張雷 郭二民 任曉杰 趙嬙 黃文濤

BioDopp污水處理工藝應(yīng)用

張雷 郭二民 任曉杰 趙嬙 黃文濤

BioDopp工藝利用空氣提推混合液作為介質(zhì)，實現(xiàn)回流及推流。通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)污泥篩選和固液兩相分離，各處理單元有機結(jié)合，節(jié)省占地面積40%以上。工程實踐證明，采用BioDopp工藝處理碎煤加壓氣化廢水，在DO＜0.3mg/L的條件下，實現(xiàn)了對CODCr平均98.5%的去除率，對NH3-N 99.6%的去除率，當進水總酚平均濃度為927.3mg/L時，出水總酚＜0.51mg/L。

BioDopp；高回流比；含酚廢水；SBR

碎煤加壓固定床氣化爐能夠在2.5～3.2 MPa下，利用蒸汽和氧使3～50 mm次煙煤或褐煤氣化，解決劣質(zhì)煤的利用問題，是目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的氣化工藝[1-2]。但氣化爐產(chǎn)生的廢水含有大量的酚類物質(zhì)，造成的環(huán)境污染日益嚴重。酚類物質(zhì)中含有的碳源是微生物代謝生長過程中所需要的必要營養(yǎng)成分，使得酚具有可生化性。當酚濃度在50～500 mg/L時，可以通過微生物進行生化處理，但當酚類物質(zhì)濃度＞500 mg/L時，處理效果不佳[3-4]。BioDopp工藝是一種以氣提作為推流動力的工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)低能耗的高回流比，通過污泥篩選實現(xiàn)高污泥濃度，在同一池體中實現(xiàn)對難降解有機物的氧化去除和同步脫氮。

處理工藝工程概況

由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計和獨特的工藝控制參數(shù)，BioDopp工藝對于碎煤加壓氣化廢水具有良好的處理效果，本文以河南某氣化廠為研究案例。

工藝流程

河南某氣化廠以劣質(zhì)褐煤為原料，采用碎煤加壓固定床氣化工藝進行氣化生產(chǎn)[5]，原廢水處理系統(tǒng)以SBR工藝為主體，共5套，工藝流程復(fù)雜冗長，具體流程依次為水解酸化池、酸化罐、SBR、接觸氧化、沉淀、氣浮、加藥脫色排水。

為加強節(jié)能減排，該氣化廠對其中的一套SBR系統(tǒng)進行改造，由于受場地限制，無法增添新構(gòu)筑物，只能在原有池體內(nèi)進行整改，通過工藝比選最終采用了BioDopp工藝。改造后的工藝流程如圖1所示。

設(shè)計水質(zhì)及參數(shù)

BioDopp池設(shè)計的進出水水質(zhì)如表1所示。

BioDopp池從進水端到出水端分為氣提區(qū)、曝氣區(qū)、污泥篩選區(qū)及混凝沉淀區(qū)。整個工藝通過氣提實現(xiàn)推流及高回流比，并為污泥篩選提供動力。各區(qū)容積分別為氣提區(qū)4.5 m×1 m×6.5 m、曝氣區(qū)55.5 m×11.5 m×6.5 m、污泥篩選區(qū)23.5 m×2.5 m×6.5 m、混凝沉淀區(qū)32 m×2.5 m×6.5 m。原有SBR和BioDopp池參數(shù)對比如表2所示。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)

圖1 改造后廢水處理工藝流程圖

表2 參數(shù)對照表

處理工藝運行效果

生化池改造工程進入進水調(diào)試階段后，在BioDopp生物池接種來自廠區(qū)SBR沉淀階段的污泥，接種后池內(nèi)污泥濃度為2 g/L，經(jīng)過3天悶曝后開始小負荷連續(xù)進水。在連續(xù)進水期間，控制DO由1.5 mg/L逐漸減小到0.3 mg/L，經(jīng)過2個月連續(xù)培養(yǎng)馴化，污泥濃度由2 g/L增加到8 g/L，SVI為95，污泥色澤發(fā)暗且較密實。當進水CODCr為4 500 mg/L時，出水最低CODCr為68 mg/L， 標志污泥馴化培養(yǎng)成功。碎煤加壓氣化廢水處理的最大難點在于去除總酚，而BioDopp工藝的高回流比降低了酚類對微生物的抑制，使其去除率達99.9%。

CODCr去除效果

BioDopp工藝溶解氧濃度控制在0.05～0.3 mg/L，使得污泥生長緩慢，進而積累了大量特種微生物，對于難降解的有機物具有較好的去除能力。同時由于污泥濃度控制在8 g/L左右，且較為細碎，其微生物單體在微觀上對于有機物的吸收和利用更為徹底。在穩(wěn)定運行的30d內(nèi)，進水CODCr在3 921～5 156 mg/L之間，均值4 590 mg/L，波動較大。BioDopp工藝對碎煤加壓氣化廢水CODCr實現(xiàn)了98.5%的高去除率，出水CODCr保持在55.38～82.18 mg/L，均值68.22 mg/L，較為平穩(wěn)，而SBR工藝出水CODCr在300～500 mg/L變動，波動較大。BioDopp工藝近60倍的高回流比極大降低了污染物對于微生物的抑制，提高了微生物活性。

