成學禮，喬 華，紀欽洪

（1.中海油大同煤制氣項目組，山西 大同037100；2.中海油研究總院有限責任公司新能源研究中心，北京100028）

廢水的處理與利用是現(xiàn)階段煤化工產業(yè)發(fā)展面臨的重大環(huán)保問題[1-2]，為滿足2015 年環(huán)保部在《現(xiàn)代煤化工建設項目環(huán)境準入條件（試行）》中提出的要求，2016 年以來獲得環(huán)保部環(huán)評批復的煤化工項目多數(shù)選擇高濃鹽水分質結晶技術處理煤化工廢水。近年來，以煤為原料制取天然氣的項目多選用碎煤加壓氣化工藝[3]，而碎煤加壓氣化所產生的廢水含酚高、氨氮高、可生化性低，成為制約這一工藝應用的瓶頸之一。中國海洋石油集團有限公司擬在山西大同建設40 億m3/a 煤制氣項目，為了驗證碎煤加壓氣化廢水處理工藝方案的可行性，考察碎煤加壓氣化廢水污染物的降解過程，中海油大同煤制氣項目組在內蒙古某煤氣化公司廠內設計建設了一套廢水負荷為3 m3/h的試驗裝置，采用水解酸化+生化A/O 工藝來處理酚氨回收后的碎煤加壓氣化廢水，并通過一系列試驗來考察廢水中污染物降解效果。

1 試 驗

1.1 試驗裝置

按照進水COD 質量濃度3 500 mg/L 設計廢水處理能力為3 m3/h 試驗裝置，廢水處理試驗裝置流程示意圖見圖1。其中：水解酸化池有效池容為75 m3，設計停留時間25 h；A 池（缺氧池）有效池容為90 m3，設計停留時間30 h；O 池（好氧池）有效池容為180 m3，設計停留時間60 h。水解酸化池從末端設置污泥回流和混合液回流到水解酸化池前端，O 池設置污泥回流和混合液回流到A 池。

圖1 廢水處理試驗裝置流程示意圖

1.2 試驗材料

試驗用廢水引自內蒙古某煤氣化公司酚氨回收后的碎煤加壓氣化廢水。典型的參數(shù)如下：COD 質量濃度1 580 mg/L～3 910 mg/L、總酚質量濃度350 mg/L～550 mg/L、氨氮質量濃度80 mg/L～210 mg/L、總氮質量濃度150 mg/L～450 mg/L。

為了保持試驗進水的穩(wěn)定，從廢水處理廠的綜合調節(jié)池取水，并在試驗裝置的入口設置緩沖池，使試驗裝置接入廢水的COD 質量濃度維持在2 500 mg/ L～2 700 mg/L。

1.3 污泥接種

水解酸化池的污泥，采用廢水處理廠的上流式厭氧污泥床（UASB）裝置的厭氧污泥進行接種；生化A/O池的污泥，采用廢水處理廠的生化A/O 池剩余污泥進行接種。

維持水解酸化池的pH 在6 以下，用于控制甲烷菌的生長，A 池的溶解氧（DO）質量濃度控制在0.2 mg/L以內，O 池的DO 質量濃度控制在4 mg/L～5 mg/L。

污泥接種后，水解酸化池和生化A/O 池運行3 個月，活性污泥充分適應了廢水的特性。污泥生長旺盛，特征菌團飽滿、健壯、有活力。

污泥接種馴化期間，試驗裝置進水量在3 m3/h，水解酸化混合液回流量在8 m3/h，A/O 池的混合液回流量在9 m3/h，A/O 池內的混合液懸浮固體（MLSS）質量濃度達到3 500 mg/L 以上，污泥培養(yǎng)完成，進行試驗。

1.4 試驗方法

1.4.1 停留時間變化對水解酸化過程的影響

有效池容不變的情況下，通過改變裝置進水的負荷，改變水解酸化池水力停留時間，通過分析水解酸化池出水的COD 來考察水解酸化過程。

1.4.2 停留時間對A/O 生化過程的影響

保持水解酸化池進水水質平穩(wěn)，進水量在4.0 m3/h穩(wěn)定運行，在水解酸化池出水進入A/O 池前增加旁路，用于調節(jié)A/O 池進水量。通過改變A/O 池的進水負荷，改變A/O 池的水力停留時間，通過分析A/O 池出水COD 來考察生化降解過程。

