摘 要：針對煤制氣化工企業(yè)的生產(chǎn)廢水氨氮含量高的處理難點(diǎn)，設(shè)計采用以SBR+BAF組合工藝為核心的廢水處理技術(shù)，該技術(shù)處理效果較好，出水CODcr質(zhì)量濃度低于50mg/L，氨氮質(zhì)量濃度低于5mg/L，總懸浮物SS質(zhì)量濃度低于60mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978-1996一級排放標(biāo)準(zhǔn)，工藝運(yùn)行穩(wěn)定可靠，運(yùn)行靈活，設(shè)備簡單易于操控，可在煤氣化廢水處理工程中推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤氣化生產(chǎn)廢水;SBR+BAF組合工藝;應(yīng)用

0 引言

目前，我國約四分之三的能源消耗仍是以煤為主，而煤制氣化工企業(yè)的生產(chǎn)廢水是一種典型的高濃度、高污染、有毒、難降解的有機(jī)工業(yè)廢水，使用單一傳統(tǒng)的處理工藝難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，為了產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、改善水質(zhì)質(zhì)量，開發(fā)高效可靠的廢水零排放處理工藝至關(guān)重要。

以某化工企業(yè)為例，該企業(yè)設(shè)計采用序批式活性污泥法（SBR）+曝氣生物濾池（BAF）組合工藝去除以德士古加壓水煤漿氣化工藝技術(shù)制取合成氣過程中所產(chǎn)生的含有高含量CODcr、氨氮等污染物的廢水，出水的CODcr濃度低于50 mg/L，氨氮濃度低于5mg/L，總懸浮物SS小于60 mg/L，符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978-1996一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 設(shè)計規(guī)模及水質(zhì)

1.1 設(shè)計規(guī)模

污水主要是來自煤氣化過程洗滌、冷凝、分餾工段等階段的生產(chǎn)廢水及辦公區(qū)、生活區(qū)污水，總水量為60.3m3/h，結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮，確定設(shè)計處理能力為70m3/h。

1.2 設(shè)計水質(zhì)

當(dāng)污水處理系統(tǒng)進(jìn)水氨氮的濃度超過500mg/L時SBR池中的細(xì)菌活性會受到一定程度的抑制，進(jìn)而影響到SBR池的處理能力;而當(dāng)進(jìn)水的氨氮濃度低于300mg/L時，SBR池中細(xì)菌的活性較強(qiáng)，此時SBR池處理能力處于較為理想的狀態(tài);進(jìn)、出水水質(zhì)如表1。

2 工藝設(shè)計

2.1 工藝選擇

目前使用最廣泛的處理高氨氮廢水技術(shù)是生物處理法，工藝原理均是基于特定微生物的好氧、厭氧、硝化、反硝化等反應(yīng)達(dá)到凈化污水中高氨氮的目的。

本項(xiàng)目設(shè)計采用SBR+BAF組合工藝處理煤氣化廢水，通過SBR池與BAF池串聯(lián)方式進(jìn)行兩級生化處理，達(dá)到雙重脫氮的功效，有效去除煤氣化廢水中的污染物，保證出水水質(zhì)符合排放要求，該方法耗能低、效果好、運(yùn)行靈活、且不會造成水體的二次污染。

2.2 工藝原理

2.2.1 序批式活性污泥法（SBR工藝）

在SBR池中的綜合污水，通過好氧和厭氧各階段交替反應(yīng)過程，形成容易降解有機(jī)物的異養(yǎng)型菌群、反硝化菌群及進(jìn)行硝化反應(yīng)的自養(yǎng)型硝化菌群等多種菌體共存的微生物體系，在不同階段，通過外部條件的控制使其交替處于好氧和厭氧的環(huán)境條件中，有機(jī)物濃度高與低的條件下，分別發(fā)生不同的化學(xué)作用，某些菌種成為相對主導(dǎo)菌種，在交替變化過程中，達(dá)到去除其適應(yīng)的有害物質(zhì)，反應(yīng)如下：

