黃河水利職業技術學院畢業頂崗實踐論文題目：SBR法處理煤氣化與甲醇廢水的運行和控制學生：學院指導教師：單位指導教師：專業：環測監測與治理技術2008年5月30日中文摘要通過對永煤集團龍宇煤化工企業煤氣化與甲醇廢水的研究，概述了煤氣化與甲醇廢水的來源、特點及對該類廢水處理工藝的研究和應用現狀。通過實際工程調試，較深入地探討了水解酸化SBR組合工藝處理該類廢水的運行參數的影響，系統研究了各單元的運行效果、效率、影響處理工藝的因素及控制條件等，以期為同類廢水的處理提供可借鑒性參考。本次生產性試驗采用水解酸化SBR工藝處理煤氣化高氨氮廢水，其新穎之處就是在生化SBR池前加入了水解酸化池，該單元控制合適的pH值，水解池有大量生物水解酸化酶存在，可調節廢水中有機物的組成，提高廢水可生化性，改善后續生物處理條件；而該SBR工藝改變了傳統的運行方式，在曝氣的后面加入了回流階段，并在厭氧回流階段加入一定量的甲醇作為反硝化的碳源，對氨氮的去除起到了很好的效果。通過對該課題的生產性試驗研究得出煤氣化與甲醇廢水作為一種高氨氮污水，采用水解酸化SBR為主體的治理工藝經實際運行證明，其技術上是可靠的，經濟上是合理的；通過試驗確定了煤氣化與甲醇廢水混凝處理的最佳工藝參數：絮凝劑PAC藥量投加為120mg/L、助凝劑PAM藥量投加為2.0mg/L；通過現場調試，確定了SBR最佳工藝參數為：進水曝氣2.0小時，（回流1.0小時、曝氣1.0小時，循環9次），靜止沉淀3.0小時，排水排泥1.0小時，周期為24.0小時。出水達到國家一級A標準。關鍵詞：煤氣化與甲醇廢水，水解酸化，SBR工藝，脫氮黃河水院畢業設計說明書（論文）第頁共頁目次1引言11.1永煤集團龍宇煤化工煤制甲醇項目的工業廢水處理概述11.2煤氣化廢水的概述11.3甲醇廢水的概述11.4煤氣化與甲醇廢水的處理工藝21.5水解酸化+SBR工作原理及工藝特點51.6SBR工藝的應用與發展51.7SBR工藝生物脫氮理論71.8本課題來源與主要研究內容102水解酸化SBR工藝系統設計122.1系統概述122.2預處理系統142.3生化處理系統162.4污泥系統172.5自動控制系統173污水處理站的試生產193.1破氰處理193.2絮凝沉淀處理193.3污泥的培養194異常現象發生的原因及處理方法224.1污染性狀異常及解決對策224.2水質測定中異常現象及解決對策234.3工廠生產不正常時廢水處理站的運行對策234.4根據該廢水站的工藝特點，可以考慮下述運行管理方法或應急措施：24結論25致謝26參考文獻27黃河水院畢業設計說明書（論文）第1頁共30頁1引言1.1永煤集團龍宇煤化工煤制甲醇項目的工業廢水處理概述隨著石油資源緊缺、油價上漲及甲醇汽油的推廣使用,國內外甲醇生產和甲醇生產烯烴類物質關鍵技術的突破正呈現突飛猛進的態勢。甲醇生產原料包括天然氣、煤、輕油、重油等,鑒于我國自身的資源儲量現狀，煤將成為我國甲醇生產最重要的原料，煤制甲醇工藝得到了大力的推廣和運用。隨著煤制甲醇廠家在國內大批上馬，其帶來的“三廢”環境污染也不容忽視。以煤為原料生產甲醇工藝較復雜生，各個工段的工藝不同,其生產過程產生的污染源項、源種、源強均不同。永煤集團龍宇煤化工以煤為原料，采用殼牌氣化、寬溫耐硫變換、低溫甲醇洗脫硫脫碳、低壓法Lurgi合成、三塔+回收塔精餾為主的甲醇合成工藝。