一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法

摘要

一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，它涉及一种污水处理方法。本发明要解决现有采用生化方法存在对鲁奇炉煤制气废水进行深度处理仍不能达到排放标准，而物化方法存在对鲁奇炉煤制气废水进行深度处理成本高的问题。方法：一、混凝吸附处理；二、高密度沉淀处理；三、高级氧化处理；四、连续曝气间歇搅拌处理；五、间歇式曝气生物处理；六、V型砂滤池处理，即完成污水深度处理。优点：采用本发明方法处理鲁奇炉煤制气废水最终出水可以达到回用标准。本发明主要用于对鲁奇炉煤制气废水深度处理。

权利要求

1.一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法是按以下步骤完成： 一、混凝吸附处理：首先鲁奇炉煤制气废水通入混凝沉淀池中，然后投加聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、硅藻土和粉末活性炭，在污泥回流比为50%～100%和搅拌速度为50r/s～

70r/s的条件下搅拌4min～6min，再在污泥回流比为50%～100%和搅拌速度为0.2r/s～0.5r/s的条件下絮凝25min～35min；步骤一中所述的聚合氯化铝的投加量为80mg/L～100mg/L；步骤一中所述的聚丙烯酰胺的投加量为20mg/L～30mg/L；步骤一中所述的硅藻土的投加量为180mg/L～200mg/L；步骤一中所述的粉末活性炭的投加量为80mg/L～

140mg/L；

二、高密度沉淀处理：经步骤一混凝吸附处理的混合物在高密度沉淀池中进行沉淀，高密度沉淀池中污泥浓度控制在5000mg/L～8000mg/L，水力停留时间为4h； 三、高级氧化处理：经步骤二高密度沉淀处理的污水通入臭氧氧化池中，然后采用连续投加方式将臭氧通入臭氧氧化池中，臭氧进气浓度为40mg/L～60mg/L，水力停留时间为

1h；

四、连续曝气间歇搅拌处理：经步骤三高级氧化处理的污水通入缓冲池中，在缓冲池进行间歇搅拌处理，搅拌速度为480r/min～740r/min，相邻两次施加搅拌的间隔时间为

30min，水力停留时间为2h；

五、间歇式曝气生物处理：经步骤四连续曝气间歇搅拌处理的污水通入滤料层厚与承托层高度比为40:3的生物滤池中，且生物滤池选用活性焦作为滤料，选用卵石作为承托

3 3

层，在BOD容积负荷为0.05kgBOD/m·d～0.15kgBOD/m·d、溶解氧为3mg/L～6mg/L和

3 3

曝气量为80m/min～100m/min下进行间歇式曝气生物处理，水力停留时间为4h～6h； 六、V型砂滤池处理：经步骤五间歇式曝气生物处理的污水通入V型砂滤池中，水力停留时间为2h，即完成污水深度处理。

2.根据权利要求1所述的一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于步骤一中所述的鲁奇炉煤制气废水中CODcr浓度为150mg/L～250mg/L，NH4-N浓度为40mg/L～

80mg/L，酚浓度为10mg/L～20mg/L，喹啉浓度为45mg/L～55mg/L，吡啶浓度为3mg/L～

4mg/L，不含有氰化物。

3.根据权利要求1所述的一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于步骤一中所述的聚合氯化铝的投加量为90mg/L。

4.根据权利要求1所述的一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于步骤一中所述的聚丙烯酰胺的投加量为25mg/L。

5.根据权利要求1所述的一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于步骤一中所述的硅藻土的投加量为190mg/L。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于步骤一中所述的粉末活性炭的投加量为100mg/L。

7.根据权利要求6所述的一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于步骤二中所述的高密度沉淀池中设置排泥设备，且将排泥设备的转速设置为1r/h～3r/h。

8.根据权利要求7所述的一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于步骤五中所述的经步骤四连续曝气间歇搅拌处理的污水采取上流式进水方式通入生物滤池中。

9.根据权利要求1所述的一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于步骤五中所述的生物滤池设置反冲洗周期为72h，采用气水联合冲洗方式冲洗生物滤池。

10.根据权利要求1所述的一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，其特征在于步骤六中所述的V型砂滤池设置反冲洗周期为72h～125h，采用气水联合冲洗方式冲洗V型砂滤池。

