煤气化废水处理方法综述.doc

中 国 矿 业 大 学（北京） 题 目： 煤气化废水处理方法综述 学生姓名： 赵柯 学 号： TSP0702005136Q 专 业： 环境工程 指导教师： 王春荣 2007年12月煤气化废水处理方法综述摘要：煤气化是减少燃煤污染的有效途径，但气化过程中产生的废水会对环境造成污染。本文针对废水中主要污染物的不同，对其处理方法、治理技术、工艺分别进行了论述，并提出了建议。分别介绍了煤气化废水中有用物质的回收，生化处理方法以及深度处理方法。具体介绍了废水中酚和氨的回收，采用活性污泥法、生物铁法，炭生物铁法、缺氧好氧（AO）法对废水进行处理，采用活性炭吸附法和混凝沉淀法对废水进行深度处理。关键词：煤气化；废水处理; 活性污泥法THE SUMMARY OF WASTEWATERTREATMENT TECHNOLOGY OF COAL GASIFICATION Abstract gasification is an effective way to reduce the coal pollution, but the wastewater caused by the coal gasification process will pollution environmental. According to different main pollutants of wastewater, the disposal methods, treatment technology and techniques are separately discussed, and suggestion is put forward. Useful materials recovered from the wastewater, biological and chemistry treatment, deeply treatment are introduced in this article. Phenol and the ammonia recycled from wastewater and wastewater treated by activated sludge, biological iron, charcoal- biological iron and wastewater deeply treated by acticarbon absorption and Coagulation precipitation are introduced in this paper. Key word: coal gasification, wastewater treatment, activated sludge 1 引言 煤气化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水，属于焦化废水的一种。水质成分复杂，污染物浓度高。废水中含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。对煤气化废水的处理，单纯靠物理、物理化学、化学的方法进行处理，难以达到排放标准，往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。因此煤气化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。2 煤气化废水处理技术煤气化废水处理通常可分为一级处理、二级处理和深度处理。这里的一级、二级处理的划分与传统的城市污水处理的概念上有所不同，这里所述的一级处理主要是指有价物质的回收，二级处理主要是生化处理，深度处理普遍应用的方法是臭氧化法和活性炭吸附法。一级处理包括沉淀、过滤、萃取、汽提等单元，以除去部分灰渣、油类等。一级处理中主要重视有价物质的回收，如用溶剂萃取、汽提、吸附和离子交换等脱酚并进行回收。这不仅避免了资源的流失浪费，而且对废水处理有利。煤气化废水通常萃取脱酚和蒸汽提a氨后，废水中挥发酚和挥发氨分别能去除99%和98%以上，COD也相应去除90%左右。二级处理主要是生化法，一般经二级处理后，废水可接近排放标准，生化法主要有活性污泥法和生物过滤法等。煤气化废水普遍应用的深度处理方法是臭氧氧化法和活性炭吸附。2.1 煤气化废水有价物质的回收煤气化废水中有机物质的回收一般指的是对酚和氨的回收，常用方法有溶剂萃取脱酚、蒸氨等。2.1.1 酚的回收回收废水中酚的方法很多，有溶剂萃取法、蒸汽脱酚法和吸附脱酚法等。新建焦化厂大都采用溶剂萃取法。对于高浓度含酚废水的处理技术趋势是液膜技术、离子交换法等。（1）蒸汽脱酚。蒸汽脱酚是将含酚废水与蒸汽在脱酚塔内逆向接触，废水中挥发酚转入气相被蒸汽带走，达到脱酚的目的。含酚蒸汽在再生塔中与碱液作用生成酚盐而回收。该操作方法简单，不影响环境。但脱酚效率仅为80%，效率偏低，而且耗用蒸汽量大。（2）吸附脱酚。吸附脱酚是采用一种液固吸附与解吸相结合的脱酚方法，将废水与吸附剂接触，发生吸附作用达到脱酚的目的，但采用吸附法（如活性炭吸附）回收酚存在一些困难，因为有色物质的吸附是不可逆的，活性炭吸附有色物质后，极难再生将有色物质洗脱下来，从而影响活性炭的使用寿命。随着廉价、高效、来源广的吸附剂的开发，吸附脱酚法是一种很有前途的脱酚方法。（3）萃取脱酚。萃取脱酚是一种液-液接触萃取、分离与反萃再生结合的方法。该法脱酚效率高，可达95%以上，而且运行稳定，易于操作，运行费用也较低在我国焦化行业废水处理中应用最广。2.1.2 氨的回收目前对氨的回收主要采用水蒸气汽提-蒸氨的方法。污水经汽提，析出可溶性气体，再通过吸收器，氨被磷酸氨吸收，从而使氨与其他气体分离，再将此富氨液送入汽提器，使磷酸氨溶液再生，并回收氨。2.2 煤气化废水处理方法 煤气化废水在进行出处理前根据不同的水质特点设置调节池以调节水质水量，设置隔油池或气浮池进行除油，经以上的与处理后可采用下面的方法进一步进行处理。