孫威(陜煤集團榆林化學有限責任公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

我國為人口大國，人均水資源非常有限。基于地理視角下，我國北方較為缺水，而南方多水。近年來，我國北方地區(qū)積極推進經濟發(fā)展，隨之帶來的生態(tài)破壞、土地沙化等情況非常嚴重，更是加劇了部分地區(qū)降水問題，直接影響到了黃河等流域的年來水量。煤化工本身又是一個高耗水行業(yè)，按照1 t煤制烯烴產品計算，最少也要耗費22 t水，最多會達到45 t。此種情況下，有必要深入分析地區(qū)情況，從實際需求和要求出發(fā)積極推進煤化工項目，進而逐步實現(xiàn)水資源的綜合開發(fā)利用，強化煤化工污水處理效果，助力企業(yè)發(fā)展。

1 煤化工污水來源及污水特點分析

在本次研究中，以某市煤化工企業(yè)為研究對象，該企業(yè)年產50萬噸甲醇項目，在整個生產過程中，主要運用的工藝技術涉及到了低壓甲醇合成、殼牌粉煤氣化、三塔精餾。具體分析其生產工藝過程中可知：通過原料煤制成粉并干燥處理后，在氣化爐的作用下和相應的氣化劑，如：氧氣、水蒸氣，通過反應后，最終生成粗煤氣(CO、H2)，在此基礎上，通過降溫、除塵處理后，變換CO，并將原料氣中CO和H2按照1∶2的比例調節(jié)[1]。變換后，需要使用低溫甲醇洗滌，去除原料氣中的硫化物以及多余的CO2，最終得到純凈的合成氣CO和H2，對合成氣實施壓縮，保證基本條件達到8.0 MPa壓力、225 ℃，進而在銅催化劑存在下實現(xiàn)甲醇的合成。而后通過冷凝制成粗甲醇，再通過精餾去除高、低沸點雜質，得到最終產品精甲醇。

綜合分析上述過程不難得出，煤化工污水主要源自水煤漿氣化、粗煤氣凈化，以及最后產品合成階段。進一步分析煤化工廢水污染物，主要包含了氨氮化合物、氰、酚，還有一些芳香烴類物質。若是這類污水不及時處理，不僅會污染水資源，同時也會對周邊居民健康生活帶去一定影響。因此煤化工企業(yè)必須高度重視煤化工廢水的處理，確保排出的廢水不會對環(huán)境造成污染[2]。

2 SBR+CASS工藝及其流程

2.1 實施方案

SBR工藝，主要指的就是在同一反應池內，依照一定的時間順序，經過進水、曝氣、沉淀、排水、待機這幾個基本工序，形成的一種活性污泥污水處理方法，該方法的應用特點就是間歇式活性污泥，屬于不連續(xù)曝氣，促使活性污泥污水處理技術發(fā)揮作用。從其實踐應用情況看，其在整個運行過程中，呈現(xiàn)出有序性，同時是間歇性的操作[3]。在整個SBR技術實施過程中，SBR反應池發(fā)揮著非常關鍵的作用，除了可以實現(xiàn)池集均化、初沉之外，還具備生物降解、二沉等功能，完成一系列操作后，可以保證沒有污泥回流到系統(tǒng)內。此類工藝非常適用于間歇排放、流量變化差異大的情況。實施上，分析工業(yè)污水排放實際情況可知，一般情況下，都是連續(xù)排放，并且污水流量整體波動較大，而引入SBR反應池后，由于屬于兩個甚至多個反應池，相互并聯(lián)運行，可以實現(xiàn)連續(xù)排污的目的?？傊琒BR工藝對中小型水量的處理，可達到較為明顯的效果。

