SH-A工艺处理焦化污水的工业应用.pdf

SH-A 工艺处理焦化污水的工业应用 ＊ 单明军 1,2 胡筱敏 1 王 旭 2 田世伟 宋铁军 3 1.东北大学, 辽宁 沈阳 110004; 2.辽宁科技大学, 辽宁 鞍山 114051; 3.丹东万通集团有限公司, 辽宁 丹东 118000 摘要 通过对丹东焦化有限公司污水处理站工艺流程改造前后的处理效果、动力消耗及运行稳定性等进行分析对比, 证明采用改造后的 SH -A 新工艺处理焦化污水脱氮率高、运行费用低, 处理后出水达到污水综合排放标准 GB8978- 1996 一级, 可回用于熄焦。 该工艺适合应用于焦化行业的污水处理。 关键词 亚硝化 厌氧氨氧化 焦化污水 生物脱氮 ＊辽宁省教育厅 B 类攻关项目 2004004 0 引言 我国现有不同规模的焦化厂约 700 多家, 各类焦 炉1 900多座, 年产大量焦化污水 。焦化污水排放主 要存在着 CODCr和 NH 4- N 严重超标问题 。根据报告 全国机 焦产 量 1. 8 亿吨 , 则每 年可 产生 11. 7万t CODCr和9 000 t NH 4- N 。如果对 CODCr和NH 4-N 处理 不好 ,将会对环境造成极大的污染 [ 1] 。 目前较广泛 、 有效的脱氮方法是生物脱氮法。而 传统的生物脱氮方法存在很多缺陷 ,例如能耗高、流 程长、建设投资高、运行费用高等。SH- A 工艺 部分 亚硝化厌氧氨氧化脱氮工艺 打破了传统硝化反硝化 生物脱氮技术的限制条件, 采用污水部分亚硝化, 利 用另一部分污水中的污染物质 氨氮作为电子供 体直接脱氮 。应用上具有不需外加碳源、流程短、建 设资金节省、 运行费用低 、 处理效率高等诸多优点 。 1 工艺原理 1. 1 短程硝化反硝化脱氮原理 传统的生物脱氮经硝化反硝化过程 。而短程硝 化反硝化工艺是通过控制运行条件 ,使硝化过程只进 行到亚硝酸盐阶段 ,然后直接进入反硝化生成氮气, 即整个生物脱氮过程是通过 NH 4- N ※ NO - 2-N※ N2来 完成的 [ 4] 。 1. 2 SH- A 脱氮原理 SH- A 工艺是在硝化阶段控制微生物发生部分氨 氮的亚硝化反应 ,剩余氨氮在厌氧条件下 ,由氨氧化 菌以氨氮作为电子供体, 以亚硝酸盐作为电子受体, 将氨氮和亚硝酸盐转化为氮气。厌氧氨氧化脱氮的 生物技术是由荷兰 Delft 大学在 20 世纪 90 年代研究 发现的 [ 2- 3] , 该过程简单,是直接利用氨氮和亚硝酸盐 氮厌氧氨氧化脱氮 ,无需外加碳源, 其生化反应方程 式为 [ 6] NH 4 NO - 2 厌氧氨氧化菌 N2← H2O 2 现场原工艺及其改造 2. 1 现场原工艺 2. 1. 1 焦化厂概况及其污水来源 丹东焦化厂主要以生产焦炭为主,副产品主要有 煤焦油和粗苯等 。在生产过程中, 每天大约产生 400 m 3污水。该污水的组成十分复杂 , 有机污染物、 氨氮浓度高 ,毒性大 ,其中无机化合物主要是氨氮 、 硫 氰化物、 硫化物 、 氰化物等 ,有机化合物主要有单环或 多环芳香族化合物和含氮 、 硫 、 氧的杂环化合物,如高 浓度的酚、萘、苯胺、苯并 a 芘等 。该厂焦化生产污 水的 CODCr浓度一般为2 000 ～ 4 000 mg L , 氨氮浓度 为200～ 450 mg L。 2. 1. 2 原工艺处理焦化污水情况 丹东焦化厂污水处理站原采用 A 2 O 工艺 。利用 该工艺, 处理后出水的氨氮和 CODCr等指标均未达到 污水综合排放标准 GB8978- 1996 一级。 回用水对设备和管道的腐蚀较为严重。同时 ,在 熄焦过程中, 水中的氨氮又转化为气体释放到空气 中,对厂内和周边地区大气环境造成了严重的二次污 染。原工艺的 CODCr去除率为 80～ 90, 氨氮去除 率为 50～ 60,总氮去除率约为 30。 2. 2 现场改造 将原有工艺改造成SH-A 工艺 ,工艺流程如图 1 图1 改造 SH -A 工艺流程 30 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 该工艺将 1 段好氧控制在部分亚硝化阶段,含有 氨氮和亚硝酸盐氮的焦化污水进入到厌氧氨氧化池 直接脱氮 ,2段好氧采用生物膜法并将微生物控制在 硝酸化阶段, 进一步去除 CODCr, 同时使极少量的氨 氮和亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮, 保证了处理后出水 稳定达标 。 2. 3 改造后新工艺的调试 2. 3. 1 好氧、厌氧污泥的培养与驯化 SH- A 系统 1段亚硝化好氧污泥的培养与驯化是 将一定配比的工业用水 鸭绿江水 与焦化污水进入 调节池, 进行均衡水质水量 ,均质后的污水进入 1 段 好氧池。由于焦化污水中微生物可利用的碳源较少 且不含磷等营养盐, 因此 , 控制 1 段亚硝化好氧池混 合液的 pH 7～ 8, 温度为 33～ 35℃,并同时加入少量 葡萄糖、 磷盐、 铁盐等微生物生长所需的营养物,控制 好氧池的营养比例 BOD5∶ N∶ P 100∶ 5∶ 1。