新沂一體化染料廠廢水處理設備誠意合作

污水廠排放污泥的構筑物分別為初沉池、水解調節池、二沉池及混凝沉淀池。其中，水解調節池和二沉池排放的污泥為生化污泥，其污泥產生的原因為厭氧和好氧微生物的生長。初沉池和混凝沉淀池排放的污泥為物化污泥，混凝沉淀池的污泥產生的原因是廢水中投加藥劑PAC和PAM所產生的絮凝體。從表1實際進水水質指標可以看出，污水廠進水pH遠高于設計進水pH指標，進水呈強堿性，故在實際運行過程中，需在進水集水井加大量的酸調節pH值。考慮到成本等因素，污水廠用于調節pH的廢酸為附近鋼管廠洗鋼管的廢酸，但在實際運行中發現，投加鋼管廠廢酸后，污水中會產生大量的沉淀物(SS)，但其上清液的色度較進水有明顯降低，初沉池污泥產生的原因為：一是進水SS帶來的污泥;二是廢水投加廢酸后產生的污泥。

　　2、污泥組成的量化分析

　　2.1初沉池污泥量化分析

　　該污水廠某日原水瞬時樣水質指標如表1所示。初沉池污泥產生于進水SS和廢酸的投加，而在廢酸投加產生的污泥中：由園區染整企業生產工藝可知，污水中存在大量的染料和漿料，污水經過中和處理后，這些染料和漿料從污水中沉淀下來，產生污泥;該廠投加的是鋼管廠廢酸，廢酸中存在一定量的鐵離子和亞鐵離子，與堿性污水中和后，產生鐵離子和亞鐵離子氫氧化物等沉淀;由于鐵離子和亞鐵離子的某些化合物(如氯化鐵、硫酸鐵、氫氧化鐵等)具有一定的混凝劑功能，因此廢水在加酸中和后，鐵離子對廢水起到一定的混凝沉淀作用，產生絮凝體沉淀。基于以上3點的分析，對該廠2018年某日的原水進行了加酸試驗

　隨著我國人口的增加以及人民生活水平的提高，對工農業的發展需求也逐漸增加，因此導致水資源量在供需方面不平衡，且由此造成的水環境污染也越來越嚴重，據相關學者研究，解決這種現象最根本的辦法就是開源節流，就是要求我們限度的做好廢水的回收利用，向人們灌輸節約用水的觀念。工業的發展必須要有充足的能源供應作為保障，據報道，礦產資源是我國能源供應的主力軍，從2010-2015年我國共產煤102.3億t，2016-2017年就產煤45.6億t，產煤量以每年8.3%的速率快速增長，近年來我國雖在不斷調整能源供應的結構，目前也是多能源供應，煤炭雖是一次性能源，但由于價格低廉且產量多，在未來很長一段時間之內其主力軍地位仍無其他能源可以替代。隨著煤礦的不斷開采，由此造成的環境污染問題也越發嚴重，煤礦廢水具有pH值不穩定、懸浮物濃度高、鹽度高、水質復雜等特點，煤礦廢水的來源主要有：礦區的生活廢水、煤礦礦井廢水、選煤廢水以及煤制氣廢水等，其中礦井廢水主要是采礦時會擾動地下水沉，因此必須做好礦井的排水工作;選煤廢水主要是日常工藝和管理過程中對煤泥水要求循環利用外排所產生的泥水，這類廢水一般懸浮物濃度較高，含有大量的溶解性固體和放射性元素等;煤制氣廢水主要來自工藝中煤氣出口的豎管和洗滌塔冷凝后的廢水，這類廢水具有懸浮物濃度高，有機物和無機物含量高等特點。

煤氣化是加氫工藝、煤化工以及煤液化等的基礎，是一種潔凈的利用煤炭的綜合技術，但是在其生產過程中也存在很大的污染性，特別是廢水污染對環境造成了較為嚴重的破壞。通常而言，煤化工項目耗水量巨大，并且在水資源匱乏的西部地區多是該項目的生產區，由此可見廢水處理技術的重要程度，其不僅可以對廢水進行有效的再利用，同時也可以在很大程度上減少對環境的污染和破壞。

