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        生物流化床A/O技術(shù)在煤制乙二醇污水處理中的探究

        2022-07-08 03:28:10韓風(fēng)雷
        河南化工 2022年6期
        關(guān)鍵詞:煤制乙二醇流化床

        韓風(fēng)雷

        (中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司 , 河南 開封 475002)

        傳統(tǒng)污水處理技術(shù)極容易造成周圍大氣污染,必須要進(jìn)行密閉氣體處理,曝氣池占地面積大,氣液比高達(dá)40,成本高,容易污染。新型A/O工藝污水處理工藝,是使用多級強(qiáng)化的氣-液-固三相流化床,使污水處理達(dá)到裝置化、密閉化,能夠去除廢水中的COD、氨氮、氮、磷等多種污染物。生物流化床A/O技術(shù)流程工藝短,塔式鋼制反應(yīng)器占地面積比原來的生化池少一半左右,設(shè)置內(nèi)部導(dǎo)流筒裝置減少氣體用量,廢氣排放量只占過去的30%,杜絕源頭構(gòu)筑物滲漏導(dǎo)致的環(huán)境污染。

        生物流化床A/O反應(yīng)裝置是活性污泥和生物膜的合體,它以石英砂、顆粒炭、煙道灰等生物膜為載體,表面生物膜的活性污泥濃度達(dá)到40.1~50.1 g/L。

        流化床反應(yīng)裝置具有高濃度微生物、容積和污泥高負(fù)荷、污水處理效果好等明顯特征。氣升式流化床包括好氧和缺氧兩個(gè)區(qū)域,污水脫氮能力達(dá)到90%以上,這種流化床能很好地去除COD,污泥剩余率只有10%。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 工藝流程

        煤制乙二醇污水經(jīng)調(diào)節(jié)池進(jìn)入配水池,經(jīng)進(jìn)料泵進(jìn)入缺氧反應(yīng)器進(jìn)行硝化反應(yīng),然后進(jìn)入好氧反應(yīng)器進(jìn)行二次硝化反應(yīng),再進(jìn)入沉降罐做固液分離,頂端上清液是處理的流出水,底部污泥分為回流和排放污泥;回流后的污泥進(jìn)行再次處置,剩余污泥則進(jìn)行排放[1]。煤制乙二醇污水通過溫控儀匯入缺氧床實(shí)現(xiàn)缺氧反應(yīng),把加藥罐中配好的溶液注入缺氧床。煤制乙二醇污水pH值是2.1~3.1,需要加強(qiáng)堿把pH值調(diào)到6.1~7.1。加入甲醇和碳酸鈉進(jìn)行兩次硝化反應(yīng)即缺氧和好氧硝化反應(yīng)。一級缺氧床進(jìn)行硝化反應(yīng)后除去COD、總氮(TN),然后進(jìn)入好氧床進(jìn)行二次硝化反應(yīng),底端混合水一部分在缺氧床中,完成硝化、反硝化反應(yīng)。一級好氧床溢流水進(jìn)沉降罐,實(shí)現(xiàn)泥水分離的目的,底端泥水混合物補(bǔ)充活性污泥。沉降罐的頂端溢流到二級缺氧床生化后進(jìn)入沉降罐,達(dá)到分離泥水后上清液進(jìn)入到下一程序。好氧床底端把活性好的污泥回流到缺氧床進(jìn)行二次生化反應(yīng)除去廢水中的COD和TN[2]。

        1.2 總氮去除

        實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程36天,每隔2~3天對進(jìn)出水TN數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)記錄。第一階段是20天,實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)水按5∶1比例對煤氣化和乙二醇廢水進(jìn)行混合,進(jìn)水總氮值較高,出水總氮值也相應(yīng)增高,TN高于200 mg/L,污水處理效果不好。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)調(diào)整到煤氣化和乙二醇廢水按10∶1配比,讓混合水近似生產(chǎn)進(jìn)水的排放值,控制系統(tǒng)的pH值、DO等參數(shù)的實(shí)際數(shù)值,達(dá)到一定條件進(jìn)行反硝化反應(yīng),使總氮去除率提高。經(jīng)過16天運(yùn)行總氮的去除率達(dá)到78.1%。進(jìn)水TN和出水TN平均數(shù)值為是224.1 mg/L和50.1 mg/L[3]。