1.4.3 混合液回流量對氨氮、總氮降解的影響

維持水解酸化池和A/O 池進水水質平穩(wěn)，進水負荷在3 m3/h 下穩(wěn)定運行。通過改變A/O 裝置的混合液回流量，分析A/O 池進水和出水的氨氮、總氮來考察生化處理效果。

1.5 分析方法

分析方法參照《水和廢水檢測分析方法》（第四版）[4]，COD：重鉻酸鉀標準法；氨氮：納氏試劑分光光度法；總氮：過硫酸鉀氧化紫外分光光度法。

2 結果與探討

2.1 停留時間變化對水解酸化過程的影響

保持水解酸化池進水水質平穩(wěn)，通過調節(jié)水解酸化池的進水負荷來調節(jié)停留時間，考察水解酸化池水力停留時間與進、出水COD 的關系，結果見表1。

由表1 可知，維持進水水質平穩(wěn)的情況下，當水力停留時間超過19.2 h，出水COD 開始下降，當停留時間高于22.7 h，出水COD 下降的明顯，說明被降解的污染物較多；當水力停留時間超過35.7 h，COD 降解效果逐漸趨緩，說明污染物降解過程有水解段、產酸段，因此，水解酸化池較合適的水力停留時間在

表1 水解酸化池水力停留時間與進、出水COD 關系

22.7 h～35.7 h。

2.2 停留時間變化對A/O 生化過程的影響

維持水解酸化池運行狀態(tài)不變，保持A/O 生化池進水水質平穩(wěn)，通過調節(jié)生化A/O 池的進水負荷來調節(jié)水力停留時間，考察A/O 池水力停留時間與進、出水COD 的關系，結果見表2。

表2 A/O 池水力停留時間與進、出水COD 關系

由表2 可知，隨著停留時間的增加，生化A/O 池出水的COD 呈下降趨勢，說明可生化有機物的降解程度隨著停留時間增加而增加；當水力停留時間超過100 h 時，出水COD 的質量濃度可以降到300 mg/L 左右；當停留時間超過128.6 h 以后，出水COD 的下降趨勢趨緩，說明可生化有機物基本降解完成。

2.3 混合液回流量對降解氨氮、總氮的影響

維持水解酸化池、生化池進水水質穩(wěn)定，進水負荷3 m3/h。調整生化A/O 池混合液回流量，考察生化A/O 池混合液回流量與進、出水水質結果見表3。

表3 生化A/O 池混合液回流量與進、出水水質

由表3 可知：（1）生化A/O 池出水氨氮基本保持不變，說明在好氧過程中，氨氮被轉化為硝態(tài)氮的過程比較徹底。（2）生化A/O 池出水總氮隨回流量的增加而降低，但當混合液回流量超過10 m3/h 時，出水總氮下降趨勢緩慢，說明在足夠碳源和活性污泥存在下，硝化和反硝化反應較快，因而在前置反硝化的流程中，回流量為制約總氮去除率的主要因素?；旌弦夯亓髁吭?0 m3/h 以上，也就是回流比（混合液回流量/進水量）在3.3 倍以上，A/O 池出水的總氮下降比較緩慢，因此維持3 倍左右的回流比，既可以最大限度地消解總氮，又能獲得比較經濟的運行成本。

3 結 論

3.1 針對碎煤加壓氣化酚氨回收后廢水，水解酸化池較合適的水力停留時間在22.7 h～35.7 h。

3.2 隨著水力停留時間增加，生化A/O 池的出水水質逐步變好。當水力停留時間超過100 h，出水COD 質量濃度可降低到300 mg/L 左右；當水力停留時間超過128.6 h，增加停留時間對生化A/O 過程降解有機物的優(yōu)勢不再明顯。

3.3 生化A/O 池的混合液回流比對出水的總氮影響較大，維持3 倍左右的回流比，不僅能夠較好地完成硝化、反硝化過程，還能獲得較經濟的運行成本。