0 引言
煤化工行业的最大特点就是耗水量比较大, 而且其产生的废水量也比较大, 众所周知煤化工的主要原料是煤, 煤化工就是将煤经过系列的深度化工加工, 达到预期的产品效果, 而煤化工深度加工过程中产生的废水由于含有大量的含氮、含硫以及固体颗粒等使得废水中的有害物质比较多, 而且这些物质很难进行可生化分解, 因此需要我们深化煤化工废水生化处理的工艺[2]。
1 常规预处理方法对煤化工废水除油效果的影响
煤化工企业所排放的废水中含有大量的油类物质, 这些物质很难通过生物处理方法去除, 而且这些油类物质的存在对自然环境的破坏是巨大的, 因此基于企业健康发展、环境保护等方面的考虑, 需要我们加强对废水油类物质的处理技术[3]。目前我们在实践中经常用的除油方法是隔油池、粗粒化、混凝沉淀以及气浮等, 不同的处理方法对废水油类物质的处理效果是不同的。
1.1 隔油池对煤化工废水除油效果的影响
通过系列的实验研究发现, 应用沉淀池能够对废水油类物质进行有效的去除, 但是随着时间的推移, 沉淀池的去油率就会逐渐的降低, 一般当废水在沉淀池内经过24小时的去油处理之后, 沉淀池的去油功能就会消失, 由此可见沉淀池在应用在大量的煤化工废水处理中的效果不理想, 达不到煤化工废水处理的要求。
1.2 粗粒化对煤化工废水去油效果的影响
粗粒化主要应用一种亲油、耐油的粗粒化填料来处理含油污水, 也就是将粗粒化填料装置在相应的设备中, 当含有油类物质的污水在经过此种设备时, 废水中的细微油珠就会被吸附在粗粒化填料中, 经过时间的推移, 粗粒化填料形成的油膜会越来越大, 当此种油膜形成一定的程度之后, 其便脱离填料表面, 进而实现去油的目的, 但是此种方法只能适应于处理分散油, 因为粗粒化在经过一段时间的运行之后, 其去油效果就会大大降低。
1.3 氮气气浮对煤化工废水去油效果的影响
基于隔油池和粗粒化工艺去油效果的不理想, 本文重点研究氮气气浮对煤化工废水去油效果的影响。随着煤化工废水处理工艺的不断发展, 气浮工艺被广泛的应用到煤化工废水处理中, 并且取得了很好的效果。哈尔滨工业大学李丹阳[4]通过对比隔油池、粗粒化法与气浮法的除油效果, 从而确定了除油工艺的最优条件及运行参数, 实验得出:空气气浮和氮气气浮对油都能达到较好的去除效果, 但是空气气浮会使废水的可生化性变差, 而氮气气浮可以提高废水的可生化性。通过这一实验表明采取氮气气浮工艺可以有效的解决废水中的油类物质, 以空气气浮与氮气气浮的实验结果为例, 空气气浮后的废水中的B/C值降低了0.25, 而氮气气浮之后的废水的B/C值则提高到0.30[4], 由此可见氮气气浮能够提高废水的可深化分解。
2 空气气浮与氮气气浮的SBR工艺处理煤化工废水的效果分析
2.1 SBR工艺的机理
SBR是序批式活性污泥法的简称, 是在同一反应池 (器) 中, 按时间顺序由进水、曝气、沉淀、排水和待机五个基本工序组成的活性污泥污水处理方法[5]。其中, 进水是反应器的废水吸收过程;曝气是微生物利用基质进行生长从而去除有机物同时进行脱氮除磷的过程;沉淀、排水是为了进行固液分离并排出上清液;闲置则是留下适当的泥种为后一周期做准备[6]。
2.2 空气气浮联合SBR工艺处理煤化工废水的效果
为了更加清晰的认识到空气气浮联合SBR工艺的效果, 本文利用空气作为气浮的气源, 将控制气浮的时间设定为10min, 并且对进气口进行相应的设置, 一般设置为0.2m3/h, 并且投入相应的PAC和PAM, 使用配置好的模拟废水作为实验, 当气浮装置在运行一段时间之后就开始收集废水, 当收集到的废水达到6L时, 此时停止气浮装置的工作, 并且对出水的含量进行测试。此种测试模式每天都要进行一次, 并且记录相应的数据。结果显示应用空气气浮工艺对废水去油的稳定性达到了41%左右, 而SBR工艺的去油率则要达到79%左右。
2.3 氮气气浮联合SBR工艺处理煤化工废水的效果分析
同样采取上述的实验步骤, 只是将气浮气源由空气改为氮气, 以此对进出废水的COD和总酚浓度进行检测, 根据相应的记录数据表明:应用氮气气浮工艺之后COD的去油率为41%左右, 而SBR工艺对COD的去油率则为83%左右, 由此可见相比空气气浮工艺氮气气浮工艺的去油率要更高。
2.4 空气气浮和氮气气浮联合SBR工艺处理煤化工废水的效能对比
结合以上论述, 空气气浮与氮气气浮联合SBR工艺对COD的去除效果对比数据 (见表1) , 从该图可知空气气浮和氮气气浮对COD的去除率基本相同, 但是此两者方法与SBR工艺相结合之后, 氮气气浮的对COD的去除率为82.57%, 空气气浮后工艺对COD去除率为76.63%, 由此可见对于不同气浮气源, 气浮对于COD的去除率没有改变, 但是气浮后出水的生化活性得到了改变。由此可见氮气气浮联合SBR工艺处理煤化工废水能达到更好的效果, 但是其离环保标准的要求还差一段差距, 因此选择氮气气浮联合PACT工艺处理煤化工废水。
