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MBR在煤化工污水处理中的可行性探究

来源:www.timetimetime.net 时间:2019-10-09 编辑:成功

作为一个煤炭和石油资源丰富的国家,煤化工产业的发展对中国的能源构成和能源安全具有重要意义。但是,煤化工行业是高耗水行业,中国的煤炭资源主要分布在水资源极为匮乏的西北和北部地区。煤化工发展不可或缺的战略与煤炭资源分配中的水资源短缺之间的矛盾已成为影响煤化工产业整体发展的重要制约因素。有效处理和最大程度地利用污水已成为缓解这种矛盾的重要手段。开发和应用与现代煤化工相匹配的废水处理和回用技术具有重要意义。

1煤化工排水系统及排污特性

以生产石油代用品为目的的传统煤制合成氨,煤制甲醇行业或新兴的煤制油,煤制烯烃,煤制气行业主要包括气化污水,合成污水和产品。精制污水。由于不同的气化工艺和煤种,各种气化污水的质量差异很大,但基本上是高油含量,高氨氮,高COD,高TDS和难生物降解废水。由于合成和合成反应的水质不同,产品的合成污水和精制废水也相差很大。费-托废水的化学需氧量,油和氨氮含量高,污染成分复杂,生物降解性差。对于甲醇合成和精制等废水,污染物的类型相对简单,虽然化学需氧量和含油量也很高,但生物降解性较好。总的来说,煤化工废水的主要特征是污染物类型复杂,生物降解成分更难处理,含油量高,氨氮高,化学需氧量高,TDS高等。

2煤化工废水现状及回用水处理技术

煤化工废水处理的主要目标是满足污水排放和循环利用的要求。处理过的再生水通常作为循环水的补给水再利用,并在工厂中作为锅炉给水和杂水再利用。

随着煤化工项目的不断建设,煤化工废水处理和回用技术也不断发展。目前,煤化工废水处理主要采用“预处理+生化处理”的方法。预处理主要包括苯酚氨的回收,氰的去除和脱脂。其中,生产设备区一般完成苯酚氨的回收和氰的去除处理,以使性能指标达到集中式污水处理站的水质要求。污水处理站的预处理设备主要是脱脂设备,是常用的分离油,气浮等设备。生化处理主要去除氨氮和有机污染物。通常,它采用好氧活性污泥处理工艺。通常使用A/O及其各种变体工艺,SBR工艺和生物接触氧化工艺。为了增加污水的B/C比或应对更高的有机污染物浓度,通常需要在好氧生物处理之前设置诸如水解酸化和厌氧处理的过程。

常规的“预处理+生化处理”通常仅满足排放水质量要求。为了达到再利用的目的,一般在常规的生化处理之后设置水再利用处理工艺,以进一步降低污染物的浓度。当回收要求不太高时,可以使用简单的过滤过程。但是,当对再循环的水质要求很高时,通常有必要提供针对性的处理过程。对于不合格的有机污染物污水,通常建立深层的生化处理工艺(常用的有BAF,O3-BAC,ACT等)。对于含盐量较高的污水,应使用脱盐设施(例如膜分离,离子交换等)。由于煤化工废水通常含盐量高,并且含有许多难降解的生物降解成分,因此大多数回用水处理采用“深度生化处理+膜分离”的组合过程。

3 MBR工艺技术及其应用可行性分析

MBR工艺技术是膜生物反应器(MBR)技术,成立于1960年代后期。典型的MBR工艺将传统的活性污泥处理工艺与膜分离工艺相结合,在膜分离工艺中使用了活性污泥处理。污染成分的生物降解,用于保留微生物的膜分离。由于有效膜孔径可以达到0.1μm或更小,因此MBR产生的废水要比澄清过滤好得多,微生物的有效截留可以显着增加反应器中的微生物数量,从而减少反应器的体积并增加活性污泥。工艺生物处理的效率。长期以来,MBR工艺已被公认为可以反映现代技术水平的先进技术。它已广泛用于市政废水处理和循环利用以及其他工业废水处理领域,但在煤化工废水的处理和回用中却得到了广泛应用。该领域的应用很少。

