陳艷艷，林冬明，王軍勝，盛 飛 (北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰?，北京 100039)

0 引言

近年來，潔凈煤利用成為十大新興能源產(chǎn)業(yè)之一，在諸多上市公司積極介入煤化工領(lǐng)域的背景下，國內(nèi)煤化工企業(yè)發(fā)展迅速，出現(xiàn)了大批在建、擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目以及規(guī)劃建設(shè)的煤化工項(xiàng)目。隨著新一輪煤化工熱潮的到來，全國新型煤化工項(xiàng)目發(fā)展的主戰(zhàn)場主要集中到了西部地區(qū)[1]。大型煤化工項(xiàng)目年用水量通常高達(dá)幾千萬立方米，每噸產(chǎn)品耗水量在10t以上，再加上西部地區(qū)本來就干旱、少雨，環(huán)境非常脆弱，極易打破該地區(qū)脆弱的水資源平衡，大規(guī)模發(fā)展煤化工必將受到水資源的制約，因此提高水資源利用率及污水回用率已經(jīng)成為發(fā)展煤化工項(xiàng)目的必然要求[2,3]。

目前國內(nèi)許多環(huán)保公司致力于煤化工廢水處理技術(shù)的研究與工程應(yīng)用，也積累了不少的經(jīng)驗(yàn)，但是大多數(shù)的工藝技術(shù)還處在探索階段[4]，有許多的地方需要不斷的改進(jìn)和完善，如工藝組合、負(fù)荷設(shè)計(jì)、設(shè)備選用、運(yùn)行管理等方面。本文結(jié)合我公司在內(nèi)蒙古赤峰市國電赤峰化工有限公司3052煤制尿素污水處理項(xiàng)目工程現(xiàn)場的工藝運(yùn)行情況，從構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、設(shè)備選用等方面對(duì)廢水處理系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行了分析，并提出應(yīng)對(duì)措施，為煤化工廢水處理技術(shù)的開發(fā)研究提供參考。

1 廢水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

赤峰煤化工公司全廠污水主要由四部分組成，其水量及水質(zhì)分別為：

(1)生活及化驗(yàn)污水，該部分水采用管道重力流輸送至污水處理界區(qū)；

(2)煤氣水，來自煤氣水酚回收，水溫 40℃，壓力 0.4MPa；

(3)甲醇污水，來自低溫甲醇洗，水溫 50℃，壓力 0.25MPa；

(4)間斷地坪沖洗水和初期雨水，該水主要是含油污水，經(jīng)單獨(dú)管路收集進(jìn)入污水處理界區(qū)。

根據(jù)赤峰煤化工公司廢水的水質(zhì)特點(diǎn)與回用的要求，廢水處理工藝系統(tǒng)主要由物化預(yù)處理段、生化處理段、生物強(qiáng)化深度處理段以及超濾回用處理段組成。即廢水首先經(jīng)過隔油和氣浮預(yù)處理，去除部分油類和懸浮物，保證生化能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，接著采用厭氧+缺氧/HCF好氧相結(jié)合工藝，可以達(dá)到設(shè)計(jì)出水COD在300mg/L左右；廢水經(jīng)前預(yù)處理和生化后，通過投加絮凝劑或混凝劑做物化處理，將污染物絮凝混凝后去除，設(shè)計(jì)出水COD在200mg/L左右；物化出水中一般殘留難降解的環(huán)類和大分子污染物，于是采用臭氧氧化+BAF工藝，設(shè)計(jì)出水COD在80mg/L以下，然后進(jìn)入后續(xù)的浸沒式超濾工藝，廢水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。

赤峰煤化工廢水處理系統(tǒng)建成后，自2012年投運(yùn)以來一直出現(xiàn)各種問題，致使廢水根本無法達(dá)標(biāo)排放，更難滿足回用要求。一方面是由于主生產(chǎn)工藝系統(tǒng)不穩(wěn)定，送往廢水處理站的廢水水質(zhì)、水量會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，對(duì)廢水處理系統(tǒng)會(huì)造成一定程度的沖擊。另一方面，該套廢水處理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、土建施工、運(yùn)行管理及設(shè)備調(diào)試等方面也存在很多問題。

1.1 設(shè)計(jì)問題

由于該廢水處理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中考慮不周，影響系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行過程的正常進(jìn)行。主要存在的問題有以下幾方面：

(1)廢水處理系統(tǒng)隔油池設(shè)計(jì)了20m3重油、輕油罐各一個(gè)，但是未設(shè)計(jì)油泥儲(chǔ)罐，以用來儲(chǔ)存來自兩油罐的油渣，這就導(dǎo)致重油、輕油罐來不及外排就滿容量外溢。