而CASS工藝，即周期循環(huán)活性污泥法，是建立在SBR工藝基礎上發(fā)展而來，其特點為生物選擇器放置在SBR池內進水端，目的就是實現(xiàn)連續(xù)進水，間歇排水。該工藝的應用工藝流程簡單、投資較低、占地面積小，運行過程的生化反應推動力大、沉淀效果好、運行靈活，系統(tǒng)的抗沖擊能力強、不易發(fā)生污泥膨脹。

2.2 工藝流程

本文研究的污水處理站日處理能力為2 400 t，主要引入了SBR工藝。在具體實踐操作過程中，集水池會收到經由管道送入的煤氣化污水、甲醇污水，這些污水需要通過相應的監(jiān)測，而后根據(jù)水質具體情況，直接泵入pH調節(jié)池調節(jié)水質、水量，在此基礎上，再進入到破氰池、絮凝池、沉淀池，最終進入均質池。在均質池內，既有生活污水，也有經預處理后的污水，該類污水在該池混合后進入水解酸化池進行水解酸化，在實際處理過程中，主要就是分解處理大分子有機物，目的在于進一步助力好氧生物處理。通過水解酸化后的廢水會直接泵入SBR池，完成好氧處理并去除過多的COD、氨氮，判斷其是否達到排放指標，還需要經過監(jiān)測池，確保各項數(shù)據(jù)經監(jiān)測達標后，方可排入到區(qū)域污水處理廠。

本文研究的區(qū)域污水處理廠日處理能力為15 000 t，其中處理工業(yè)污水、城鎮(zhèn)生活污水分別為3 000 t、12 000 t。該廠主要運用循環(huán)式活性污泥法工藝，即CASS工藝。在機械格柵作用下，來自污水處理站的工業(yè)污水、城鎮(zhèn)生活污水會先進行纖維、雜物處理，而后直接流入沉砂池，在此通過漩流攪拌后進入CASS池。由于CASS池分為生物選擇區(qū)、主反應區(qū)，不同區(qū)域對應的功能和效果不同，其中生物選擇區(qū)主要的作用就是對污水進行均質、均量處理，分解成小分子物質，確保多余的COD可以去除。而主反應區(qū)，則主要是利用好氧曝氣，去除多余的COD、氨氮，通過處理并達標的廢水，會在紫外線消毒池完成消毒，最終實現(xiàn)達標排放。

3 應用SBR+CASS工藝的實際效果分析

3.1 達到相關水質要求

在本文研究中針對的規(guī)模為，工業(yè)污水約1 400 t/d，污水處理廠設計負荷15 000 t/d、污水處理站設計負荷2 400 t/d。整個項目所需的污水處理設施可以滿足實際需求，部分出水水質如表1所示。

表1 部分出水水質

3.2 實現(xiàn)穩(wěn)定出水

從污水站實施SBR工藝實踐效果看，在反應器SBR池的作用下不僅可以實現(xiàn)對有機物的降解，也能夠完成混合液沉淀，并不需要設置二沉池，具有較高的耐沖擊性，也具有較強的負荷能力。與此同時，對于有毒、高濃度有機廢水的處理，也可發(fā)揮出較強的處理能力。所以在應用實踐中，不易產生污泥膨脹的情況，出水水質整體較為穩(wěn)定，這一點非常適用于煤化工工業(yè)等污水水質、水量變化波動大的用戶需求。除此之外，該污水處理廠在SBR工藝基礎上，引入了CASS工藝，將主反應區(qū)的污泥回流到生物選擇區(qū)，可通過在反應器前端設置生物選擇區(qū)的方式，借助活性污泥的快速吸附作用，很快的去除溶解性有機物生物，脫氮除磷的效果非常顯著。