2.2.1.1 好氧

有機(jī)物分解反應(yīng)過程：

BOD+O2→C5H7NO2+H2O

硝化反應(yīng)過程：

第一步（亞硝化細(xì)菌）：

NH3+O2→NO2-+H++H2O

第二步（硝化細(xì)菌）：

NO2-+O2→NO3-

2.2.1.2 厭氧反硝化過程

硝酸鹽還原過程：

NO3-+5H+→N2+H2O+OH-

NO2-+3H+→N2+H2O+OH-

即：NO3-→NO2-→NO→N2O→N2

2.2.2 曝氣生物濾池（BAF工藝）

BAF池是將濾池及生物曝氣池結(jié)合在一起的一種生物反應(yīng)池，反應(yīng)池填充了接種特定工程菌的生物濾料層，進(jìn)水的懸浮物被小粒徑的濾料層截留，污水中的污染物被附著在生物濾料上的生物膜上進(jìn)行吸附、氧化分解、硝化、厭氧反硝化等反應(yīng)后得到分解、代謝，產(chǎn)生的淤泥和懸浮物，通過反沖排洗排放出去，最終出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計要求。

2.3 工藝流程

本項(xiàng)目選用的工藝流程如圖1所示。

污水進(jìn)行水質(zhì)調(diào)節(jié)后進(jìn)入SBR反應(yīng)池，SBR反應(yīng)池每天工作4個周期，一個工作周期為6h：進(jìn)水2h的同時，藥品投加計量泵的加藥管與污水提升泵出水管相連，隨進(jìn)水過程投加磷營養(yǎng)鹽和堿液，確保微生物營養(yǎng)充足及pH值穩(wěn)定;反應(yīng)3h（包括進(jìn)水的2h），反應(yīng)主要是耗氧硝化和厭氧反硝化過程：在曝氣耗氧硝化階段，鼓風(fēng)機(jī)啟動，向水體中補(bǔ)充充足的氧氣，污水中的有機(jī)物、氨氮等污染物在好氧微生物的作用下進(jìn)行硝化反應(yīng)，生成H2O、硝酸鹽（NO3-），然后進(jìn)入攪拌厭氧反硝化階段，向水體中加入適量甲醇，保證碳源的充足，水中的硝酸鹽（NO3-）在厭氧細(xì)菌的作用下進(jìn)行反硝化反應(yīng)，硝酸鹽（NO3-）還原為N2從水中溢出，兩過程交替進(jìn)行;反應(yīng)結(jié)束后在反應(yīng)池內(nèi)沉淀、排水共3h，排水的同時污泥排放泵工作，將SBR池中剩余活性污泥和灰渣送至污泥處理系統(tǒng)。

SBR池出水進(jìn)入BAF池由下至上通過接種特定工程菌的生物填料床，池底布置有曝氣管，為生物濾料上的好氧菌提供充足的氧氣，污水中的污染物在生物膜上微生物作用下得到降解，出水進(jìn)入隔油池，通過隔油池的外排管道排放至回用水站，出水管路設(shè)有在線分析儀表，對出水的CODcr、氨氮濃度進(jìn)行自動分析，若監(jiān)測到出水水質(zhì)達(dá)不到要求值則將污水泵送至事故池;為保證生產(chǎn)的連續(xù)性，反應(yīng)池中布置有反沖洗系統(tǒng)，池底是反沖洗進(jìn)氣管和反沖洗進(jìn)水管，池頂是反沖洗排水管，將污染物降解后產(chǎn)生的污泥及填料床截留的懸浮物反沖洗排放至反沖排水池，通過反沖排水泵送回SBR污水調(diào)節(jié)池。

3 主要構(gòu)筑物及配套設(shè)備

SBR池3座，長度為23m，寬度為16m，深度為5m，單池有效容積1840m3，每池每個循環(huán)處理能力為140m3，每個循環(huán)6h;配套3臺污水循環(huán)泵、3臺鼓風(fēng)機(jī)、3臺旋轉(zhuǎn)式潷水器、1臺污泥壓濾機(jī)，循環(huán)泵每小時處理流量為360m3、鼓風(fēng)機(jī)最大風(fēng)量為6300 m3/h、潷水器最大流量為200 m3/h、壓濾機(jī)污泥處理量為每小時11-20m3，配套給藥系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)。

