新沂一体化染料厂废水处理设备诚意合作

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污水厂排放污泥的构筑物分别为初沉池、水解调节池、二沉池及混凝沉淀池。其中，水解调节池和二沉池排放的污泥为生化污泥，其污泥产生的原因为厌氧和好氧微生物的生长。初沉池和混凝沉淀池排放的污泥为物化污泥，混凝沉淀池的污泥产生的原因是废水中投加药剂PAC和PAM所产生的絮凝体。从表1实际进水水质指标可以看出，污水厂进水pH远高于设计进水pH指标，进水呈强碱性，故在实际运行过程中，需在进水集水井加大量的酸调节pH值。考虑到成本等因素，污水厂用于调节pH的废酸为附近钢管厂洗钢管的废酸，但在实际运行中发现，投加钢管厂废酸后，污水中会产生大量的沉淀物(SS)，但其上清液的色度较进水有明显降低，初沉池污泥产生的原因为：一是进水SS带来的污泥;二是废水投加废酸后产生的污泥。

　　2、污泥组成的量化分析

　　2.1初沉池污泥量化分析

　　该污水厂某日原水瞬时样水质指标如表1所示。初沉池污泥产生于进水SS和废酸的投加，而在废酸投加产生的污泥中：由园区染整企业生产工艺可知，污水中存在大量的染料和浆料，污水经过中和处理后，这些染料和浆料从污水中沉淀下来，产生污泥;该厂投加的是钢管厂废酸，废酸中存在一定量的铁离子和亚铁离子，与碱性污水中和后，产生铁离子和亚铁离子氢氧化物等沉淀;由于铁离子和亚铁离子的某些化合物(如氯化铁、硫酸铁、氢氧化铁等)具有一定的混凝剂功能，因此废水在加酸中和后，铁离子对废水起到一定的混凝沉淀作用，产生絮凝体沉淀。基于以上3点的分析，对该厂2018年某日的原水进行了加酸试验

　随着我国人口的增加以及人民生活水平的提高，对工农业的发展需求也逐渐增加，因此导致水资源量在供需方面不平衡，且由此造成的水环境污染也越来越严重，据相关学者研究，解决这种现象最根本的办法就是开源节流，就是要求我们最大限度的做好废水的回收利用，向人们灌输节约用水的观念。工业的发展必须要有充足的能源供应作为保障，据报道，矿产资源是我国能源供应的主力军，从2010-2015年我国共产煤102.3亿t，2016-2017年就产煤45.6亿t，产煤量以每年8.3%的速率快速增长，近年来我国虽在不断调整能源供应的结构，目前也是多能源供应，煤炭虽是一次性能源，但由于价格低廉且产量多，在未来很长一段时间之内其主力军地位仍无其他能源可以替代。随着煤矿的不断开采，由此造成的环境污染问题也越发严重，煤矿废水具有pH值不稳定、悬浮物浓度高、盐度高、水质复杂等特点，煤矿废水的来源主要有：矿区的生活废水、煤矿矿井废水、选煤废水以及煤制气废水等，其中矿井废水主要是采矿时会扰动地下水沉，因此必须做好矿井的排水工作;选煤废水主要是日常工艺和管理过程中对煤泥水要求循环利用外排所产生的泥水，这类废水一般悬浮物浓度较高，含有大量的溶解性固体和放射性元素等;煤制气废水主要来自工艺中煤气出口的竖管和洗涤塔冷凝后的废水，这类废水具有悬浮物浓度高，有机物和无机物含量高等特点。

煤气化是加氢工艺、煤化工以及煤液化等的基础，是一种洁净的利用煤炭的综合技术，但是在其生产过程中也存在很大的污染性，特别是废水污染对环境造成了较为严重的破坏。通常而言，煤化工项目耗水量巨大，并且在水资源匮乏的西部地区多是该项目的生产区，由此可见废水处理技术的重要程度，其不仅可以对废水进行有效的再利用，同时也可以在很大程度上减少对环境的污染和破坏。