培养过程 中,通过显微镜观察 ,活性污泥由大量的细菌 ※少量 的豆型虫 、 肾型虫等 ※ 大量的肾型虫和少量的钟虫游 泳体※大量的钟虫 、 累枝虫和盖纤虫等过程转化, 此 时,水中氨氮减少、 亚硝酸氮含量增高, 亚硝化菌活性 逐渐增强 。在氨氮亚硝化过程中, 产生大量的 H , 调试中补充工业用碳酸钠维持好氧硝化的 pH 值在 7. 3～ 7. 8。 在厌氧氨氧化池中, 均衡投加微生物生长所需要 的营养物质, 其中厌氧池中的营养按 BOD5∶ N∶ P 200∶ 5∶ 1 的比例进行投加。经微生物培养后 ,逐步投 加含有氨氮和亚硝酸盐氮的混合液 ,温度控制在33～ 35℃,pH 值在 7. 6～ 7. 8。经大约35 d氨氧化菌的驯 化,厌氧池表面产生大量的氮气泡, 通过测定出水中 氨氮和亚硝酸盐氮 ,2 指标数值均大幅度降低, 表明 厌氧氨氧化菌存在并开始工作 。 2 段好氧硝化污泥的培养与驯化是通过控制混 合液 pH 值 7. 8 ～ 8. 0, 温度 30 ～ 33℃, 进水 CODCr 200～ 500 mg L ,并同时加入少量葡萄糖 、磷盐 、铁盐 等营养物 。好氧池按 BOD5∶ N∶ P 为 100∶ 5∶ 1 的营养 比例进行投加, 然后对生物池进行闷曝 , 通过检测氨 氮、 亚硝酸盐氮 、 硝酸盐氮等各项指标进行调试。 2. 3. 2 现场调试及稳定运行 好氧 、 厌氧污泥培养成熟后,采用连续进水方式, 焦化污水与工业水 鸭绿江水 的配水比由调试初期 的1∶ 4～ 1∶ 5,逐步降低到稳定运行的 1∶ 0. 5。通过加 入工业碳酸钠, 相应 1 段好氧 、厌氧和 2 段好氧, 其 pH 值分别控制在 7. 3 ～ 7. 8、7. 6 ～ 7. 9 和 7. 6～ 8. 1。 整个系统温度控制在 33～ 35℃。由于焦化污水经过 蒸氨后温度在 40～ 50℃,因此 ,运行过程中无需外加 热源 。 2. 3. 3 新工艺的处理效果 改造后经过 3 个月的调试 ,系统运行稳定。2006 年1012 月的进出水 CODCr和氨氮去除率如表 1、 图2 所示。 表 1 CODCr和氨氮的去除率 日期CODCr去除率氨氮去除率日期 CODCr去除率 氨氮去除率 10 -2097. 410011 -1697 . 3100 10 -2495. 710011 -2097 . 798. 6 10 -2697. 098. 611 -2397 . 098. 2 11 -0196. 197. 511 -2598 . 0100 11 -0397. 697. 711 -2997 . 198. 6 11 -1098. 297. 112 -0598 . 0100 11 -1298. 010012 -0898 . 1100 11 -1498. 297. 412 -1298 . 3100 图 2 总氮去除率曲线图 由表 1、图 2 得出新工艺的 CODCr去除率达到 95. 7～ 98. 3,氨氮去除率达到 97～ 100,总氮 去除率达到 70～ 80, 处理后的焦化污水可达到 污水综合排放标准 GB 8978 -1996 一级 。 3 结论 1 改造前 , 该厂污水 CODCr去除率为 80～ 90,氨氮去除 率为 50 ～ 60, 总氮去 除率为 30,存在污水排放不达标 、回用熄焦腐蚀设备及二 次污染问题 。采用 SH- A 工艺改造后, 污水 CODCr去 除率 达到 96 ～ 98, 氨氮 去除率 达到 97 ～ 100,总氮去除率达到 70～ 80, 出水可达到污 水综合排放标准 GB8978-1996 一级 。 2 原工艺运行过程中动力消耗大,处理费用高。 而SH- A 工艺处理焦化污水建设资金节省 ,动力消耗 小,脱氮率高,无需外加碳源, 处理费用低 。 3 SH-A 工艺适合应用于高含氮、毒性强的有机 工业污水处理 , 如焦化污水 。并可以广泛应用于化 工、 煤气化废水、化肥、养殖 、 垃圾渗滤液等领域的有 机废水脱氮处理 。 31 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 参考文献 [ 1] 李荣波. 焦化污水处理的现状与展望 全国工业用水与污水处 理技术交流会. 中国水污染防治技术装备论文集, 2001 [ 2] Verstraete W,PHilips S.Nitrification -dinitrification process and technologies in new contexts. Environ Pollution, 1998, 102 717-726 [ 3] Strous M , van Gerven E, Zheng Ping .Ammonium removal from concentrated waste streams with the anaerobic ammonium oxidation ANAMMOXprocess in different configurations. Wat.Res. , 1997, 31 1955 -1962 [ 4] 刘吉明, 杨云龙. 