BAF池3座，單池尺寸長×寬×高=19.8×m7.1m×6.0m，

每個單池內(nèi)有接種了特定工程菌的填料床，單池設(shè)計處理能力為100m3/h，濾池總高度為6m;每個單池布置5臺蝶式射流曝氣器，配套有自動化反沖洗系統(tǒng)，反沖洗進(jìn)水管、進(jìn)氣管及曝氣器支座固定于反應(yīng)池底部，反沖洗排水管位于池頂。

4 運(yùn)行效果分析

SBR+BAF組合工藝體現(xiàn)出良好處理能力，出水CODcr質(zhì)量濃度在50mg/L以下，去除率基本可以保證在92%以上，出水NH3-N質(zhì)量濃度在5mg/L以下，去除率可以保證在98%以上，達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2所示。

5 影響污水去除率的因素

SBR+BAF組合工藝在處理煤氣化廢水時，若溫度、pH值等因素把控不好，會導(dǎo)致處理效率降低，達(dá)不到設(shè)計要求。

5.1 溫度

SBR+BAF組合工藝是生化處理工藝，在溫度為25～ 45℃時池中微生物能大量增殖，處理能力處于良好狀態(tài)，若溫度過低則會抑制微生物的增殖，溫度過高則不止會抑制增殖還會有可能使微生物失活，對處理效果大大的不利。

5.2 pH值

凈化污水的重要關(guān)鍵是反應(yīng)池中生長的特定微生物，而其最佳生長環(huán)境的pH值是6～9，pH值過高或過低均會影響微生物的活性，SBR+BAF組合工藝對污水的處理效率則會降低。

5.3 DO值

SBR反應(yīng)池中硝化過程是耗氧過程，硝化反應(yīng)所需DO值為2～4 mg/L，若DO值長時間都處于較低值時，硝化反應(yīng)受影響，導(dǎo)致氨氮去除率降低。

5.4 碳源

SBR池的厭氧反硝化過程中，選擇投放甲醇作為外部碳源時，反硝化反應(yīng)時的速率比使用葡萄糖作為碳源時更快速且費(fèi)用較低、反應(yīng)降解的污泥產(chǎn)量小[1];而合適的碳源投放量也能提高運(yùn)行效率，碳源投加不足時，厭氧反硝化進(jìn)程受影響，會存在亞硝酸鹽積累的現(xiàn)象，導(dǎo)致總氮濃度超標(biāo)，碳源投加過量時，則出水COD會增加。

5.5 反沖排泥

BAF池運(yùn)行的過程中，需定期進(jìn)行反沖排泥，否則隨著時間的推移生物膜會不斷增殖而逐漸增厚，使廢水中的雜質(zhì)和濾料中截留的懸浮物SS不斷累積，最終導(dǎo)致曝氣、布水系統(tǒng)的堵塞，影響裝置正常運(yùn)行，使系統(tǒng)的脫氮效能大幅度降低。

6 結(jié)論

SBR+BAF組合工藝作為煤氣化廢水生化處理單元，具有運(yùn)行效果穩(wěn)定、處理效率高、設(shè)備構(gòu)造簡單、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)，出水水質(zhì)能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978-1996一級排放標(biāo)準(zhǔn)，且處理出水又為回用水裝置提供穩(wěn)定可靠的原料水，達(dá)到了綠色環(huán)保、節(jié)水減排的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]簡耀先，何慧，李嬌.SBR工藝除總氮總結(jié)[J].氮肥技術(shù)， 2019，40（3）：46-48.

作者簡介：

林蝶夢（1991- ），女，壯族，本科學(xué)士學(xué)歷，助理工程師，研究方向：應(yīng)用化學(xué)。