        煤化工廠總排水指標(biāo)要求COD<80 mg/L,TN<35 mg/L;為實(shí)現(xiàn)水質(zhì)指標(biāo)需要混合煤氣化與合成氣制乙二醇廢水,把混合氨污水、生活污水等進(jìn)行合成。實(shí)踐證明,混合的污水可以達(dá)到國家排放需求。

        2 生物流化床因素

        煤制乙二醇污水中含有較多煤灰,兩級流化床的第一級是混合均質(zhì)罐,除去污水中的混合廢水懸浮物,使用一級裝置對煤制乙二醇廢水進(jìn)行處理。

        2.1 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)和污泥

        實(shí)驗(yàn)污水是煤化工廠中的煤氣化廢水和合成氣制乙二醇廢水混合物,它們的實(shí)際比是10∶1,能夠人為進(jìn)行調(diào)節(jié)。污水水質(zhì)分析見表1。

        表1 污水水質(zhì)分析

        表1煤制乙二醇污水中的COD值高,氨氮值低,含有硝基氮,總氮高,在缺氧床反硝化來除去總氮。生化性好,能直接處理生化。

        2.2 分析辦法

        水質(zhì)分析項(xiàng)目依靠pH值、COD、氨氮和總氮的分析結(jié)果,在現(xiàn)場采樣進(jìn)行詳細(xì)分析。實(shí)驗(yàn)過程中包含兩個(gè)階段即間歇培養(yǎng)、連續(xù)馴化階段,載體掛膜期間采用間歇進(jìn)水,第一階段完成掛膜需要20天。載體表面出現(xiàn)一層均勻的薄膜,取樣鏡檢發(fā)現(xiàn)膜上微生物種類很多,顯示已完成第一階段的載體掛膜[4]。實(shí)驗(yàn)證明:進(jìn)水COD濃度在1 310~2 501 mg/L,停留時(shí)間3.6~5.7 h,COD去除率68.5%~75.5%,流化床反應(yīng)器的容積負(fù)荷在6.4~7.3 kgCOD/(m3·h)。

        2.3 溫度對生化效果影響

        按照A/O反應(yīng)器進(jìn)水pH值是7.1~8.6,時(shí)間是12 h的條件下,觀測溫度對A/O反應(yīng)器COD、NH3-N的去除效果(如圖1~2)。

        圖1 溫度對COD去除效果

        圖1~2可知,溫度比25.5 ℃低或比36.5 ℃高時(shí),廢水COD、NH3-N去除率是先隨著溫度的升高上升,再隨溫度的上升而下降。因大部分微生物因溫度下降而活性下降,微生物活性在低溫時(shí),隨溫度上升增加,溫度>40 ℃時(shí),微生物酶變性失活,微生物活性下降。溫度在30.5~36 ℃時(shí),COD、NH3-N去除率達(dá)85.01%以上,這時(shí)微生物活性好,處理效率高,因此設(shè)備反應(yīng)溫度在30.5~36 ℃。所以煤化工污水的連續(xù)原水溫度應(yīng)該控制在25~41 ℃。

        圖2 溫度對氨氮去除效果

        2.4 pH值對生化效果影響

        設(shè)置A/O反應(yīng)器水溫在30~35 ℃,時(shí)間12 h時(shí),考慮pH值對A/O設(shè)備COD,NH3-N去除效果的影響。pH值在6.01~9.5(圖3~4),廢水中的COD、NH3-N去除率是先隨pH值的升高而升高,而后隨著pH值的升高而下降。在pH值是6.9~7.6時(shí),COD、NH3-N去除率均達(dá)到85.01%以上。

        圖3 pH值對COD去除的反應(yīng)

        圖4 pH值對氨氮去除的反應(yīng)