通过将MBR工艺的技术特点与煤化工废水的特性进行比较,MBR处理工艺对煤化工废水具有良好的适应性和优越性。该工艺可以有效去除煤化工废水中的主要污染物氨氮和化学需氧量。它能够生产可直接重复使用的高质量再生水。 MBR在煤化工废水处理和回用中的主要优点是:(1)MBR的膜分离实现了对生物反应池的微生物截留和浓缩,从而可以提高生物反应池中的生物浓度。从理论上讲,这种集中可以是无限的。较高,但受能耗和膜污染的风险控制,通常可将生物浓度控制在合理水平。在市政废水处理领域,MBR可以在生物反应池污泥浓度mg/L下很好地运行,在工业废水处理领域可以达到8000mg/L,相当于mg/L的污泥浓度。传统的活性污泥法。该比例增加了2到3倍,从而大大减少了生物反应池的体积,减少了占地面积,提高了污染物的去除效率。因此,MBR可以更好地适应煤化工废水中高COD含量的特点。 (2)MBR的更换传统的二次沉淀池实现了污泥年龄(SRT)和水力停留时间(HRT)的分离,有效地抑制了传统活性污泥工艺中经常发生的污泥膨胀问题,并控制了生物的运行。反应罐。更灵活。同时,更换第二个沉淀池可以进一步减少占地面积。 (3)膜分离和污泥寿命长,使煤化工废水中的大分子耐火成分在生物反应池中具有足够的停留时间,大大提高了耐火有机物的降解效率,也有利于保留,生长和繁殖。与常规的活性污泥反硝化工艺相比,可以提高硝化效率,提高反硝化效果。这使得MBR成为氨氮含量高且难以降解的煤化工废水的更好选择。 (4)膜过滤使MBR工艺比传统的活性污泥法更好,水质更高,更稳定。 MBR产品的水SS和浊度几乎为零,可直接回用,适合煤化工废水易波动,回用要求高的特点; (5)更长的污泥年龄可以促进污泥的好氧消化,污泥产量下降,因此MBR工艺的剩余污泥产量较低。从理论上讲,可以实现零污泥排放。在实际操作中,污泥排放周期可以长达半年,因此MBR可以更好。适应增加的污泥减少要求; (6)MBR过程简单,自动化程度高,可以实现全自动控制,其较高的自动化程度更适合现代工业企业的运行和管理模式; (7)由于某些煤化工废水处理工艺基本采用活性污泥法,因此MBR工艺可以更好地实现对现有污水处理设备的升级改造,并在不增加生物反应池池容量的情况下,显着提高污水处理能力。

与其他废水处理工艺一样,MBR工艺也有其固有的缺点:(1)更长的污泥年龄不利于实现生物除磷,这对市政废水处理是主要的缺点,但对于煤化工废水,磷含量极低的污水特性,这一缺点基本上可以忽略不计。但是,如果磷超过污水中的标准,则需要额外的化学脱磷设备。 (2)MBR工艺对原水水质要求高,其固体颗粒含量纤维长丝含量和含油量应控制在一定范围内。对于煤化工废水,固体颗粒和纤维丝的含量较低,主要来自生活污水,初始雨水和地面冲洗水。超细格栅可以实现有效的前膜保护。煤化工废水含油量高。因此,膜前预处理需要实现有效的脱脂。通常,油分离和两阶段气浮工艺可以达到所需的效果; (3)由于MBR工艺中的有机污染物和氨氮的去除主要是通过生物反应池实现的,因此对于某些极其难以处理的污染物或浓度极高的煤化工污水,独特的MBR工艺无法实现再利用目标,但还需要结合其他水处理工艺(例如O3/BAC工艺); (4)MBR工艺不是一种有效的除盐方法。对于含盐废水,必须先进行脱盐处理(例如RO工艺)。但是,当MBR工艺使用超滤膜组件时,可以省去脱盐设备之前的复杂预处理过程,从而生化池污水可直接进入脱盐设施进行脱盐;与传统工艺相比,MBR能耗高,成本高,运行成本高是制约其应用的主要因素,但MBR大大减少了占地面积,节省了传统工艺中的土建成本和复杂的工艺设备。购置成本,加上膜组件的本地化和价格的逐步降低,其基础设施投资显示出全面的优势; (6)不可避免的膜污染和膜组件的使用寿命也是限制其应用的重要因素。

基于以上分析,与传统的处理工艺相比,MBR工艺在煤化工废水的处理和回用方面具有更大的优势。对于低盐度且易于处理的有机废水,可使用“预处理+ MBR”工艺;对于高盐度且易于处理的有机废水,可使用“预处理+ MBR + RO”工艺;对于低盐度和易处理性有机废水。难降解,可以采用“预处理+水解酸化或厌氧+ MBR + O 3/BAC”的过程,对于高盐度难降解的有机废水,可以采用“预处理+ MBR + O 3/BAC”的过程。使用。采用“预处理+水解酸化或厌氧+ MBR + ACT + RO”的工艺。