　　1、处理煤气化废水的方法以及相关技术

　　物化法与生化法是我国现阶段在煤气化费水处理中主要采取的两种方法。物化法去除污染物主要是利用化学氧化法或者物理方法，物化法的优点是效率高、工艺简单，缺点是处理费用与成本费用相对偏高;生化法是以微生物自身的新陈代谢为基础，使其可以充分有效的降解废水中的有机物，使其转变为无害的物质，从而实现去除污水，这种方法的优点是处理能力大、应用广泛、易操作以及效率高，缺点是对水质有着严格的标准与要求，含酚量与pH值在很大程度上影响了处理效果。

　　1.1 生化法

　　1.1.1 A-A/O工艺

　　该工艺是由厌氧-缺氧-好氧组合而成的工艺，与传统的活性污泥法存在一定的不同，即其可以有效提高负荷冲击能力、耐毒物能力以及脱氮效率，另外在好氧池前设置的缺氧池，一方面实现了生物选择器功能，可以在很大程度上改善污泥的沉降性能，另一方面其可以产生一定的碱度来弥补硝化过程中消耗的碱度。而且其利用的碳源都来自原水，使好氧池的有机负荷有所降低。

　　然而在高浓度氨氮废水的处理过程中，该工艺也存在很大的限制性，主要体现在两方面，一是该工艺的混合液回流与污泥回流系统需要分别设置，增加了工艺的设计难度，特别是混合液回流比往往能够到达200%~400%，消耗动力巨大;二是混合液回流与脱氮效率具有正相关关系，但是随着回流量的不断加大，越来越多的溶解氧就会进入缺氧池，这反硝化的处理效果具有很大影响。

　　1.1.2 序批式活性污泥法(SBR工艺)

　　SBR,也叫序批式反应器，该活性污泥新工艺是近年来开发的，其工作原理是对充水、曝气、沉淀、排水、等进行相对较为程序化的控制，进而对废水进行一定的生化处理。在此过程中，相关操作和控制都是自动化的，通过一定的实验即可以准确的计算出运行过程中不同阶段的总水力控制以及停留时间。在反应阶段，生化反应的性质是由曝气时间决定的，好氧反应发生在曝气状态时，缺氧与厌氧环境发生在曝气的条件中。

　　近年来，在煤气化生产废水的处理过程中，刘道伟等人应用了SBR-好氧池-生物膜工艺技术，在系列操作与处理后能够大大降低污染物指标，处理后的水质能够达到冲渣回用的标准;对德士古煤气化废水进行处理时，部分学者应用了优化改良的SBR工艺，通过碟式射流曝气技术的使用有效优化了运行过程中产生的硝化以及反硝化反应。

　　1.2 物化法

　　1.2.1 萃取法

　　在煤气化废水中，其有着相当大的物质元素，如高浓度的酚类、脂肪酸、氨、粉尘以及其他的有机物等，因此这就在很大程度上决定了对其进行生化处理是不可取的，生化法不仅不能对酚类元素进行有效的降解，同时还会造成排放不达标、资源浪费等严重问题。所以在进行生化处理之前，要对废水中的氨、酚、氨基酸等进行回收，现阶段的回收方法是萃取法。

　　其中，单塔加压汽提脱氨脱酸技术是利用新型萃取剂除将废水中的多元酚进行去除，在将近五个月的实验运行后，该技术装置实现了稳定运行，能够将废水的pH值控制在6左右，氨氮含量控制在150mg以下，而这些都能够优化萃取效果，利于后续处理工作。

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　1.2.2 化学氧化法

　　该方法也多用于高浓度含酚煤气化废水的预处理，通过预氧化技术降解难降解有机物，并将其转化为容易降解的中间产物。

　　在处理高浓度煤气化废水过程中，解庆范等人应用了混凝-Fenton氧化-混凝联合工艺，经过实验运行后，得出结论：在聚合氯化铝投加量为1g/L、30%双氧水投加量10mI/L、酚/铁的比为1/4的时候，COD与挥发酚分别能够达到94%与96%的去除率;如果在氧化后进行剩余活性污泥吸附处理，COD与挥发酚分别能够达到97%和99%的去除率，小于10倍色度。