3 氮气气浮对后续SBR处理效果的研究分析
3.1 SBR反应器工艺运行条件研究
SBR反应器主要是由进水、曝气、沉淀、排水以及闲置等运行阶段构成的, 该反应器主要是采取自动控制技术, 也就是从每个周期的开始阶段到结束阶段都是由系统自动进行控制的。
3.2 影响SBR工艺处理煤化工废水效能的影响因素
首先是周期对系统处理效果的影响。周期是系统处理效果的重要影响因素, 对于周期的控制也就是对曝气时间的控制, 通过曝气可以实现对废水的充氧、搅动以及混合等作用, 以此保证废水中的微生物新陈代谢得到充分的发挥。当然在具体的处理中一定要合理控制周期, 如果曝气的时间过长, 废水中的有机物质就会减少, 微生物就会进入内源呼吸阶段, 活性污泥量也就会减少;其次p H值对系统处理效果的影响。混合液的p H值对活性污泥微生物的生命活动的影响是巨大的, 尤其是过大或者过小的p H值都会影响到活性污泥微生物酶的催化作用, 导致废水处理效果发生变化;再次溶解氧对系统处理效果的影响。对废水的生化处理需要一定的溶解氧环境, 参与废水去油处理的活性污泥是以好氧细菌为主的, 因此必须要在相应的设备中保证具有足够的溶解氧。实验表明溶解氧一旦出现不足就会影响微生物的生长, 进而给废水去油处理带来很大的问题;最后冲击负荷对系统处理效果的影响, 生物反应器能够有效的降低废水中的油类物质, 并且其也具有一定的稳定性, 但是一旦出现进水波动较大时就会影响反应器的运行效果, 进而影响废水去油效果的质量。当然除了上述几种因素之外, 温度也会对煤化工废水的去油效果产生影响, 只有合适的温度才能提高酶促反应, 进而提高系统的去油效果。
研究表明, 选择氮气气浮与SBR工艺进行煤化工废水处理, 其整体效果较好, 然而其出水中所存在的总酚值与COD值仍较高, 分别为35mg/L、260mg/L, 无法满足我国相关污染排放的相关标准。为此, 提出氮气气浮联合PACT工艺, 进行煤化工废水处理。选择氮气作为试验气浮气源, 具体运行参数的设置情况如下:气浮进气量值为0.2m3/h, 停留时间设定为10min, PAC投加量值为100mg/L, 设置PAM投加量为2mg/L, 试验过程中采取模拟废水, 运行30min气浮装置并在收集8L出水后停止运行, 测定出水中所存在的总酚及COD含量。PACT反应器其粉末活性炭加量为1g/L, 周期为24小时, 在25℃环境下作业, 溶解氧DO浓度设定为4mg/L, p H值数在7.0左右, 系统运行时间设计为10天。研究结果表明, 氮气气浮与PACT工艺相结合, 其在煤化工废水处理中, 其出水总酚浓度测定值为17.79±3.93%, 出水COD浓度测定值在169.28±22.43%, 其处理效果仍无法达到国家相关排放标准要求, 要求深层次处理, 结合其他工艺以满足排放标准。
4 结语
实验证明, 应用空气气浮法与氮气气浮法进行煤化工废水生化处理, 其整体去除效果上基本相同, 然而空气气浮法在应用中会导致废水可生化性较差, 氮气气浮法则能够提高煤化工废水可生化性, 将气浮法与SBR工艺与PACT工艺相结合, 发现其整体处理效能仍难以满足国家污水排放相关标准, 仍需要进一步深入研究, 结合其他工艺, 提高其整体处理效能, 实现更好效益。
摘要：煤化工废水中的含油成分一直是废水处理中的难题, 也是造成废水难以生化分解的主要原因, 因此研究煤化工废水预处理除油具有很强的意义[1]。本文以分析常规处理方法为切入点, 引导出氮气气浮工艺, 并分析出采取此种处理工艺对改善煤化工废水的生化处理效能而言仍难以满足国家污水排放的相关标准, 还需结合其他工艺, 提高其整体处理效能, 实现更好效益。
关键词：氮气气浮工艺,改善,煤化工废水,生化处理,效能
参考文献
[1] 贺海韬, 钱培金.基于氮气气浮除油与改善煤化工废水生化处理效能探究.资源节约与环保, 2014, (11) .
[2] 王伟, 韩洪军, 张静, 徐瑞捷, 王顺.煤制气废水处理技术研究进展.化工进展, 2013, (03) .
[3] 徐春艳, 韩洪军, 李琨.EBA生物组合技术在煤化工废水处理工程中的应用.中国给水排水, 2015, (03) .
[4] 李丹阳.基于氮气气浮除油与改善煤化工废水生化处理效能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2013:1-83.
[5] 环境工程名词术语.中华人民共和国环境保护标准HJ[S].2016-2012.
[6] 杜中典, 崔理华, 高婷, 等.有机废水SBR反应器研究进展[J].环境污染治理技术与设备, 2002, (9) :91-94.