说明书

一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种污水处理方法。

背景技术

[0002] 中国对天燃气的消耗量逐年增加，国内天然气供不应求导致供需缺口不断增大，对天然气的进口量不断增加，对外依存度达到30%至35%，发展国内天然气产业是十分必要和紧需的。鲁奇炉是一种成熟的煤炭加压气化炉技术，由于该技术气化温度较低(约1000℃)、能耗较小，对煤质要求不严格，能合成大量的甲烷气体，同时又可以获得很多商业性的副产品，是目前世界上建厂数量最多的煤制气技术。煤制天然气耗水量非常大，每
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生产1000m 天然气耗水量达到6～7t，因此中水回用对煤制气产业势在必行，鲁奇炉燃烧温度低气化不充分，在合成甲烷的同时会生成一系列难以处理的物质比如氨、酚、焦油等，因此排放的污水中污染成分复杂，难降解物质多，一般采用物化法和多级生化法结合的方式对这类污水进行处理。首先采用萃取法、吸附法、精馏法等物化方法对污水进行脱氨、除油、酚类化合物回收等，经过物化处理后的污水中仍含有很复杂的污染物成分，其中酚类化合物有苯酚、甲基苯酚、烷基苯酚、苯二酚及烷基苯二酚等13种；烷烃类有长链脂肪烃等，杂环类有萘、芴等；杂环类有咪唑、苯并吡喃、苯并呋喃、吡唑等；羧酸类有脂肪酸等；酯类有烷基硅酯等。物化法之后采用生化法对污水中剩余不可回收的污染物进行处理，生化法主要包括厌氧、兼氧、A/O，沉淀池这样几个工序，可以大大的提高COD的去除率。虽然经过物化法及生物法处理后的煤制气污水的污染物有明显的去除效果，COD浓度可以由3500～
4000mg/L降低至150～250mg/L，但是仍不能满足出水COD≤60mg/L，氨氮≤10mg/L的要求，经过生化段出后的污水中的酚类化合物、长链烷烃等化合物大部分已经被去除，残留的化合物主要为未能去除的氨氮、少量的酚以及极难生物降解的含氮杂环类包括喹啉、吡啶等，因此继续采用传统的生化方法即便延长停留时间也很难达到进一步提高去除率的效果，导致现有生化方法存在对煤制气废水深度处理仍不能达到排放标准。虽然单纯采用物化法见效快、操作简单，但是由于药剂、臭氧、吸附剂等材料及相配套的设施造价较高，导致处理成本过高，很难应用于实际污水处理系统的运行中。

发明内容

[0003] 本发明要解决现有采用生化方法存在对鲁奇炉煤制气废水进行深度处理仍不能达到排放标准，而物化方法存在对鲁奇炉煤制气废水进行深度处理成本高的问题，而提供一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法。

[0004] 一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，具体是按以下步骤完成：

[0005] 一、混凝吸附处理：首先鲁奇炉煤制气废水通入混凝沉淀池中，然后投加聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、硅藻土和粉末活性炭，在污泥回流比为50%～100%和搅拌速度为50r/s～70r/s的条件下搅拌4min～6min，再在污泥回流比为50%～100%和搅拌速度为0.2r/s～0.5r/s的条件下絮凝25min～35min；步骤一中所述的聚合氯化铝的投加量为80mg/L～100mg/L；步骤一中所述的聚丙烯酰胺的投加量为20mg/L～30mg/L；步骤一中所述的硅藻土的投加量为180mg/L～200mg/L；步骤一中所述的粉末活性炭的投加量为80mg/L～140mg/L；

[0006] 二、高密度沉淀处理：经步骤一混凝吸附处理的混合物在高密度沉淀池中进行沉淀，高密度沉淀池中污泥浓度控制在5000mg/L～8000mg/L，水力停留时间为4h；

[0007] 三、高级氧化处理：经步骤二高密度沉淀处理的污水通入臭氧氧化池中，然后采用连续投加方式将臭氧通入臭氧氧化池中，臭氧进气浓度为40mg/L～60mg/L，水力停留时间为1h；

[0008] 四、连续曝气间歇搅拌处理：经步骤三高级氧化处理的污水通入缓冲池中，在缓冲池进行间歇搅拌处理，搅拌速度为480r/min～740r/min，相邻两次施加搅拌的间隔时间为30min，水力停留时间为2h；

[0009] 五、间歇式曝气生物处理：经步骤四连续曝气间歇搅拌处理的污水通入滤料层厚与承托层高度比为40:3的生物滤池中，且生物滤池选用活性焦作为滤料，选用卵石作为承3 3
托层，在BOD容积负荷为0.05kgBOD/m·d～0.15kgBOD/m·d、溶解氧为3mg/L～6mg/L和
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曝气量为80m/min～100m/min下进行间歇式曝气生物处理，水力停留时间为4h～6h；

