中煤图克煤化工废水零排放案例分析

 

1前言

EBA工艺是由哈尔滨工业大学研发的专门处理鲁奇炉、BGL炉以及低温裂解炉等产生的高浓度酚氨废水的组合处理技术。高浓度酚氨废水虽经酚氨回收工艺处理，但进入生化处理系统的废水成分依然复杂且有毒有害，其中酚化合物浓度可达200~1000mg/L、氨氮浓度可达100~300mg/L。EBA工艺通过提高废水可生化性、降低废水毒性、提高污泥活性等方面的技术使高浓度酚氨废水处理出水满足回用水的标准，为煤化工废水处理的安全稳定、节能低耗、连续和长周期运转提供有力保障。

   2技术介绍    

EBA工艺具有有机负荷高，组合性强，水力停留时间短，占地面积小，基建投资少，能耗及运行成本低等优点。该生物组合技术包括：EC外循环厌氧技术(external circulation anaerobic process)、BE生物增浓技术(biological enhanced process)、多级A/O(anoxic/oxic)脱氮技术为主体的系列生化处理技术，以及后续辅以高密度沉淀技术、高级氧化技术以及BAF(biological aeratedfilter)技术进行深度处理。

   预处理环节采用氮气气浮除油技术（国家专利技术），氮气气浮可以避免因空气预氧化导致的废水色度加深、泡沫增加以及预氧化中间产物苯醌类物质难以生化降解的难题，为后续生化处理创造良好的条件。

   EC外循环厌氧技术（国家专利技术）可以完成厌氧共代谢过程，在改善高浓度酚氨废水水质的同时，实现部分有机物的羧化和苯酰化的转变，避免多元酚向苯醌类物质的转化，降低后续好氧生物处理难度同时减轻运行负担。

   BE生物增浓技术（国家专利技术）通过控制特定的水力条件、高生物添加剂、高污泥浓度、高污泥龄等参数，在低溶解氧状态下，使酚类物质的毒性得到有效降低，实现有机物去除、氨氮短程硝化反硝化和脱氮过程相结合的工艺。

   多级A/O脱氮技术的回流比可以根据需要进行调整，针对BE生物增浓处理出水中剩余有机物和氨氮的C：N比不足的问题，对氨氮硝化和反硝化脱氮进行强化处理，多级A/O脱氮技术的缺氧与好氧交替的运行条件可以改善难降解污染物的性质，强化降解废水中剩余的有机污染物。

   高密度沉淀技术主要是通过活性硅藻土的物理化学吸附功能，进一步吸附去除多级A/O出水中难降解的COD，同时使活性硅藻土和污水中的悬浮物等一同沉淀。部分在沉淀污泥中的活性硅藻土以絮体的形式一起回流到吸附段的首段继续反应，部分活性硅藻土随沉淀污泥排至污泥脱水间。

   高级氧化技术采用非均相臭氧氧化技术，非均相臭氧氧化技术是以产生·OH自由基等强活性自由基为目的的高级氧化过程，它遵循羟基自由基反应机理，具有更广阔的应用前景和使用范围。

   BAF技术采用亲水性滤料，拥有吸附、截滤和生物降解的功能，对废水中剩余有机物和氨氮等进行进一步处理。

   3典型案例    

中煤鄂尔多斯能源化工有限公司废水处理工程处理对象为BGL气化炉废水，该废水特点包括：①废水中表面活性物质较多，好氧曝气时泡沫很大；②废水中的油类物质呈乳状态，采用隔油及加压气浮等工艺，去除效果较差；③废水中的主要污染物成分有单元酚、多元酚、氨氮、有机氮、脂肪酸及其它较少量的芳香烃、萘、蒽、噻吩、吡啶等难降解有机物，废水的可生化性较差（B/C小于0.3）；④废水中主要污染指标为：COD=3500-4000 mg/L，BOD=900-1120 mg/L、总酚=600-800 mg/L、氨氮=250-350 mg/L，废水水量=350 m3/h。

   中煤鄂尔多斯能源化工有限公司废水处理工程于2012年5月开始施工建设。2014年1月，哈尔滨工业大学技术团队指导该废水处理工程的调试，目前进水负荷已经达到设计能力，该企业的废水处理工程经过15个月的稳定运行，生化处理系统的出水100%回用至原水系统。每天有600-720吨的高浓水进入蒸发器系统，最终产生12-20吨盐，中煤鄂尔多斯能源化工有限公司废水处理工程实现了真正意义上的零排放。

   3.1工艺简介     

中煤鄂尔多斯能源化工有限公司高浓度酚氨废水处理工艺流程如图1所示。

 

高浓度酚氨废水和厂区生活污水分别进入酚氨废水调节池和生活污水调节池进行水质和水量的调节。经分质预处理后的生活污水和酚氨废水经厌氧配水井混合后进入EC外循环厌氧塔，该工艺可以降低酚氨废水的毒性，提高其可生化性同时降低COD和总酚的浓度。EC外循环厌氧塔的出水进入BE生物增浓系统之前需经厌氧循环池进行厌氧泥的循环，沉淀污泥排至厌氧配水池经厌氧提升泵重新进入EC外循环厌氧塔。BE生物增浓系统采用廊道设计，即酚氨废水先经环形的外廊道后进入折流式的内廊道。多级A/O系统与二沉池合建，A/O系统采用折流式廊道设计，末端设置沉淀池。多级A/O系统廊道底部均匀设置曝气装置，通过阀门控制其启闭，可以根据进水水质调整A池和O池的相对池容比例，使有机物的去除和脱氮达到最优效果。为提高臭氧高级氧化的效果，在二沉池出水进入臭氧接触氧化池之前先经高密度沉淀池去除悬浮物，以提高臭氧氧化的效率。经臭氧氧化的出水需经30min的缓冲停留，释放出水中未完全反应的臭氧，然后进入BAF滤池，进一步去除有机物和氨氮。

 

 

图2中煤鄂尔多斯能源化工有限公司高浓度酚氨废水处理工程全景图

 

 

图3各工艺出水色度变化

 

 

图4浓盐水结晶堆场

 

 

图5浓盐水结晶盐

3.2运行指标

该废水处理工程主要用于COD、氨氮和酚的去除，经过15个月（2013.12-2015.03）的稳定运行，COD、氨氮、挥发酚和总酚的去除率分别达到98%，99%，100%和98%，出水水质满足《中华人民共和国化工行业标准》HG/T3923-2007的《循环冷却水用再生水水质标准》要求。具体水质控制指标如下：

  

 

图6清水池COD在线监测值

 

 

图7清水池氨氮在线监测值

 

   4结论    

哈尔滨工业大学韩洪军教授团队研发的EBA工艺成功应用于中煤鄂尔多斯能源化工有限公司废水处理“零排放”工程中，该工艺技术具备占地小、投资省、运行成本低、出水水质高、操作简单、运行稳定的特点。

   自2014年1月起，中煤鄂尔多斯能源化工有限公司废水零排放工程运行17个月，全厂没有排放口，全部废水处理回用到原水系统统一调配。

   EBA工艺的总投资为0.8万元/m3d（1000m3/h=1.9亿元），目前企业核算的运行费用2.85-3.15元/m3，该工艺与常规物化强氧化+生化等工艺相比，投资费用节省40-60%，运行费用节省50-80%，实现了真正意义上的废水处理零排放。

   

   （来源：化化网煤化工 作者：哈尔滨工业大学  韩洪军 贾胜勇 李琨 徐春艳）