短程硝化 -反硝化生物脱氮技术研究. 山西建 筑, 2004,30 8 67 -68 [ 5] 张龙, 肖文德. 亚硝化厌氧氨氧化生物脱氮技术. 化工环保, 2004,24 2 103 -106 [ 6] 吴永明, 李小明, 曾光明, 等. 亚硝化 -厌氧氨氧化作用机理的研 究. 工业用水与废水, 2005, 36 1 5 -8 作者通信处 单明军 114044 辽宁省鞍山市高新区千山路 185 号 辽宁科技大学化工学院环境工程系 电话 0412 5929470 E -mail shanmj126. com 2007- 11-07 收稿 二级串联人工湿地处理稠油污水的季节变化 ＊ 仝 坤 1,2 李 刚 3 籍国东 1 1.北京大学环境工程系, 北京 100871; 2.中油辽河石油勘探局, 辽宁, 盘锦 124010; 3.中国科学院沈阳应用生态研究所, 辽宁 沈阳 110016 摘要 选取不同材料做基质, 芦苇为湿地植物, 构建了 1和 2二级串联潜流式人工湿地系统, 对稠油采出污水进行 现场处理试验研究。 考察了水力负荷分别为0. 18和0. 09 m3 m2d 的 1 和 2湿地, 不同季节 夏季和冬季 情况下的 运行效果。 结果表明, 夏季人工湿地对石油类、COD、BOD5、TN、SS 的去除率分别为 79. 22、81. 20、89. 67、87. 61 和 89. 47; 冬季则达到 77. 57、78. 98、79 . 05、71. 35、89. 88。 关键词 稠油采出水 二级串联潜流人工湿地 季节性变化 ＊国家自然科学基金项目 20507001 ; 教育部新世纪优秀人才奖励 计划项目 NCET-06 -0007 0 引言 辽河超稠油污水含有大量难生物降解的高分子 有机化合物和胶质沥青质 ,采用隔油、 浮选、 过滤等传 统工艺仍难以实现达标排放 [ 1] 。后续接厌氧、兼性及 人工湿地系统等生化单元处理 ,通过厌氧发酵使高分 子有机化合物和胶质沥青质分解为易被植物和微生 物吸收 、 利用的小分子物质 , 再经过湿地吸附、转化、 降解和吸收等作用, 使超稠油废水中的石油类和 CODCr得到有效去除 [ 2-4] 。但一种流态的湿地有缺陷, 也缺少季节性变化规律的研究 ,本试验采用二级串联 潜流式人工湿地处理低含油稠油污水, 以考察季节性 变化对污染物降解过程和去除历程的影响。 1 试验装置与方法 1. 1 试验装置 试验地点设于辽河油田某稠油污水处理厂。试 验工艺流程 稠油污水配水系统 1 湿地 2湿 地出水。湿地为水平潜流湿地, 串联建设, 中间用 出水堰将 2 个单元进行连接 ,整个湿地完全利用水流 自流 。进水采用配水槽连续布水,出水采用三角溢流 堰进入收集槽,1 湿地出水部分进入 2湿地。两级 湿地填料不同, 1 湿地由青石做基质, 直径约 1 ～ 3 cm,厚度50 cm, 上覆土10 cm ; 2 湿地由河砂 、 泥炭、 小颗粒石子按 3∶ 4∶ 3 混合而成, 直径 ≤1 cm, 厚度 50 cm,上覆土 10 cm, 两级潜流式湿地的尺寸 L W H 均为7 m 2. 5 m 0. 9 m, 池底坡度为 0. 1, 单床有 效 面 积 为 17. 5 m 2 , 1 湿 地 的 布 水 量 为 1. 58 m 3 d,2湿地的布水量为0. 79 m3 d,相应的水力 负荷率分别为0. 1和0. 09 m 3 m2d ,芦苇选择本地特 有物种,栽植密度为 16～ 25 株 m 2 。 2006年 5 月 22 日人工串联潜流湿地系统启动, 芦苇和微生物开始生长繁殖 , 6 月 26 日系统基本稳 定,开始进行试验数据的测量 。根据水力负荷, 设定 水力停留时间为 2d, 按温度将其分为 2 个阶段, 第 1 个阶段从 7 月 6 日 8 月 24 日 , 共50 d, 气温为 17～ 32 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 TN removal rate was 80 and its TP removal rate was 84. DO was the key factor of simultaneous nitrification and denitrification of SBBR. Reducing SRT properly was availability to removal phosphorus. Keywords SBBR, simultaneous nitrification seawater salinity was 10 500 mg L and Cl-concentration was 5 700 mg L , the effect of seawater salinity on the removal efficiency of organics and ammonia was not serious. Keywords ing toilet with seawater, seawater