[0010] 六、V型砂滤池处理：经步骤五间歇式曝气生物处理的污水通入V型砂滤池中，水力停留时间为2h，即完成污水深度处理。

[0011] 本发明优点：本发明的核心技术包括混凝吸附处理、高级氧化处理以及间歇式曝气生物处理，其中混凝吸附处理步骤中通过活性炭和硅藻土吸附层将生物法处理后的鲁奇炉煤制气废水中的含氮杂环类、酚类化合物以及其他污染物进行吸附，从而部分降低COD，提高高级氧化处理稳定性，同时使得活性硅藻土和碳粉和污水中的杂质一同沉淀，部分活性硅藻土和碳粉回流到吸附段的首段继续反应，部分活性硅藻土和碳粉排出送走；高级氧化处理步骤是以产生·OH自由基等强活性自由基为目的的臭氧氧化过程，因此可以将前面未能混凝沉淀去除的大分子难降解物质有效的转化为简单小分子物质，其中包括了难降解的酚类化合物、含氮杂环等，通过提高可利用碳源和氮源浓度，提高了污水的可生化性；且臭氧氧化池后端设计缓冲池，用以连臭氧氧化池和生物滤池的标高，缓冲池内的潜水搅拌器和微曝气系统可以快速释放多余的臭氧和羟基自由基，减少缓冲池占地面积；间歇式曝气生物处理步骤采用活性焦作为滤料，活性焦比表面积大、空隙发达，具有良好的吸附性、化学稳定性能、物理稳定性能以及易再生的特点，有利于吸附、截滤和生物体的附着，活性焦表面形成由内向外的厌氧兼氧好氧生物膜层，可以同时去除废水中剩余有机物和氨氮等污染物，达到深度处理的目的；最后为了保证出水的水质要求，在深度处理系统的出水设计了V型砂滤池，使得出水中的SS得到进一步降低，最终出水可以达到回用标准。

附图说明

[0012] 图1为具体实施方式一的流程示意图。

具体实施方式

[0013] 具体实施方式一：本实施方式是一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，具体是按以下步骤完成：

[0014] 一、混凝吸附处理：首先鲁奇炉煤制气废水通入混凝沉淀池中，然后投加聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、硅藻土和粉末活性炭，在污泥回流比为50%～100%和搅拌速度为50r/s～70r/s的条件下搅拌4min～6min，再在污泥回流比为50%～100%和搅拌速度为0.2r/s～0.5r/s的条件下絮凝25min～35min；步骤一中所述的聚合氯化铝的投加量为80mg/L～100mg/L；步骤一中所述的聚丙烯酰胺的投加量为20mg/L～30mg/L；步骤一中所述的硅藻土的投加量为180mg/L～200mg/L；步骤一中所述的粉末活性炭的投加量为80mg/L～140mg/L；

[0015] 二、高密度沉淀处理：经步骤一混凝吸附处理的混合物在高密度沉淀池中进行沉淀，高密度沉淀池中污泥浓度控制在5000mg/L～8000mg/L，水力停留时间为4h；

[0016] 三、高级氧化处理：经步骤二高密度沉淀处理的污水通入臭氧氧化池中，然后采用连续投加方式将臭氧通入臭氧氧化池中，臭氧进气浓度为40mg/L～60mg/L，水力停留时间为1h；

[0017] 四、连续曝气间歇搅拌处理：经步骤三高级氧化处理的污水通入缓冲池中，在缓冲池进行间歇搅拌处理，搅拌速度为480r/min～740r/min，相邻两次施加搅拌的间隔时间为30min，水力停留时间为2h；

[0018] 五、间歇式曝气生物处理：经步骤四连续曝气间歇搅拌处理的污水通入滤料层厚与承托层高度比为40:3的生物滤池中，且生物滤池选用活性焦作为滤料，选用卵石作为承3 3
托层，在BOD容积负荷为0.05kgBOD/m·d～0.15kgBOD/m·d、溶解氧为3mg/L～6mg/L和
3 3
曝气量为80m/min～100m/min下进行间歇式曝气生物处理，水力停留时间为4h～6h；

[0019] 六、V型砂滤池处理：经步骤五间歇式曝气生物处理的污水通入V型砂滤池中，水力停留时间为2h，即完成污水深度处理。

[0020] 本实施方式的流程示意图如图1所示，图1为本实施方式的流程示意图，通过图1可知，待深度处理污水首先通入混凝沉淀池，然后与聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、硅藻土、粉末活性炭和污泥絮凝体通入高密度沉淀池，在混凝沉淀池与高密度沉淀池之间按污泥回流比为50%～100%进行污泥回流，保证部分硅藻土和活性炭回流到步骤一的混凝沉淀池中继续参加反应，然后依次流经臭氧氧化池、缓冲池、生物滤池和V型砂滤池，V型砂滤池的出水达到排放的标准，即实现待深度处理污水的深度处理。

