兰炭高浓度污水处理中水回用技术

　　1、兰炭高浓度污水的概略

　　1.1 兰炭高浓度污水的来源

　　煤炭在600℃～700℃干镏时生成的荒煤气，荒煤气中的挥发分(氨，硫化物，氰化物)、焦油、水分、灰尘、酚类、吲哚、喹啉、吡啶等物质在烟道口被洗濯过程中就进入到洗濯液中，构成了成分复杂循环氨水，其中一局部经过初步的除油、蒸氨、脱酚后就构成了兰炭污水，因其CODCr、酚、油、氨氮含量高，所以叫兰炭高浓度污水。

　　1.2 兰炭高浓度污水的难点

　　污水的水量以及和CODCr、酚、油、氨氮、总氮等指标动摇大;废水中毒性物质多;废水中难降解物质多，出水水质差;生物泡沫多;废水色度深。

　　1.3 兰炭高浓度污水设计请求

　　1.3.1 兰炭污水设计进水水质规范，见表1

　　1.3.2 兰炭高浓度污水设计出水水质规范

　　依照梯级处置、分质回用的准绳。生化污水经深度处置，再经超滤、纳滤、反浸透处置后，满足《炼油化工企业污水回用管理导则》中初级再生水水质指标，用于全厂的循环水、除盐水补水。纳滤的浓液停止催化氧化降低有机物浓度后，能够满足《炼焦化学工业污染物排放规范》(GB16171-2012)熄焦用水。反浸透浓水、除盐水系统排污和循环水厂排污水进入含盐处置系统。

　　2、兰炭高浓度污水处置流程的技术比选和原理根据

　　2.1 兰炭高浓度污水处置工艺流程

　　兰炭污水来源共有4类：高浓度污水、含油污水、消费生活污水和其他安装污水。污水的处置工艺设计在“分类搜集、分质处置”根底上，采用“预处置→一次氧化处置→一次生化处置→二次氧化处置→二次生化处置→深度处置→中水回用途理→高盐水处置系统”工艺流程，停止污水综合处置工艺，见下图。

　　2.2 高浓度污水预处置系统

　　2.2.1 除油预处置

　　重力法对乳化油和溶解油的处置效果达不到水质请求。混凝沉淀法需加大量的絮凝剂和助凝剂，反而增加了悬浮物的含量。吸附法吸附才能有限，选择性差，极易饱和且再生艰难，经济性差。气浮过程中空气会把酚类氧化为生化性更差的醌类物质，招致出水色度加深，浮选时油性致泡物质还会产生大量泡沫。破乳除油法在低pH值下经过改动乳液的界面性质和化学性质而完成很好的破乳，将酚类的油性物质起到破环、断链的作用，对油性物质的去除率可达80%。经过比选，强化破乳除油法是本项目高浓度污水的首选。

　　2.2.2 一级氧化处置(高效催化氧化)

　　为降低特征污染物对生化系统的毒害作用，更好地进步可生化性，同时对废水中的特征污染物停止有效的去除，更好地发挥生化处置低本钱的优势。近年来，高级氧化技术成为攻克化工废水中溶解态难降解有机毒物的研讨热点，见表2。

　　(1)湿式氧化技术需求高温125℃～320℃和高压0.5～20MPa，具有运转条件苛刻，操作平安性差，设备投资大、运转本钱高等缺陷，难以停止实践应用。

　　(2)Fenton试剂(由H2O2与催化剂Fe2+所构成的催化氧化体系)氧化法在实践应用时存在两个主要的缺陷：

　　①选择性差，在复杂废水中对目的污染物的去除效果不显著。

　　②Fe2+和H2O2的投加浓度较高、应用率较低，从而招致处置本钱较高。

　　(3)光催化、电催化实践应用中常受废水色度、浊度、含盐量、能耗等限制，处置效率低，且放大艰难、运转本钱高。

　　(4)催化氧化技术具有以下显著优势：优先氧化含有不饱和键的污染物，完成了对有机毒物和难降解的选择性氧化，可有效进步废水的可生化程度，显著改善生化阶段的泡沫现象。具有产生污泥固废少，二次污染少，操作环境好，药剂投加品种少，反响效率高，残留量少等优点。对生化处置无害，有利于完成中水回用。所以，选用催化氧化技术作为高浓度污水的一级生化处置的关键技术模块。