salinity , organics, ammonia and SBR process THE INDUSTRIAL APPLICATION OF SH -A PROCESS TREATING COKING SEWAGE Shan Mingjun Hu Xiaomin Wang Xu et al 30 Abstract The SH-A process is used for treating coking wastewater from a sewage treatment station of coking factory in Dandong, which can replace the er process for the treatment of wastewater. As compared with the flow chart, treating effect, energy loss and stable operation, it is showed that the new process with high nitrogen removal rate and low operation cost. The water quality of the final effluent meets the first grade of Intergrate Wastewater Discharge Standard GB8978 -1996 .The water can be reused to quench cokes in coking factories.This process is quite suitable for application to treat coking wastewater in coking industry. Keywords nitrosation, anaerobic ammonium oxidation, coking sewage and biological nitrogen removal SEASONAL REMOVAL EFFICIENCY STUDIES ON A SUBSURFACE FLOW CONSTRUCTED WETLAND FOR TREATING HEAVY OIL PRODUCED WATER Tong Kun Li Gang Ji Guodong 32 Abstract Seasonal operation perance in summer andwinterof a subsurface flow constructedwetland SFCWfor treating heavy oil producedwater was carried.The SFCW has two reedbeds No. 1 andNo. 2inthe series arrangement with the hydraulic loading rate of 0. 18and 0. 09 m3 m2dfor the reed bed No. 1 andNo. 2, respectively. Results obtained show that the SFCW has removal rates of oil, CODCr, BOD5, TN, and SS being 79. 22, 81. 20, 89. 67, 87. 61, and 89. 47 in summer, while those figures in winter are 77. 57, 78. 98, 79. 05, 71. 35, and 89. 88, respectively. Keywords heavy oil produced water, subsurface flow constructed wetland with two reed beds in the series arrangement and seasonal changes PERANCE COMPARISON BETWEEN PRESSURIZED AND NORMAL BIOLOGICAL CONTACT OXIDATION PROCESSESZhang Yong Zhang Linsheng Xia Mingfang et al 35 Abstract The running parameters and perance were compared between pressurized and normal biological contact oxidation process in this paper. The studies showed that the perance of pressurized biological contact oxidation process improved remarkably . When controlled the pressure as 0. 