2.2.1 活性污泥法 活性污泥法是采用人工曝气的手段，使得活性污泥均匀分散并悬浮于反应器中和废水充分接触，并在有溶解氧的条件下，对废水中所含的有机底物进行着合成和分解的代谢活动。在活动过程中，有机物质被微生物所利用，得以降解、去除。同时，亦不断合成新的微生物去补充、维持反应器中所需的工作主体微生物（活性污泥），与从反应器中排除的那部分剩余污泥相平衡。活性污泥法处理的关键是保证微生物正常生长繁殖，为此须具备以下条件：一是要供给微生物各种必要的营养源，如碳、氮、磷等，一般应保持BOD5：N：P=100：5：1（质量比）。煤气化废水中往往含磷量不足，一般为0.61.6mg/L，故需向水中投加适量的磷；二是要有足够氧气；三是要控制某些条件，如pH值以6.59.5、水温以1025为宜。另外应将重金属和其他能破坏生物过程的有害物质严格控制在规定范围之内。2.2.2 生物铁法生物铁法是在曝气池中投加铁盐，以提高曝气池活性污泥浓度为主，充分发挥生物氧化和生物絮凝作用的强氧化生物处理方法。工艺包括废水的预处理、废水生化处理和废水物化处理三部分。预处理包括重力除油、均调、气浮除油；生化处理过程包括一段曝气、一段沉淀、二段曝气、二段沉淀；物化处理工艺流程包括旋流反应、混凝沉淀和过滤等工序。在生物与铁的共同作用下能够强化活性污泥的吸附、凝聚、氧化及沉淀作用，达到提高处理效果、改善出水水质的目的。生物铁法的生产运行工艺条件包括：营养素的需求、适量的溶解氧、温度和pH值控制、毒物限量及污泥沉降比等。2.2.3 炭生物铁法目前，国内一些厂家的处理装置由于超负荷运行或其他原因，处理后的水质不能达标，炭生物铁法是在原传统的生物法的基础上再加一段活性炭生物吸附、过滤处理。老化的活性炭采用生物再生。该工艺流程简便，易于操作，设备少，投资低。由于炭不必频繁再生，故可减少处理费用。对于已有生物处理装置处理水后不符合排放标准的处理厂，采用炭生物铁法进一步处理以提高废水净化程度也是一种有效的方法。2.2.4 缺氧好氧（AO）法用常规的活性污泥处理煤气化废水，对去除酚、氰以及易于生物降解的污染物是有效的，但对于COD中难降解部分的某些污染物以及氨氮与氟化物就很难去除。AO法内循环生物脱氮工艺，即缺氧好氧工艺，其主要工艺路线是缺氧在前，好氧在后，泥水单独回流，缺氧池进行反硝化反应，好氧池进行硝化反应，废水先流经缺氧池后进入好氧池。与传统生物脱氮工艺相比，AO工艺具有流程简短、工程造价低；不必外加投入碳源等优点。同时也存在着脱氮率不高（85%左右）等不足。2.3 高新技术处理煤气化废水的研究 目前，国内在处理煤气化废水的新技术主要有以下几种2.3.1 新物化法新物化法是指在常温下利用废水中有害物质与专门为处理废水而开发的药剂（污水灵）发生反应，经过4次不同加药处理过程和处理设施，最终实现COD、BOD、NH3-N、SS均达到排放要求。该技术最大的缺陷是废水中有毒有害物质只是形态的转移，另外该技术的成熟性还需要经工程实践的考验。2.3.2 HSB 法处理焦化废水HSB（High Sotution Bacteria）是高分子均群的英文缩写。目前国内初步试验得出以下结论：HSB耐受废水中有毒有害物质性好；处理后污泥少、出水色度好；加碱量为传统方法的1/31/5，运行费用较低，但对种菌特性，生存条件、净化功能尚未完全了解，有待进一步研究与实践。2.3.3 三相气提升循环流化床处理技术蔡建安经试验研究证明：用三相气提升内循环流化床反应器（AZLR）处理污水比活性污泥法效果好，其处理负荷高。它对酚、氰等污染物的耐受力强，去除效果好，并具有较低的曝气能耗，其COD去除率为54.4%76%，酚的去除率为95%99.2%，氰的去除率为95%99.2%。2.3.4 芬顿试剂处理技术芬顿试剂对有机分子的破坏是非常有效的，其实质是二价铁离子加过氧化氢之间的链反应催化生成OH自由基，三价铁离子催化剂（芬顿类试剂）也能激发这个反应。这两个反应生成的OH自由基能有效地氧化各种有毒的和难处理的有机化合物。K.Banerjeek等经试验证明，采用过氧化氢添加铁盐能有效的减少废水中COD浓度。2.3.5 微波与超声波处理技术利用微波与超声波降解水中化学污染物，尤其是难降解的有机污染物，是近几年来发展起来的一项新型处理技术。对液体而言，微波仅对其中的极性分子起作用，微波电磁场能使急性分子产生高速旋转碰撞而产生热效应，降低反应活化能和化学键强度；在微波场中，剧烈的极性分子震荡，能使化学键断裂，故可用于污染物的降解。超声波由一系列疏密相间的纵波构成，并通过液化介质向四周传播，今年研究表明，包括卤代脂肪烃、单环和多环芳香烃及酚类物质等都能被超声波降解。2.4 煤气化废水深度处理经过酚、氨回收，预处理及生化处理后的煤气化废水，其中大部分污染物质得到了去除，但某些主要污染指标仍不能达到排放标准，因此需要进一步的处理深度处理，来使这些指标达到排放标准。2.4.1 活性炭吸附法煤气化废水经以上步骤处理后COD的去除率效果不是很理想，出水浓度较大，有时高达601mg/L左右，很难达标排放，为使废水达标排放，可使用活性炭降低废水中COD的浓度。废水处理中活性炭吸附主要对象是废水中用生化法难以降解的有机物或用一般氧化法难以氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成燃料、除萎剂、DDT等。当用活性炭吸附处理时，不但能够吸附这些难分解有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭。因此吸附法在废水的深度处理中得到了广泛的应用。2.4.2 混凝沉淀法混凝是给水处理中一个重要的处理方法。混凝法可以降低废水的浊度、色度，去除多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物和放射性物质等，去除导致富营养化的物质如磷等可溶性无机物，并