　　2.3 一次生化处置系统

　　(1)一次生化处置系统包括含油污水及高浓度污水预处置系统出水。含油污水的生化处置采用一级A/O工艺即可到达较好的处置效果。

　　(2)高浓度污水针对兰炭高浓度污水中总氮、难降解有机物含量较高的特性，优先选择两级A/O工艺作为短程硝化法，针对去除CODCr、氨氮、总氮为主的工艺，一级A/O处置是为了去除氨氮和局部CODCr，二级A/O处置工艺是为去除总氮和局部CODCr。

　　(3)两级A/O主要工艺特性：

　　①硝化菌和反硝化菌可得到优势生长，强化了脱氮效果，普通氨氮去除率可达99%，总氮的脱出率可达90%。

　　②生物池内均匀污泥浓度高，抗冲击负荷才能强。

　　2.4 二次氧化处置系统

　　经过一次生化后，污水中易于生化的物质已被微生物所合成，而污水中仍残留一些难降解的有机物，满足不了深度处置单元的进水质指标。传统处置工艺是将一级生化出水导入曝气生物滤池(BAF)进一步深度处置，或停止混凝沉淀处置。这些设计中均严重疏忽了几个重要问题：生物代谢产物和难降解物质由于BOD5很低，既使延长停留时间也难以得到有效去除效果;混凝沉淀关于溶解性的有机物去除效果差;混凝沉淀池内投加的无机絮凝剂会产生大量污泥;残留的絮凝剂会使后续膜系统产生严重梗塞问题。采用臭氧氧化技术再次进步生化尾水的可生化性。所以该系统主要由多介质过滤单元和二次氧化单元构成，以替代生物滤池技术。

　　2.4.1 多介质过滤单元

　　用来去除生化尾水中的悬浮物及不溶性的有机物，为二次氧化处置提供必要条件。

　　2.4.2 二次氧化单元

　　在臭氧氧化过程中，一次生化后剩余的难降解的大分子有机物被合成为甲酸、乙酸等小分子有机物，小分子有机物进一步完整矿化为CO2和H2O，从而进步二次生化处置的进步可生物降解性。

　　2.5 二次生化处置系统

　　(1)二次氧化后的CODCr、氨氮、总氮的量曾经很低。

　　且在一次生化后大量BOD5已被生物代谢殆尽，所以需引进含油污水兼并处置，进一步进步一次生化后污水的有机负荷，及时补充营养，经过A/O(缺氧/好氧)―MBR对水中的CODCr、总氮去除效果好，综合运转本钱较低，出水的CODCr可满足深度处置的请求。

　　(2)膜生物反响器(MBR)在废水资源化及中水回用方面应用普遍。

　　它综合了膜别离技术与生物处置技术的优点：固液别离率高;系统微生物浓度高，安装处置容积负荷高;污泥停留时间长;污泥产量少;出水水质好;耐冲击负荷;系统构造简单，运转灵敏稳定;不存在二沉池污泥脱氮和污泥糜烂现象;占空中积小，俭省投资。

　　2.6 深度处置系统

　　经过二次生化后CODCr指标可直接进入中水回用单元。活性炭作为水质动摇时的应急保证措施，确保中水回用流程稳定运转。

　　2.7 中水回用途理系统

　　中水回用途理在传统“超滤+反浸透”的双膜处置工艺根底上，增加纳滤技术，构成“超滤+纳滤+反浸透”三膜法中水回用途理工艺。经深度处置出水与锅炉定连排水混合，依次经过超滤、纳滤处置后，大量关于反浸透污堵尺寸的有机物被脱除，能够有效地避免反浸透污堵问题，同时也能够避免这些有机物进入锅炉水中形成结垢。纳滤的浓液停止催化氧化后，经过活性炭吸附处置，能够满足《炼焦化学工业污染物排放规范》(GB16171-2012)，可用于洗煤、冲渣。中水回用中的反浸透浓水与循环水系统、除盐水系统排污水预处置后停止混合，经高压反浸透进一步浓缩，产水用作循环冷却水，浓水至浓盐水处置单元进一步处置。

　　3、兰炭高浓度污水设计流程的研讨实验

　　3.1 小试进水输入值数据确实定

　　小试进水的来源是炭化单元的热环氨水池的高浓度含酚、含氨的炭化废水，经过除油、蒸氨、除酚处置后的出水，以此水水质指标作为输入值，以5L/h范围停止了为期45天的兰炭污水处置中水回用实验研讨，见表3。