工業廢水為煤氣化與甲醇廢水，污水處理采用SBR工藝，經過半年的活性污泥的培養、馴化及調整運行，取得了良好的處理效果，廢水處理后達到污水綜合排放標準的一級A標準。1.2煤氣化廢水的概述煤的氣化過程是一個熱化學過程，它是以煤或煤焦為原料，以氧氣、蒸汽或氫氣等作為氣化劑（或稱氣化介質），在高溫條件下通過化學反應將煤或煤焦中的可燃部分轉化為氣體燃料的過程。氣化所得的可燃氣體稱為氣化煤氣，其有效成分包括CO、H2及CH4等；煤氣化工段洗滌塔洗滌排放的洗滌水含灰低，溫度也不高，并且補充的是變換冷凝液（除鹽水）,因此大部分可循環使用。根據殼牌煤氣化工藝技術并結合用煤質成分，少量排水主要含有灰分、氨氮、硫化物、CODcr、氰化物等、其中NH3-N濃度較高，約400500mg/L。采用初步水處理，即經一級減壓放出溶解氣后，經過汽提、澄清、沉降后排放去污水處理站。其中蒸汽汽提工藝主要汽提污水中的氨氮、硫化物等。廢水中殘留的氨氮濃度主要與汽提所用的蒸汽溫度有關，汽提后污水中的氨氮含量可小于200mg/L。煤氣化廢水是采用初步水處理后排放的部分廢水，主要污染物為氨氮、硫化物、CODcr、氰化物、懸浮物等，其水溫、懸浮物和氨氮含量都很高。1.3甲醇廢水的概述甲醇是一種重要的化工產品。在甲醇生產過程中，由精鎦塔底排出的約為甲醇產量20%（甚至更高比例）的蒸餾殘液，通常稱為甲醇廢水。甲醇廢水具有強烈的刺激性氣味；CODcr的高達數萬mg/L,其主要成分為甲醇、乙醇、高級醇及醛類；還含有一些長鏈化合物，當廢水冷卻時以有色蠟狀物析出。該精餾工段采用三塔精餾工藝,并在常壓塔后設回收塔，對精餾塔排出的甲醇廢水進行回收,增加副產品雜醇。按照精餾模型設計和操作，甲醇精餾工段廢水中甲醇含量能夠降低至小于0.05%，CODcr濃度低于800mg/L，該廢水排入出水處理站。黃河水院畢業設計說明書（論文）第2頁共30頁1.4煤氣化與甲醇廢水的處理工藝煤氣化與甲醇廢水的處理方法可分為物理化學法和生物處理法兩大類。物理化學法包括蒸氨、除油、溶氣氣浮、溶劑萃取脫酚、堿性氯化法、次氯酸鈉氧化法、活性炭吸附、混凝沉淀、蒸餾汽提法、萃取法、吸附法、汽化法、焚燒法、膜技術、濕式氧化法、空氣催化氧化法、化學氧化法和電解氧化法等方法，每種方法都有選擇的去除或回收廢水中某一種或幾種污染物質。在生化處理工藝中由于進入污水處理站的廢水中的BOD5:CODcr約為0.6左右，屬于可生化性好的廢水。目前，去除這些污染指標的常用方法有厭氧、好氧或厭氧+好氧復合等多種生物處理工藝。但煤氣化與甲醇廢水最主要特點是含有醇類、酸類、醚類、氨類和氰化物等物質，且有機物、氨氮與懸浮物含量高，常規的活性污泥工藝過程中硝化作用不完全，反硝化作用則幾乎不發生，總氮(TKN)的去除率僅10%30%之間，因此很難去除煤氣化與甲醇廢水中的氨氮。目前用于處理煤氣化與甲醇廢水的主要工藝有序列間歇式循環活性污泥法（CASS）、UASB反應器工藝、A2O工藝、SBR序批式活性污泥法。1.4.1序列間歇式循環活性污泥法（CASS）處理工藝CASS屬于序列間歇式活性污泥法（SBR）工藝的一種，工藝特點的大部分與傳統SBR相似。CASS工藝最大的特點是連續進水，間歇排水變形。為了提高廢水的可生化性和防止污泥膨脹,一般設有生物選擇器或預生物反應器。與普通活性污泥法相比，CASS工藝流程簡單,占地面積小，投資較低；處理效率高，出水水質好；運行靈活，適合分批建設。