　　1、處理煤氣化廢水的方法以及相關技術

　　物化法與生化法是我國現階段在煤氣化費水處理中主要采取的兩種方法。物化法去除污染物主要是利用化學氧化法或者物理方法，物化法的優點是效率高、工藝簡單，缺點是處理費用與成本費用相對偏高;生化法是以微生物自身的新陳代謝為基礎，使其可以充分有效的降解廢水中的有機物，使其轉變為無害的物質，從而實現去除污水，這種方法的優點是處理能力大、應用廣泛、易操作以及效率高，缺點是對水質有著嚴格的標準與要求，含酚量與pH值在很大程度上影響了處理效果。

　　1.1 生化法

　　1.1.1 A-A/O工藝

　　該工藝是由厭氧-缺氧-好氧組合而成的工藝，與傳統的活性污泥法存在一定的不同，即其可以有效提高負荷沖擊能力、耐毒物能力以及脫氮效率，另外在好氧池前設置的缺氧池，一方面實現了生物選擇器功能，可以在很大程度上改善污泥的沉降性能，另一方面其可以產生一定的堿度來彌補硝化過程中消耗的堿度。而且其利用的碳源都來自原水，使好氧池的有機負荷有所降低。

　　然而在高濃度氨氮廢水的處理過程中，該工藝也存在很大的限制性，主要體現在兩方面，一是該工藝的混合液回流與污泥回流系統需要分別設置，增加了工藝的設計難度，特別是混合液回流比往往能夠到達200%~400%，消耗動力巨大;二是混合液回流與脫氮效率具有正相關關系，但是隨著回流量的不斷加大，越來越多的溶解氧就會進入缺氧池，這反硝化的處理效果具有很大影響。

　　1.1.2 序批式活性污泥法(SBR工藝)

　　SBR,也叫序批式反應器，該活性污泥新工藝是近年來開發的，其工作原理是對充水、曝氣、沉淀、排水、等進行相對較為程序化的控制，進而對廢水進行一定的生化處理。在此過程中，相關操作和控制都是自動化的，通過一定的實驗即可以準確的計算出運行過程中不同階段的總水力控制以及停留時間。在反應階段，生化反應的性質是由曝氣時間決定的，好氧反應發生在曝氣狀態時，缺氧與厭氧環境發生在曝氣的條件中。

　　近年來，在煤氣化生產廢水的處理過程中，劉道偉等人應用了SBR-好氧池-生物膜工藝技術，在系列操作與處理后能夠大大降低污染物指標，處理后的水質能夠達到沖渣回用的標準;對德士古煤氣化廢水進行處理時，部分學者應用了優化改良的SBR工藝，通過碟式射流曝氣技術的使用有效優化了運行過程中產生的硝化以及反硝化反應。

　　1.2 物化法

　　1.2.1 萃取法

　　在煤氣化廢水中，其有著相當大的物質元素，如高濃度的酚類、脂肪酸、氨、粉塵以及其他的有機物等，因此這就在很大程度上決定了對其進行生化處理是不可取的，生化法不僅不能對酚類元素進行有效的降解，同時還會造成排放不達標、資源浪費等嚴重問題。所以在進行生化處理之前，要對廢水中的氨、酚、氨基酸等進行回收，現階段的回收方法是萃取法。

　　其中，單塔加壓汽提脫氨脫酸技術是利用新型萃取劑除將廢水中的多元酚進行去除，在將近五個月的實驗運行后，該技術裝置實現了穩定運行，能夠將廢水的pH值控制在6左右，氨氮含量控制在150mg以下，而這些都能夠優化萃取效果，利于后續處理工作。

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　1.2.2 化學氧化法

　　該方法也多用于高濃度含酚煤氣化廢水的預處理，通過預氧化技術降解難降解有機物，并將其轉化為容易降解的中間產物。

　　在處理高濃度煤氣化廢水過程中，解慶范等人應用了混凝-Fenton氧化-混凝聯合工藝，經過實驗運行后，得出結論：在聚合氯化鋁投加量為1g/L、30%雙氧水投加量10mI/L、酚/鐵的比為1/4的時候，COD與揮發酚分別能夠達到94%與96%的去除率;如果在氧化后進行剩余活性污泥吸附處理，COD與揮發酚分別能夠達到97%和99%的去除率，小于10倍色度。