(2)系統(tǒng)生化處理段采用鼓風(fēng)曝氣和射流曝氣相結(jié)合的混合曝氣方式，氣體輸送到缺氧段穿孔曝氣管出來時(shí)風(fēng)壓已經(jīng)偏小。而缺氧段污泥是通過穿孔曝氣來攪動(dòng)的，這樣導(dǎo)致缺氧段污泥總沉在池底，攪動(dòng)不起，阻礙生化系統(tǒng)發(fā)揮作用。

(3)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)為了改善處理系統(tǒng)廢水的可生化性，將甲醇水從廠區(qū)收來后直接排入預(yù)曝氣池，但是在調(diào)試運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)有時(shí)甲醇水中含有大量的油類，且主要為浮油，這些浮油進(jìn)入生化池，覆蓋在廢水表面，嚴(yán)重阻礙生物的代謝活動(dòng)，影響生化段的處理效果[5]。

(4)好氧池出水不暢，脫氣池的水不能流暢的進(jìn)入二沉池。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，從脫氣池進(jìn)入二沉池的管道鋪設(shè)位置錯(cuò)誤，導(dǎo)致兩邊液位差不夠，造成好氧池出水不暢。

1.2 運(yùn)行問題

(1)管道堵塞問題。厭氧池池體內(nèi)防腐層脫落，土建施工完成后建筑垃圾并沒有處理干凈，磚塊、廢棄的管節(jié)、布條造成廢水處理系統(tǒng)堵塞。好氧池投加的活性污泥中夾雜雞毛、塊狀堅(jiān)硬物等雜物，造成曝氣管污堵物堵塞，引起曝氣管曝氣不均勻，啟動(dòng)關(guān)閉時(shí)發(fā)生破裂[6]。

(2)泵異常情況。在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)泵振動(dòng)和雜聲較大、電動(dòng)機(jī)超載、流量顯著下降的現(xiàn)象，計(jì)量泵不出藥等故障。

(3)缺氧好氧池泡沫問題。由于廢水水質(zhì)特性加之曝氣設(shè)備選用等方面的因素，池體一度出現(xiàn)大量泡沫外溢現(xiàn)象，要靠人工拿水管來澆除泡沫避免溢出池體。

1.3 調(diào)試問題

該廢水處理系統(tǒng)投運(yùn)后，在運(yùn)行管理方面存在一定的問題，主要包括以下幾點(diǎn)：

(1)廢水處理系統(tǒng)構(gòu)筑物，由于土建施工質(zhì)量差，阻礙了調(diào)試工作的順利進(jìn)行，現(xiàn)場調(diào)試工作基本處于邊修復(fù)處理設(shè)施，邊進(jìn)行工藝調(diào)試的狀態(tài)，耗費(fèi)了大量的人力、物力。

(2)設(shè)備故障得不到及時(shí)的處理。

(3)運(yùn)行過程中消泡劑、混凝劑、脫色劑等藥品價(jià)格昂貴，用量大，供應(yīng)不及時(shí)，影響了廢水處理系統(tǒng)的正常調(diào)試運(yùn)行。

(4)赤峰地區(qū)10月初就開始進(jìn)入冬期，不利于生物膜的培養(yǎng)馴化及活性污泥的生長，且施工改造進(jìn)度減緩，拖延了調(diào)試時(shí)間。

2 應(yīng)對(duì)措施

2.1 解決設(shè)計(jì)存在問題

設(shè)計(jì)上出現(xiàn)的問題只能利用現(xiàn)場現(xiàn)有條件來進(jìn)行增補(bǔ)改造，主要措施如下：

(1)針對(duì)缺少油泥儲(chǔ)罐的問題，根據(jù)排渣量核算，在重油罐、輕油罐旁邊廠區(qū)預(yù)留空地上建造安裝一個(gè)30m3的油泥儲(chǔ)罐，重油、輕油油渣通過管道打入儲(chǔ)罐暫存，定期將泥渣外運(yùn)。這樣保證了重油罐、輕油罐的正常運(yùn)行，有利于保證隔油池的效果；

(2)針對(duì)缺氧段污泥攪拌不起的問題，在鼓風(fēng)機(jī)出風(fēng)口，加裝空氣壓縮機(jī)，單走一條管道來給穿孔曝氣管加壓；

(3)針對(duì)甲醇水含油直接排入預(yù)曝氣池的問題，在系統(tǒng)甲醇水進(jìn)水口增設(shè)旁路管道，臨時(shí)切換含油甲醇水至事故池或者隔油池進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)入預(yù)曝氣池；

(4)針對(duì)好氧池出水不暢的問題，控制液位差在合理范圍內(nèi)改造過水管道；根據(jù)現(xiàn)場中試試驗(yàn)數(shù)據(jù)核算，本廢水處理系統(tǒng)生化段容積負(fù)荷設(shè)計(jì)偏低，建議設(shè)計(jì)容積負(fù)荷調(diào)整。

2.2 運(yùn)行管理維護(hù)

