mbr廢水處理工藝

隨著煤化工行業日益嚴格的廢水處理和回用要求，需要尋求更為穩定可靠的處理工藝和手段。本文通過對碎煤加壓氣化廢水的水質成分分析，提出了該類廢水處理和回用的工藝方案和對策，以及在工藝設計過程中應注意的問題。

1、碎煤加壓氣化廢水的來源、組成及構成分析

碎煤加壓氣化廢水的來源、組成及構成與實際項目的產品、工藝路線及采用的煤種等有關，不同的項目水質有一定的差別。

1．1 廢水來源

碎煤加壓氣化廢水主要來自酚回收裝置、低溫甲醇洗裝置、甲烷化裝置等排放的廢水，以及生活污水、廠區地面沖洗水、初期雨水等，其中酚回收裝置的塔底部排放的氣化廢水占整個煤制天然氣裝置廢水量的80％以上，是煤制天然氣廢水的主要來源。某煤制天然氣項目排放的廢水總量為980m3／h，其中酚回收裝置的塔底部排水量為800m3／h。

1．2 廢水水質

某煤制天然氣項目實測碎煤加壓氣化廢水水質主要指標、廢水中有機物構成及其CODCr當量見表1、表2。

從表2可以看出，碎煤加壓氣化廢水中酚類（含衍生物）物質占52％，喹啉類占24％，乙苯占5％，還含有少量的吲哚、吡啶等物質，可見碎煤加壓氣化廢水成分復雜，有機物種類多，毒性大，污染程度高，處理難度大。

2、工藝方案的選擇

從碎煤加壓氣化廢水的水質組分可以看出，廢水中含有油、懸浮物、CODCr、氨氮等污染物質，并含有大量的難降解的有機物質和有毒物質，水質成分復雜，對于該類廢水，廢水處理主要采用的工藝路線為三段處理，即預處理、生化處理、深度處理；廢水回用主要采用的工藝路線為預處理和脫鹽處理。

2．1 廢水處理

2．1．1 預處理

預處理的主要目的是去除對后續生化處理有影響的污染物，碎煤加壓氣化廢水中含有油和懸浮物，是預處理的重點。油的去除通常有隔油、氣浮等方法，通過隔油去除浮油，通過氣浮加藥去除廢水中的乳化油；懸浮物的去除通常有沉淀、氣浮、過濾等，其中氣浮加藥不僅可去除懸浮物，可以去除廢水中的膠體物質，在去除懸浮物的去除廢水中的部分CODCr。上述方法可根據水質、工藝的組合情況選用，但在氣浮工藝選擇時，需要注意處理過程中產生的大量泡沫。

2．1．2 生化處理

生化處理是利用微生物的新陳代謝作用，對廢水中的有機污染物和氨氮進行分解轉化，使其終轉化為CO2、H2O、N2等無害物質。碎煤加壓氣化廢水CODCr的質量濃度為3506mg／L，m（BOD5）／m（CODCr）值為0．33，屬可生化的廢水，可采用生化處理工藝，此類工藝主要有好氧處理法和厭氧處理法。根據實際運行結果，單獨采用好氧或厭氧工藝對碎煤加壓氣化廢水處理難以取得預期效果，厭氧－好氧組合工藝被廣泛應用于煤化工廢水的處理，并取得了較好的處理效果。

厭氧工藝普遍基于上流式厭氧污泥床工藝并對其進行結構上的改進，好氧工藝主要包括基于活性污泥法的序批式活性污泥法（SBR）、循環式活性污泥法（CAST）、A／O（或多級A／O）、A2／O、MBR以及部分基于生物膜法的接觸氧化等，好氧工藝呈現出豐富的多樣性。根據實際調研結果發現，目前A／O工藝在煤氣化、焦化廢水處理中均有大量應用，其運行穩定可靠，總氮脫除率高，投資及運行成本適中，操作控制容易，應用為普遍。