        2.5 去除COD的效果

        A/O裝置連續(xù)工作時(shí)去除COD的情況如圖5所示。

        圖5 A/O裝置連續(xù)工作時(shí)去除COD的情況

        在連續(xù)作業(yè)期間,進(jìn)水COD濃度在200.01~2 000.01 mg/L,變動(dòng)區(qū)間大,工作期間COD平均進(jìn)水濃度是759.01 mg/L左右。經(jīng)A/O設(shè)備加工后COD出水<100.01 mg/L,COD平均出水在60.01 mg/L左右,COD去除率90.01%。結(jié)果證明,進(jìn)水時(shí)COD濃度大幅變動(dòng)的狀況下,處置后的COD依然平穩(wěn),實(shí)驗(yàn)設(shè)備關(guān)于對COD變動(dòng)區(qū)間有很強(qiáng)的抗沖擊。

        2.6 氨氮去除效果

        A/O裝置連續(xù)工作時(shí)NH3-N去除情況見圖6。

        圖6 A/O裝置連續(xù)工作時(shí)NH3-N去除情況

        由圖6可見,在連續(xù)作業(yè)期間,進(jìn)水中NH3-N濃度控制在18.1~130.1 mg/L,平均NH3-N是57.01 mg/L。A/O設(shè)備處理后,出水后的平均氨氮比8.01 mg/L小,氨氮平均去除率比85.01%高。實(shí)驗(yàn)證明,在進(jìn)水氨氮濃度起伏較大的狀況下,出水的氨氮依然很是穩(wěn)定,實(shí)驗(yàn)裝置對氨氮變動(dòng)抗沖擊性強(qiáng)。

        2.7 生物流化床煤制乙二醇處理優(yōu)勢

        生物流化床處置煤制乙二醇污水系統(tǒng)采用缺氧膨脹床技術(shù),實(shí)現(xiàn)污水高效脫氮的處理技術(shù),處理后可以降低氨氮的濃度。與傳統(tǒng)工藝相比,生物流化床的煤制乙二醇污水處理技術(shù)具有占地少、能有效降低廢氣排量,從而降低了土壤和地下水被污染的風(fēng)險(xiǎn)。增加了總氮等控制技術(shù),該技術(shù)處理廢水中的氨氮和懸浮物等污染物質(zhì)后都優(yōu)于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),污水處理效果好。

        生物流化床煤制乙二醇廢水技術(shù)中的載體床由過去的石英砂更改成核桃殼過濾料,生物膜增長迅速,導(dǎo)致反應(yīng)器中微生物濃度增高和脫氮效率也隨之增高,氨氮去除率高達(dá)85.1%以上,處理后的污水水質(zhì)明顯改善。處置后的乙二醇污水和綜合廢水流入污水處置綜合系統(tǒng)。生物流化床煤制乙二醇處理設(shè)施,使三相即氣-液-固流化床取代曝氣池,對處理污水中的COD、氨氮等污染物質(zhì)。從源頭切斷建筑物滲漏造成的土壤與地下水等物質(zhì)的污染,這種三相生物流化床對煤制乙二醇污水的處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了裝置化,并且達(dá)到了密閉化的要求,三相生物流化床煤制乙二醇污水處理技術(shù)清潔生產(chǎn)水平不但可以實(shí)現(xiàn)清潔,而且經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益良好。

        3 結(jié)論

        ①A/O裝置運(yùn)行外在因素,溫度是30~35 ℃、pH值是7.0~7.5,時(shí)間10~12 h時(shí),COD和氨氮的去除率高,效果好。②進(jìn)水COD的平均數(shù)值是760.1 mg/L,平均氨氮57.2 mg/L時(shí),通過A/O設(shè)備處理后,出水COD平均值<60 mg/L,氨氮平均值<8 mg/L,去除率分別高達(dá)90.1%和85.1%以上。進(jìn)水平均TN是224.01 mg/L,出水TN是50 mg/L,總氮去除率達(dá)到78.01%以上。③生物流化床A/O處理煤制乙二醇廢水裝置,相對水質(zhì)不穩(wěn)定含COD和TN的量高,含有物質(zhì)難以降解處置效果達(dá)到需求,實(shí)踐證明,生物流化床對污水處理的結(jié)果可以滿足總排出水指標(biāo)。

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