧化速度越快,生化处理效 果 越好。而越大,说明难降解的有机物越 多,可生化性 越 差。将。和。代人式得,一奈。根据进 出水和
14、。的 实 测值,建立了一元回归方程如下降解程度或中可降解部分所 占的比例,则刀二一水质一定时,值是一个常数。根据回归方程和,求得为时,未脱酚蒸氨废水的。,二,二脱酚蒸氨废水 的二召,尸二。因此,未脱酚蒸氨废水 和脱酚蒸氮废水的难降解即分别为二一,一式中的和就是,与之比值,即值。用和来评价废水的可生化性时,要比仅仅使用即,全面得多,因为它包括了速度和程度两个方面。评价标准参见表。可生化性评价标准表一,一一一一一一评价乍兰一一评价参数好较好尚好差一蔽一示一值一曳一。一。,一。一。一】 夕二一二毛一习,。乙未脱酚燕氨废水二脱酚蒸氨废水,值不受浓度影响,但却与浓度有关。根据式二,有一。了二人,已表示废
15、水 的最大可生物按照 上述标准,未脱酚燕氨废水的可生化性良好。脱酚蒸氨后,。降至,增至,可生化性在、类之间,虽属尚可生化,但可生化性 大大下降,处理效 率因此降低了左右。由 七 述分析可以看出,废水中不可降解的有机物占纬,因此,不 可 能从降至。与之 比在一之间,因此,。也不可能是。四、技术比较综 前所述,煤气化废水中不 可降解的物、户一生化处 理结 果 比 较裹焦化废水焦化废水本式验废水酚的脱氮未燕比较项目美国我国一一脱酚蒸氨的几卜内吕打台,比口片,卜电水水率环、水水率一一一峨一,礴一一。进出效一进出效酚,一、一甘一介舀尸,甘一砂口“了一、沪一八“由上进出效水水率负荷竺,一一水 力停留时间日
16、污泥龄日蕊卜卜。一“。一皿一”尸夕。】,。一。二 竺引产质较多,但生化 效果较好,时间也代不 必太长。与其它研究或生产成果的 比较 列于表。美国的七焦化厂废 水。与之 比为,效果 也较 好,但 同本试验的结果相比,其负荷低一半,水力停留时间长倍,且难降解的仅为加压气化废水的邝。本试验所用的废水难降解物达,比表中其它废水都高,但处理效率和水力停 留时间却 不 相 上下。废水的难降解物也高达,处理效果尚好,但 其水 力停 留时间比本试验长一倍。五、结论煤加压气化李水的可生化性良好,但脱酚燕氨后变差,导致。和值分 别 从和降至和,值从上 升至,去除 率下降。和酚的去除 率无明显变化。在水力停留时间为
17、小时、污泥龄为天、污 泥负 荷为掩条件下,去除率 为一写,。为,酚为。煤气化废水 中不可降解的占,延长曝气时间对提高去除 率无明显效果。生化时间达小时即 可。多段级一也无太多优点,各段级中的菌种并无明显差异。是煤气化废水 生化处理的 主 要控制因素,只要得到 良 好 的控制,。和酚等都不会成为问题。但仅依靠好氧生化处理,是很难达到排 放标准。作者通 讯处哈 尔滨建筑工程学院 市政 工程系飞已已日已日已弓已沪气乙口又匕戈乃乙 夕仁公公戈飞夕气加夕 它二、 二下劝乙么夕戈 玉忆它少色口,乙丫认口仁业少弋龙,卜勘误本刊第三期第页煤炭 科学研究总院唐山分院自动化设备仪表研制厂广告中,右栏倒数第行,测管直径 价,应更正为协。矛乙乙叼乙不立夕钻艺八乙口亡艺 己 乙八乃乙内己口丈 乙不二口几乙气、口戈 乌之了口口仁卜口协护, ,匀飞了