3.3 自動化操作運行簡便

通過上文對SBR及CASS工藝活性污泥處理系統(tǒng)工藝流程的分析可知，與以往氧化溝活性污泥處理工藝對比，整個工藝流程非常簡單，由于模塊式布置方式，所以整個占地面積較小，有助于后續(xù)進行系統(tǒng)改造、擴建。在SBR+CASS工藝系統(tǒng)實際應用中，并不需要單獨設計大型刮泥設備、大量攪拌設備，設備耗電量較低。更為重要的是，該系統(tǒng)應用了諸多自控儀表，如：DO表、ORP表、電動閥、液位計，還有可編程序控制器等，在這些設施設備作用下，實現(xiàn)了自動化操作和管理。這對于煤化工企業(yè)而言，提高了設備可靠性，降低了人力成本，減輕了操作人員的工作強度。但由于該自控系統(tǒng)本身較為復雜，所以會增加一定的設備維修、折舊費用。

4 煤化工污水處理工藝的改進措施

4.1 科學調配SBR池碳氮比

分析工業(yè)污水成分可知，其中T-N含量較多，所以導致GODS /T-N值較低，在實際運行過程中，尤其是反硝化環(huán)節(jié)，容易發(fā)生SBR池碳源不足的情況，進而直接影響到脫氮效果。針對此種情況，可以將一些優(yōu)質碳源加入到SBR池中，比如甲醇、葡萄糖等，此外，也可以加入一定量的市政污水，主要目的就是保證GODS/T-N值大于30。

4.2 合理把控SBR池進水溫度

正常情況下，20～35 ℃是活性污泥中微生物最適宜的溫度，若是溫度大于35 ℃，則污泥活性會下降，若是溫度超過45 ℃，則絕大部分微生物會逐漸失去活性而死亡。而煤化工企業(yè)產生的工業(yè)污水，其溫度一般在40 ℃左右，若是特殊條件，水溫會持續(xù)升高。此種情況下，應當重點關注系統(tǒng)進水時的來水水溫，若是水溫較高應當分開進水，若是特殊情況，可以適當?shù)募哟髲S區(qū)生活污水流量來達到降溫的效果。

4.3 借助微量元素保證活性污泥活性

由于工業(yè)污水營養(yǎng)元素非常單一，會對活性污泥中微生物正常新陳代謝產生一定阻礙，進而影響到污泥增長速度，因此，可以定期將一些微量元素投入到SBR池內，如鈣、鐵、磷、鎂、硫等，借助這些微量元素的作用促使活性污泥保持活性，正常情況下，SBR工藝SV30需要把控在30%～40%范圍內，而MLSS則需要控制在3 000～5 000 mg/L范圍內，過低、過高都會影響到處理效率。

4.4 合理控制污水進水比例

在向CASS池進水時，應當將工業(yè)污水和市政污水水流量控制在1∶5。絕對不能一次性地將大量工業(yè)污水進入到系統(tǒng)中，必然造成高濃度工業(yè)污水負荷沖擊，進而引發(fā)CASS池污泥上浮的情況，從而導致污泥中毒死亡，破壞水質。

4.5 科學調節(jié)曝氣強度

分析活性污泥快速增長過程，不難發(fā)現(xiàn)，需要較多的溶解氧作為支持，不同部位，其溶解氧濃度不一。其中曝氣池進口處溶解氧濃度，至少要達到1 mg/L，而出口處溶解氧濃度至少達到2 mg/L，需要注意的是，不能長時間大于4 mg/L，不然會造成有機物分解過快，致使微生物缺乏營養(yǎng)，造成活性污泥發(fā)生老化，最終導致整體結構非常松散，出水SS升高。

4.6 定期進行CASS池排泥

在CASS池內微生物，既有不斷新生的細胞，也有部分發(fā)生了老化，若是過多老化會直接影響到污泥活性。因此，為了保證CASS池內污泥活性，應當保證每天排出一定數(shù)量的污泥，促使污泥齡在合理范圍內。

5 結語

文章對SBR+CASS工藝流程以及應用效果進行分析。SBR+CASS污水處理工藝，不僅應用流程非常簡單、占地面積小處理效果較好，同時，還可以實現(xiàn)自動化運行，在實際操作中較為便利，值得推廣、應用。