酚類去除效果

在穩(wěn)定運行期間，進水總酚濃度為797～1 109 mg/L，平均927.3 mg/L。BioDopp工藝出水總酚濃度為0.12～0.51 mg/L，平均為0.27 mg/L，平均去除率為99.9%。在進水水質(zhì)、水量相同的條件下，SBR工藝出水總酚濃度為61～92 mg/L，平均為75.66 mg/L，去除率為91.84%。從出水情況分析，BioDopp生化系統(tǒng)相比于SBR工藝對總酚具有更理想的去除效果。

>>由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計和獨特的工藝控制參數(shù)，BioDopp工藝對于碎煤加壓氣化廢水具有良好的處理效果。

在進水酚類污染物濃度遠超出SBR法處理酚類污染物500 mg/L上限的情況下[6-7]， BioDopp生化系統(tǒng)之所以對總酚具有更理想的去除效果，主要有以下兩方面原因：第一，BioDopp生物反應(yīng)器采用60倍左右（折算）的高回流比，使得反應(yīng)器進水總酚濃度在回流稀釋后遠低于SBR所能承受的處理上限，為微生物生長創(chuàng)造了良好條件，更利于處理高濃度酚類物質(zhì)；第二，BioDopp生化反應(yīng)器內(nèi)不超過0.3 mg/L的低溶解氧，可防止苯酚被氧化成更高生物毒性、更穩(wěn)定的醌類物質(zhì)。SBR工藝出水總酚濃度均值達到75.66 mg/L，占出水CODCr的50%左右，也是SBR工藝出水CODCr過高的直接原因。

NH3-N去除效果

穩(wěn)定運行期間，BioDopp工藝進水NH3-N濃度在107～192 mg/L范圍內(nèi)變動，出水NH3-N濃度在0～2.5 mg/L范圍內(nèi)變動，均值0.51 mg/L。在相同進水條件下，SBR工藝對NH3-N也有較高去除效果，出水NH3-N在0～5.34 mg/L范圍內(nèi)變動，均值1.31 mg/L。BioDopp工藝由于高回流比及高污泥濃度，在低溶解氧條件下為硝化細菌創(chuàng)造了穩(wěn)定的生長環(huán)境，同時由于污泥細碎密實，為硝化細菌提供了相對的富氧狀態(tài)。在污泥篩選區(qū)的截留作用下，硝化細菌大量累積，因此實現(xiàn)了對NH3-N的99.6%的去除率。

色度去除效果

碎煤加壓氣化廢水中的顯色物質(zhì)絕大部分為酚類物質(zhì)的衍生物，BioDopp工藝控制低溶解氧、高污泥濃度、高回流比及高污泥齡，積累了大量特種微生物，使得其對于酚類物質(zhì)的去除率達99.9%，出水酚類物質(zhì)濃度在0.5 mg/L以下，從根源上去除了顯色物質(zhì)，使BioDopp工藝的出水色度在30以下。同比SBR工藝，由于其總酚濃度較高，出水均值達75.66 mg/L，其色度一般在64～128。

處理工藝優(yōu)勢分析

綜上分析可知，采用BioDopp為主體的工藝處理碎煤加壓氣化廢水具有一系列的工藝優(yōu)勢，具體表現(xiàn)如下：

首先，對CODCr和NH3-N具有較好的去除效果，平均去除率達98.5%和99.6%，通過高污泥濃度和高回流比，使得系統(tǒng)具有較好的抗沖擊能力。

其次，對總酚具有較好的去除能力，平均出水總酚濃度為0.27 mg/L，通過低溶解氧、高污泥齡及特殊污泥篩選結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)截留了特種微生物，提高了系統(tǒng)對酚類物質(zhì)的去除能力，解決了高酚碎煤加壓氣化廢水的處理難題。

再次，對碎煤加壓氣化廢水色度有較好去除能力，從根源上去除了顯色物質(zhì)，解決了碎煤加壓氣化廢水的脫色難題。

最后，節(jié)約了63%的運行成本。以BioDopp為主體的工藝處理碎煤加壓氣化廢水，運行費用為3.06元/t，而以SBR為主體的工藝運行費用為8.3元/t。同時，由于采用BioDopp為主體的處理工藝，其出水達到了直接排放標準，省去了原有的接觸氧化和沉淀脫色等后續(xù)工藝，節(jié)省占地面積約40%。

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2014-09-03

郭二民，北京中環(huán)格億技術(shù)咨詢有限公司高級工程師；張雷、趙嬙、黃文濤，北京博匯特環(huán)?？萍加邢薰?；任曉杰，河南省煤氣（集團）有限責任公司。