　　1.2.3 膜分离法

　　通过物化与生化对煤气化废水进行处理后，提高了废水的盐含量，此时已经不能满足回用水要求，这就需要应用膜分离处理。膜技术的截留粒径范围处于0.001-0.025μ之间，因此水中的大部分胶体、大颗粒物质、BOD、COD、浊度以及细菌等都能得到有效去除，达到工艺标准。另外可以利用超滤过滤以及RO脱盐处理技术降低含盐度。

　　在对煤气化废水进行深度处理的过程中，马孟等人应用了反渗透以及浸没式超滤的组合工艺，经过反复试验运行得出了最佳工艺，具体如下：当反渗透与浸没式超滤通量分别为16.8L/(m2·h)和30.0L/(m2·h)时处于最佳状态。即使是在进水水质较差以及水质波动较大的环境中，也能将脱盐率控制在97%以上，氨氮与COD的去除率则控制在80%以上。

　　2、影响煤气化废水处理的限制因素

　　2.1 水质的不确定性

　　选择的气化工艺与煤种直接决定了煤气化废水的水质，因为不同煤气化项目的选择方案各有千秋，因此废水水质也不尽相同，这就造成了废水水质极大的不确定性，增加了废水处理技术的选择难度。另外，煤中的硫在气化过程中会产出有机硫化物和无机硫化物，硫化氢是无机硫化物的主要构成部分，无机物中大约占比90%，而CS2是有机硫化物的主要构成元素，除此之外还有硫茂、硫氧化碳等，这些都是很难进行生物氧化的，很难对其进行降解，所以说，不同的含硫量在很大程度上也影响着处理效果。

　　2.2 污染物处理困难

　　废水处理效率的主要限制性因素是煤气化废水中含有的各种各样的污染物，它们具有高复杂性、高浓度甚至有毒性的属性。比如常见的氨氮、COD、石油类、酚类等的浓度都十分高，极大的增加了物化与生化处理负荷的难度。

　　另外，废水中不仅含有氧化合物，还存在多种含氮、含碳化合物，其中有相当一部分化合物很难进行生物降解，即使不会危害到微生物，但是在浓度到达一定高度时，有可能影响到微生物的生存发展，而我国对这方面的了解与认知还不成熟。中科院生态环境研究中心有数据表明，在对这类废水的检测中，检出173种有机物，有71种属于含氧有机物，占比41%，其中有42种酚类占比24.3%;脂肪烃的占比是13.9%;含氮化合物的占比是27.2%。除此之外，检出28种无机元素，主要有钙、钾、硫、砷等8种;检出1种阴离子，主要由硫酸[10]、氯和氟构成，污染物的复杂性也大大增加了处理难度。

　煤矿废水主要有酸性废水(pH<6.5)、中性废水(pH介于6.5和8.5之间)以及碱性废水(pH>8.5)，但大部分的煤矿废水还是呈中性，北方地区的煤矿主要为弱碱性或者中性废水，南方地区的煤矿主要为弱酸性和中性废水，我国煤矿的矿井废水主要包括洁净废水、高悬浮物矿井废水、高盐度废水、酸性矿井废水、甚至有些含放射性物质的废水(如镭、铀)，含重金属物质的矿井废水(如铁元素)等。煤矿废水处理时应根据开采规模、排水水质要求以及废水的水质特征等方面综合考虑选用和经济的工艺，目前有关这方面的研究较多，应用最多的还是混凝、沉淀、过滤、消毒、反渗透、电析等方面，因煤矿废水一般具有盐度高等特点，而混凝工艺对于处理高盐度废水具有较大的*性，近年来在这方面的研究兴起较快，针对具体煤矿特征，混凝时要求添加适宜量的混凝剂和助凝剂，用量选取的合适与否关系到废水硬度和废水中硫酸的去除效果，本文拟选取山西朔州怀仁矿区废水作为研究对象，采用自行设计的混凝工艺，研究混凝工艺处理该矿区废水需添加的混凝剂和助凝剂量最佳用量，研究结果可为进一步了解混凝工艺的处理机理提供理论参考。