4 MBR处理煤化工废水的工程实例和实验研究

目前,MBR工艺在煤化工废水处理中有一些实际的工程案例和实验研究,证明了MBR工艺对煤化工废水的处理有很好的效果。

4.1河南省煤化工合成氨项目

河南省煤化工合成氨项目采用“预处理+ A/O/MBR”工艺处理气化,脱硫,甲醇,尿素等装置产生的高浓度有机废水。

经过格栅截留和气浮预处理后,废水被分为厌氧池和好氧池以去除氨氮和COD,然后进入MBR池以分离污泥。

4.2天岭中和高级化工合成氨项目

天津天华中华高级化学合成氨项目采用“气浮预处理+ A/O + MBR”工艺处理气化,甲醇,脱硫等装置产生的高浓度有机废水,并将其循环到循环冷却水领域。

经过格栅拦截和气浮预处理后,废水进入厌氧池(A池)进行水解酸化和反硝化,然后进入需氧池(O池)进行硝化。 A/O处理后废水中的有机物和氨氮可以有效去除,然后用MBR超滤膜分离污泥。处理后的水质见表2。自2006年以来,处理后的水质一直稳定,COD,NH3-N和SS的去除率分别为94.6%,95.6%和93%。产生的水满足循环冷却水场中循环水回用的要求。

4.3山西金峰煤化工合成氨项目

山西金丰煤化工公司采用“预处理+ A/O/MBR”工艺处理煤,氨,尿素等有机废水以及生活污水。处理效果理想,出水指数完全符合《合成氨工业水污染物排放标准(GB -2001)》。

通过两级栅网去除大量悬浮固体后,通过凝结-气浮法去除废水中的高浓度石油。预处理后的废水被送入A/O/MBR生化处理单元进行生物脱氮和去除有机物。氨氮去除率达到93%以上,有效解决了高浓度氨氮污染问题。

4.4大唐多伦煤制烯烃项目

大唐多伦煤制烯烃项目采用“优质预处理+ A/O/MBR +深度处理”工艺处理甲醇和MTP厂低盐度高浓度有机废水。工艺流程图如图4所示。同时,“预处理+ A/O/MBR + RO + NF”工艺用于处理来自气化和脱硫厂的高盐度和高浓度有机废水。产生的水可作为补充水重新用于循环冷却水场。

4.5气化废水深度处理的实验研究

贾银川等。采用“水解酸化+ MBR”工艺处理难处理的低浓度煤化工废水。原水取自企业气化厂污水处理厂出水,工艺效果良好。

实验装置主要由水解反应器和MBR反应器组成,并且采用三菱公司(Mitsubishi Corporation)生产的聚乙烯中空纤维帘膜组件,膜孔径为0.4μm。水解和酸化后原水的B/C值从0.11增加到0.31,极大地提高了污水的生物降解性,然后通过曝气生物化学和MBR反应器的膜分离实现了更好的氨氮,COD和浊度。去除效果。

4.6煤制烯烃废水深度处理的实验研究

龚彦新等人采用“ MBR + RO”工艺对煤制烯烃深层排水和煤制甲醇综合废水处理厂进行了实验研究。原水是从宁煤集团的煤化工综合废水处理厂收集的。它们是宁煤集团的煤制烯烃厂,煤制甲醇厂,煤基聚甲醛厂和煤制二甲醚厂的二次处理废水。综合废水处理厂采用“ BAF-砂滤-UF-RO”处理工艺,但膜处理前的预处理效果差,膜污染频繁。该实验采用“ MBR-RO”组合工艺研究了污染物的去除,膜性能和膜操作参数,证明了MBR工艺是可行的技术选择。

实验装置主要由好氧膜生物反应器和反渗透装置组成。在好氧-MBR段中COD,氨氮,浊度和SS的去除效果良好,各种污染物的去除率分别达到72.6%,85.4%,98.8%和100%。在反渗透区,大部分硬度和盐度被去除,出水COD浓度进一步降低。经MBR和RO处理的废水达到了循环冷却水场的再生再利用水指标,运行稳定。

5结论

(1)综上所述,mbr技术是处理煤化工废水的一种可行而有效的方法。对于与水资源矛盾突出的煤化工而言,其优质的水资源生产能够很好地满足煤化工废水循环利用和零排放的要求。mbr的模块化设计和全自动化运行,能更好地反映现代科技发展的技术水平,满足现代新型煤化工企业的管理要求。

(2)与传统的活性污泥法及其各种变型相比,MBR工艺具有许多优点,但单一的MBR工艺不能完全满足煤化工复杂的水质和日益增长的多样化的回用水水质要求。它需要传统工艺有机结合,相互补充,整合传统工艺中的有机污染物。为了满足更广泛的水处理和回用目标,可以采用膜分离和微生物截留技术。

(3)膜污染和膜寿命是制约MBR技术应用的重要因素。在膜的抗污染研究和膜材料性能的改善方面还有很多工作要做。除实验室研究外,防污染研究更重要的方面是实际工程应用,这才刚刚起步。只有通过工程应用,不断总结工程设计和运行管理的实践经验,才能使这项有前途的技术得到很好的发展。

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