　　1.2.3 膜分離法

　　通過物化與生化對煤氣化廢水進行處理后，提高了廢水的鹽含量，此時已經不能滿足回用水要求，這就需要應用膜分離處理。膜技術的截留粒徑范圍處于0.001-0.025μ之間，因此水中的大部分膠體、大顆粒物質、BOD、COD、濁度以及細菌等都能得到有效去除，達到工藝標準。另外可以利用超濾過濾以及RO脫鹽處理技術降低含鹽度。

　　在對煤氣化廢水進行深度處理的過程中，馬孟等人應用了反滲透以及浸沒式超濾的組合工藝，經過反復試驗運行得出了工藝，具體如下：當反滲透與浸沒式超濾通量分別為16.8L/(m2·h)和30.0L/(m2·h)時處于狀態。即使是在進水水質較差以及水質波動較大的環境中，也能將脫鹽率控制在97%以上，氨氮與COD的去除率則控制在80%以上。

　　2、影響煤氣化廢水處理的限制因素

　　2.1 水質的不確定性

　　選擇的氣化工藝與煤種直接決定了煤氣化廢水的水質，因為不同煤氣化項目的選擇方案各有千秋，因此廢水水質也不盡相同，這就造成了廢水水質極大的不確定性，增加了廢水處理技術的選擇難度。另外，煤中的硫在氣化過程中會產出有機硫化物和無機硫化物，硫化氫是無機硫化物的主要構成部分，無機物中大約占比90%，而CS2是有機硫化物的主要構成元素，除此之外還有硫茂、硫氧化碳等，這些都是很難進行生物氧化的，很難對其進行降解，所以說，不同的含硫量在很大程度上也影響著處理效果。

　　2.2 污染物處理困難

　　廢水處理效率的主要限制性因素是煤氣化廢水中含有的各種各樣的污染物，它們具有高復雜性、高濃度甚至有毒性的屬性。比如常見的氨氮、COD、石油類、酚類等的濃度都十分高，極大的增加了物化與生化處理負荷的難度。

　　另外，廢水中不僅含有氧化合物，還存在多種含氮、含碳化合物，其中有相當一部分化合物很難進行生物降解，即使不會危害到微生物，但是在濃度到達一定高度時，有可能影響到微生物的生存發展，而我國對這方面的了解與認知還不成熟。中科院生態環境研究中心有數據表明，在對這類廢水的檢測中，檢出173種有機物，有71種屬于含氧有機物，占比41%，其中有42種酚類占比24.3%;脂肪烴的占比是13.9%;含氮化合物的占比是27.2%。除此之外，檢出28種無機元素，主要有鈣、鉀、硫、砷等8種;檢出1種陰離子，主要由硫酸[10]、氯和氟構成，污染物的復雜性也大大增加了處理難度。

　煤礦廢水主要有酸性廢水(pH<6.5)、中性廢水(pH介于6.5和8.5之間)以及堿性廢水(pH>8.5)，但大部分的煤礦廢水還是呈中性，北方地區的煤礦主要為弱堿性或者中性廢水，南方地區的煤礦主要為弱酸性和中性廢水，我國煤礦的礦井廢水主要包括潔凈廢水、高懸浮物礦井廢水、高鹽度廢水、酸性礦井廢水、甚至有些含放射性物質的廢水(如鐳、鈾)，含重金屬物質的礦井廢水(如鐵元素)等。煤礦廢水處理時應根據開采規模、排水水質要求以及廢水的水質特征等方面綜合考慮選用和經濟的工藝，目前有關這方面的研究較多，應用最多的還是混凝、沉淀、過濾、消毒、反滲透、電析等方面，因煤礦廢水一般具有鹽度高等特點，而混凝工藝對于處理高鹽度廢水具有較大的*性，近年來在這方面的研究興起較快，針對具體煤礦特征，混凝時要求添加適宜量的混凝劑和助凝劑，用量選取的合適與否關系到廢水硬度和廢水中硫酸的去除效果，本文擬選取山西朔州懷仁礦區廢水作為研究對象，采用自行設計的混凝工藝，研究混凝工藝處理該礦區廢水需添加的混凝劑和助凝劑量用量，研究結果可為進一步了解混凝工藝的處理機理提供理論參考。