3MPa and the volume load under 15 kg CODCr m3d , the likely HRT was about 1. 0 h, the CODCrremoved rate could reach 80～ 95 percent, and the CODCrof effluentwas below 100mg L. In that condition, the dissolved oxygenwas about 4～ 5 mg L, and the air -water ratio was only 1～ 4 ∶ 1. In same condition the normal biological contact oxidation process air -water ratio was 10∶ 1, HRT was about 1. 5～ 2. 0 h, and the volume loadwhich could bear was only 5. 3 kg CODCr m3d. Keywords pressure, bio -contact oxidation process, air -water ratio, volume load and dissolved oxygen TRANSATION OF BAG -TYPE DEDUSTING SYSTEMS FOR THE DESULPHURIZATION STATIONS AND THE VANADIUM -EXTRACTING CONVERTERS IN PANZHIHUA IRON AND STEEL GROUPCOMPANYYao Xiaoyong 38 Abstract In view of the environmental pollution of the desulphurization stations and the extractive vanadium-extracting converters, Panzhihua Iron and Steel GroupCompany transs thoroughly the bag -type dedusting systems by applying the advanced dedusting technologies and the dedusting equipments. The continuous monitoring results show that the concentrations of the system pollutants have met the environmental protection requirements of the“Pollutant EmissionStandards for The Iron andSteel Industry” and the working site and productionenvironment have been improved markedly. At the same time Panzhihua Iron and Steel GroupCompany also achievesgreater economic and environmentalbenefits. Keywords desulphurization station, vanadium -extracting converter, bag -type dedusting system, transation and environment benefit STUDY ON ACCELERATION OF AQUEOUS CATALYTIC OXIDATION TO BIOLOGICAL TRICKLING FILTER PURIFYING SO2NOXIN FLUE GAS Wang Jie Sun Peishi Wang Hengying et al 41 Abstract The study adopted biological trickling filter to carry out the experiment of purifying SO2NOXin flue gas, in which circulated liquid with Fe2 , Mn2 , Zn2and Al3was used. The influence andthe varying rule of catalyzer on biological trickling filter purifying SO2NOX had been studied . when the gas flow was 0. 1 m3 h, the concentration of SO2NOXin influent gas was 1 000～ 5 000 mg m3and 300 ～ 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 1,Feb. , 2008