運(yùn)行前對(duì)各構(gòu)筑物內(nèi)防腐層進(jìn)行重新鋪設(shè)，確保建筑垃圾完全清理，不能滯留在構(gòu)筑物內(nèi)。控制進(jìn)水水質(zhì)水量，遇到非正常來水，先在事故池、調(diào)節(jié)池內(nèi)對(duì)廢水進(jìn)行pH調(diào)整、稀釋等操作，保證系統(tǒng)進(jìn)水的基本穩(wěn)定。篩選投加到生化段的活性污泥，確保在污泥從裝車、運(yùn)輸?shù)酵度氤伢w整個(gè)過程中嚴(yán)禁混入大塊雜質(zhì)。

定期對(duì)泵進(jìn)行檢查保養(yǎng)，對(duì)計(jì)量泵的管路進(jìn)行維護(hù)，清理加藥系統(tǒng)，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。好氧池內(nèi)大量泡沫溢出易出現(xiàn)在初期調(diào)試階段[7]，一方面是由于污泥不是處于最佳狀態(tài)，生化處理沒有充分發(fā)揮作用，另一方面是射流曝氣器的曝氣方式促使了泡沫的增多。

針對(duì)現(xiàn)場情況，在生化池上方加設(shè)消泡噴頭，投加消泡劑來對(duì)泡沫進(jìn)行暫時(shí)性的控制，然后從進(jìn)水量、曝氣量、污泥性狀等方面控制工藝運(yùn)行，并且建議在煤化工類廢水處理時(shí)，曝氣裝置盡量不要選擇使用射流曝氣。

2.3 廢水處理系統(tǒng)調(diào)試

煤化工廢水處理方面的投資一般都很大，特別是運(yùn)用魯奇工藝的企業(yè)[8]，在廢水處理上的投資費(fèi)用大約能占到環(huán)保投資總額的三分之二，除了需要解決技術(shù)方面的難題之外，還要在藥劑方面投入大量資金。當(dāng)前，只有通過尋找最優(yōu)化的工藝對(duì)廢水進(jìn)行處理，如固定化生物、吸附、高級(jí)氧化及其組合工藝等來減少對(duì)藥劑的需求量[9-10]。

針對(duì)本廢水處理系統(tǒng)，根據(jù)對(duì)現(xiàn)場情況的調(diào)查及化驗(yàn)水質(zhì)的分析，目前一級(jí)生化處理過程基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，但深度處理部分沒有起到應(yīng)有的作用，出水懸浮物及COD較高[11]，導(dǎo)致后續(xù)浸沒式超濾無法正常運(yùn)行。建議將混沉池、臭氧裂解池、消解池、曝氣生物濾池及浸沒式超濾系統(tǒng)改為P-MBR系統(tǒng)，現(xiàn)場中試試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，這樣既能保證出水效果還可節(jié)約廢水處理的成本。

國電赤峰化工有限公司在對(duì)廢水處理系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行過程中通過優(yōu)化改造，使廢水處理達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

從國內(nèi)外煤化工廢水處理要求趨勢來看，國家將會(huì)出臺(tái)更嚴(yán)格的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，提出零排放等更高的要求，因此煤化工企業(yè)應(yīng)對(duì)廢水處理充分重視。針對(duì)各個(gè)企業(yè)的實(shí)際情況，探尋出最合適的工藝組合，并且加強(qiáng)對(duì)廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行、檢修和維護(hù)管理，及時(shí)對(duì)廢水系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)確實(shí)存在先天缺陷的，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的改造。保證廢水處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，滿足國家要求。

[1]劉 冰.環(huán)境友好能否夢想成真-新型煤化工項(xiàng)目重啟調(diào)查(下)[N].中國煤炭報(bào),2013-05-17.

[2]孟冬冬.論當(dāng)代煤化工廢水處理工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2010,(4):44-45.

[3]谷立彬,姜成旭,鄭 鵬.淺談煤化工廢水處理存在的問題及對(duì)策[J].化工進(jìn)展,2012,31(增刊):258-260.

[4]張 蔚.煤氣化廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].污染防治技術(shù),2012,25(3):18-20.

[5]高延耀,顧國維.水污染控制工程(下冊)[M].北京:高等教育出版社,2005.

[6]劉惠成,張信武,陳 航.污水廠運(yùn)行管理探討[C].中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文集(上卷).北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2008.

[7]施永生,傅中見.煤加壓氣化廢水處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.

[8]Zixing Wang,Xiaochen Xu,Zheng Gong.Removal of COD phenols and ammonium from Lurgi coal gasification wastewater using A2O-MBR system[J].Journal of Hazardous Materials,2012,(235-236):78-84.

[9]李自仁,孫建軍.焦化廢水處理系統(tǒng)改造[J].鄂鋼科技,2013,(1):42-45.

[10]王艷青.煤化工廢水處理的方法分析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2012,33(16):38-39.

[11]童 莉,郭 森,周學(xué)雙.煤化工廢水零排放的制約性問題[J].化工環(huán)保,2010,30(5):371-374.