2．1．3 深度處理

碎煤加壓氣化廢水中含有大量難生化降解物質，單純采用生化處理手段很難達到出水要求，一般經過厭氧、A／O生化處理后，CODCr去除率在90％左右，生化出水CODCr的質量濃度在200～400mg／L。采用絮凝沉淀，在合適的條件下，CODCr的去除率可達50％以上；采用單級活性炭吸附可去除40％的CODCr；臭氧氧化生化出水時，可明顯提高BOD5濃度，臭氧和BAF聯用的工程結果表明，臭氧投加量為15～20mg／L時，CODCr的去除率為30％～40％。對碎煤加壓氣化廢水的深度處理，必須采用絮凝沉淀、氣浮、過濾吸附、臭氧、BAF等工藝及其組合，方可保證出水水質達標。

，根據實際工程案例，碎煤加壓氣化廢水處理可采用如圖1所示的工藝流程。

2．2 廢水回用

廢水回用除了CODCr等指標需要滿足回用水要求外，廢水中的無機離子是影響回用的主要因素，表1的煤氣化廢水分析結果表明，廢水中無機物主要為重碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽、硅酸鹽、鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽、鐵鹽等，總硬度達158mg／L，全鹽量高達3542mg／L。含鹽量和某些離子不能滿足回用水水質要求，有些離子（如鐵離子）在廢水處理過程中可去除，但大多數的離子無法去除，需要處理。

2．2．1 預處理

預處理主要去除對后續脫鹽處理有影響的污染物，包括硬度、懸浮物等。碎煤加壓氣化廢水硬度及堿度均較高，石灰澄清軟化是技術可行且經濟的預處理方法，目前國內已運行的煤化工廢水回用處理大多采用此工藝，且出水效果好，總硬度（以CaCO3計）可控制在80mg／L以下。澄清出水濁度一般在10NTU左右，可采用過濾降低濁度，經過濾出水濁度可控制在2NTU以下，過濾的工藝有砂濾、多介質過濾、纖維過濾等，可根據水量、水質等情況選用。

2．2．2 脫鹽處理

目前，在我國已經應用的水的除鹽工藝有化學脫鹽（即離子交換脫鹽水處理）、膜分離技術（作為鍋爐補給水處理的預脫鹽）、蒸餾法脫鹽，以及膜法和離子交換法結合的脫鹽工藝等。離子交換水處理技術已相當成熟，適合用于水中含鹽量不高的場合，但在處理高氯高鹽高硬水時需消耗大量酸、堿，再生液會污染環境；膜分離技術設備緊湊，操作方便，工作環境安全，節約能耗和藥劑，其主體分離工藝是反滲透技術，作為反滲透預處理工藝的有超濾技術。對于碎煤加壓氣化廢水，含鹽量較高，宜選擇膜法作為脫鹽工藝，可以根據水質的不同采用各種不同的流程。

，根據實際工程案例，碎煤加壓氣化廢水回用處理可采用如圖2所示的工藝流程。

3、設計中應注意的問題

3．1 選擇合適的預處理工藝

碎煤加壓氣化廢水預處理的關鍵是選擇合適的事故池和勻質調節池，其容積的大小是均勻水質和生化處理過程穩定的保證，需要通過分析工藝排水規律和事故水的頻次確定合理的事故池和勻質調節池容積。預處理需要考慮油、懸浮物的去除等。

3．2 注意厭氧的合理設計

厭氧可以降低毒性物質對生物處理特別是硝化脫氮過程的影響，要想充分發揮厭氧池的功能，保持足夠量的厭氧污泥是必要的。建議在厭氧池中放置填料或者采用上流式結構形式。

3．3盡量減少或避免廢水鹽分增加

廢水處理過程中投加必要的藥劑是不可避免的，但鹽分的增加會給廢水回用處理帶來難度，選擇的廢水處理工藝、藥劑必須考慮對廢水回用的影響，盡量選擇對回用水質影響較少的廢水處理工藝和藥劑。Fenton法可有效去除水中的有機物，但Fenton法的控制條件決定了需要投加大量酸堿調節pH值，增加了廢水中的鹽分，工藝選擇時需慎用。