　　3.2 催化氧化预处置实验

　　3.2.1 催化氧化预处置水质

　　由表4可知，实验进水CODCr：9319mg/L，总酚：2510mg/L，满足并高于兰炭高浓度污水设计进水水质规范中的CODCr：6500mg/L、总酚：2000mg/L的催化氧化进水水质请求。

　　3.2.2破乳除油实验

　　实验主要依据以往理论经历停止了研讨实验。实验结果见表4。

　　废水经破乳除油后，UV254去除率达21%，UV410去除率达78.4%。另外，CODCr去除率约4%，挥发酚去除率5%。

　　3.2.3 催化氧化处置实验

　　将破乳除油后的污水停止催化氧化处置，依据进水CODCr浓度，设定氧化剂发作安装的激起功率为17.5W，停止了H2O2投加量分别为3‰、4‰来停止优化比照实验，反响时间为2h，见表5。

　　从表5催化氧化实验数据来看，条件2时对高浓酚氨废水的有机物降解及脱色、脱酚效果均非常显著。其中，CODCr和TOC分别降低了34.32%和26.16%，挥发酚和总酚的去除率可达87.3%和90%，原水由红黑色变为处置后的淡黄色，其UV254和UV410分别降低了41.32%和79.25%，已到达考证实验目的值的请求。从催化氧化处置后的废水外观看出，催化氧化后的脱色效果非常显著，废水由深红色降为淡黄色，同时反响前很浓的酚味也根本消逝。

　　(1)一次生化是采用两级A/O工艺，水力停留时间约为5天，坚持一次生化池中pH值在6.8～7.6，溶解氧控制在3～5mg/L，污泥浓度约为6000mg/L。二次生化的采用一级A/O工艺，水力停留时间约为32h，坚持池中pH值在7左右，溶解氧控制在3mg/L以上，污泥浓度约为4000mg/L。一次生化出水经过二次氧化后，并与营养液(CODCr：200mg/L，氨氮：5mg/L，TP：1mg/L)按一定比例混合后进入二次生化，停止污泥驯化。

　　(2)一次生化、二次生化的污泥驯化都分为5个阶段。

　　①第1阶段，停止污泥的复壮工作，菌种接种来自于相似煤化工废水的剩余污泥，依照C/N/P=200：5：1，人工添加葡萄糖、磷酸二氢钾、尿素等物质配制微生物的营养液，停止污泥复壮。

　　②第2阶段，泥状性状良好，采用催化氧化处置后污水与营养液停止混合进水(营养液CODCr：900～1000mg/L，TP：4～5mg/L)，催化氧化出水提至20%负荷进水，污泥的沉降性能较好，无异常现象。

　　③第3阶段，经过接种后的污泥停止驯化增殖，由20%负荷渐渐提升依照10%负荷梯度提升，直至到达50%负荷。泥状性状良好，出水水质稳定，污泥浓度增殖到5000mg/L。

　　④第4阶段，由50%负荷提到90%负荷，不再添加营养液，一次生化的处置效果仍较为显著，污泥状态良好，CODCr均匀去除率达93.55%，氨氮均匀去除率达90.46%，总氮的均匀去除率达78.76%，二次生化50%负荷以后，二次生化的处置效果显著，污泥状态良好，CODCr出水不断在50mg/L左右，且硝化功用良好(出水氨氮未检出)去除率达100%。

　　⑤第5阶段，90%提到100%负荷，从小试100%负荷下的各段出水水质状况看，在进入二级氧化：400mg/L，进入二级生化时CODCr：240mg/L，去除率为40%，二级生化处置后出水CODCr为小于60mg/L;关于油指标则用UV254来指示，小试进水油在35～45；实验结果到达小于0.5的效果，见表6。

　　4、综合结论

　　兰炭高浓度污水的中水回用工艺流程在技术比选和研讨性实验具有很高的吻合度，阐明每个模块的设计都是科学合理的。兰炭高浓度污水不稀释的设计道路是完整可行，可以完成中水回用和近零排放的设计目的。这个工艺计划不只适用于处置煤焦化高浓度污水，也适用于处置煤液化高浓度污水，同样适用于处置难降解，高毒属性的工业污水。