但是工藝本身也存在一些不足，如運行管理較復雜，關鍵設備潷水器故障率高。CASS工藝周期排水量僅為有效容積的1/3，一般情況下要求最少設置兩池，因此處理裝置容積閑置率較高。另外，由于排水為間歇方式，因此使CASS工藝與后續處理設施銜接較困難，通常要增加中間水池和提升設備。其處理工藝示意圖見圖1.1。圖1.1CASS法處理流程示意圖CASS工藝目前在國內多用于生活污水和一些可生化性較好的工業廢水，如食品工業廢水等，但CASS工藝對氨氮的去除效率一般。據國內研究應用CASS工藝較多的總裝備部工程設計研究總院環保中心的研究資料顯示，當進水氨氮大于100mg/L時，出水氨氮的濃度超過50mg/L，氨氮去除率小于50%。為了增加脫氨效率，工程實際中增加了水解酸化池和污泥回流系統，使廢水處理系統投資增加，運行費用升高，管理難度加大。帶式壓濾機外運出水砂濾活性炭過濾預曝氣CASS池消毒污泥池調節池冷卻塔污水黃河水院畢業設計說明書（論文）第3頁共30頁1.4.2UASB反應器+好氧污水先進入調節池調節水質、水量，并進行預曝氣,然后進入隔油池進行除油，除油后的污水經pH（化學沉淀）值調整、混凝沉淀后進入UASB進行厭氧生化處理，然法后進入好氧池進行好氧生化處理，最后經過沉淀、消毒、過濾及活性炭吸附，處理后的水送循環系統。其處理工藝示意圖見圖1.2。圖1.2UASB反應器污水處理工藝示意圖1.4.3A2/O法A2/O的處理機理是硝化與反硝化作用。硝化作用就是廢水中的氨氮在有氧條件下通過硝化菌作用,將氨氮氧轉化成NO2和NO，同時降解廢水中的氰等有機物。反硝化作用就是在缺氧的條件下，通過脫氮將硝化反應所產生的NO2和NO中的N還原為N2排入大氣，達到脫氮的目的,同時降解有機物。該工藝在國內焦化廠應用較多，廢水處理效果較好。其處理工藝示意圖見圖1.3。圖1.3A2/O法工藝流程示意圖污泥二氧化氯沼氣格柵污水反沖洗水出水鼓風接觸氧化沉淀池消毒砂濾活性碳過濾沉淀池UASB反應器隔油池水質調節池調節池預曝氣PH調整藥劑污泥池污泥脫水外運鼓風上清液剩余污泥回流污泥回流混合液隔油池出水好氧池厭氧池缺氧池調節池板框壓濾機沉淀池混凝沉淀池污水污泥黃河水院畢業設計說明書（論文）第4頁共30頁1.4.4SBR工藝SBR工藝序批式活性污泥（簡稱SBR）是由美國的Ivrine在20世紀70年代初開發的是一種間歇運行的活性污泥法廢水處理工藝，兼均化、初沉、生物降解、終沉等功能于一池。通過時間控制來實現各階段的操作目的，在流態上屬于完全混合式，卻實現了時間上的推流，有機污染物隨著時間的推移而降解。廢水脫氮過程中，由于硝化階段需要好氧，反硝化階段需要厭氧，并且硝化與反硝化所需pH值、停留時間不同，這些都可以通過SBR工藝調節其參數來實現，并且隨著自動化程度的提高，SBR工藝近年來在國內外引起廣泛重視。經典SBR工藝采用間歇運行方式，污水間歇進入處理系統，間歇排出，一般來說，它的一個運行周期包括5個階段，如圖1.4所示。圖1.4SBR法工藝流程示意圖第1階段，進水期：污水在該時段內連續進入處理池，直到達到最高運行液位，并且借助于池底曝氣的攪動，使廢水和池中活性污泥充分混合。第2階段，反應期：進水達到設定的液位后，開始曝氣，采用射流或完全混合曝氣方式，使廢水中的有機物與池中的微生物充分吸收氧氣。第3階段，靜置期：反應池處于靜沉狀態，既不曝氣也不攪拌，進行高效的泥水分離，隨著水中的溶解氧不斷降低