[0021] 本实施方式步骤一中混凝吸附处理是在混合区鲁奇炉煤制气废水与硅藻土、粉末活性炭、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺搅拌及回流污泥混合，并先在污泥回流比为50%～100%和搅拌速度为50r/s～70r/s的条件下对含氮杂环类、酚类化合物以及其他污染物进行吸附形成絮凝体；然后进入絮凝区，在污泥回流比为50%～100%和搅拌速度为0.2r/s～0.5r/s的条件下进行絮凝处理。

[0022] 本实施方式步骤二中所述的步骤一得到混凝吸附处理的混合物由经过步骤一混凝吸附处理后的污水、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、硅藻土、粉末活性炭和污泥絮凝体组成。

[0023] 本实施方式采用物化与生化法结合的深度处理方式，首先利用臭氧达到将部分难降解物质开环或断链的目的，从而提高废水的可生化性，再通过生化手段进一步去除煤制气废水中的难降解物质，使出水达到工业回用水标准要求。

[0024] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述的鲁奇炉煤制气废水中CODcr浓度为150mg/L～250mg/L，NH4-N浓度为40mg/L～80mg/L，酚浓度为10mg/L～20mg/L，喹啉浓度为45mg/L～55mg/L，吡啶浓度为3mg/L～4mg/L，不含有氰化物。其他与具体实施方式一相同。

[0025] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的聚合氯化铝的投加量为90mg/L。其他与具体实施方式一或二相同。

[0026] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中所述的聚丙烯酰胺的投加量为25mg/L。其他与具体实施方式一至三相同。

[0027] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中所述的硅藻土的投加量为190mg/L。其他与具体实施方式一至四相同。

[0028] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤一中所述的粉末活性炭的投加量为100mg/L。其他与具体实施方式一至五相同。

[0029] 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤二中所述的高密度沉淀池中设置排泥设备，且将排泥设备的转速设置为1r/h～3r/h。其他与具体实施方式一至六相同。

[0030] 具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤五中所述的经步骤四连续曝气间歇搅拌处理的污水采取上流式（即由生物滤池底部进水）进水方式通入生物滤池中。其他与具体实施方式一至七相同。

[0031] 具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤五中所述的生物滤池设置反冲洗周期为72h，采用气水联合冲洗方式冲洗生物滤池。其他与具体实施方式一至八相同。

[0032] 具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤六中所述的V型砂滤池设置反冲洗周期为72h～125h，采用气水联合冲洗方式冲洗V型砂滤池。其他与具体实施方式一至九相同。

[0033] 采用下述试验验证本发明效果：

[0034] 试验一：一种鲁奇炉煤制气废水的深度处理方法，具体是按以下步骤完成：

[0035] 一、混凝吸附处理：首先鲁奇炉煤制气废水通入混凝沉淀池中，然后投加聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、硅藻土和粉末活性炭，在污泥回流比为75%和搅拌速度为60r/s的条件下搅拌5min，再在污泥回流比为75%和搅拌速度为0.3r/s的条件下絮凝30min；步骤一中所述的聚合氯化铝的投加量为90mg/L；步骤一中所述的聚丙烯酰胺的投加量为25mg/L；步骤一中所述的硅藻土的投加量为190mg/L；步骤一中所述的粉末活性炭的投加量为100mg/L；

[0036] 二、高密度沉淀处理：经步骤一混凝吸附处理的混合物在高密度沉淀池中进行沉淀，高密度沉淀池中污泥浓度控制在6500mg/L，水力停留时间为4h；

[0037] 三、高级氧化处理：经步骤二高密度沉淀处理的污水通入臭氧氧化池中，然后采用连续投加方式将臭氧通入臭氧氧化池中，臭氧进气浓度为50mg/L，水力停留时间为1h；

[0038] 四、连续曝气间歇搅拌处理：经步骤三高级氧化处理的污水通入缓冲池中，在缓冲池进行间歇搅拌处理，搅拌速度为600r/min，相邻两次施加搅拌的间隔时间为30min，水力停留时间为2h；

[0039] 五、间歇式曝气生物处理：经步骤四连续曝气间歇搅拌处理的污水通入滤料层厚与承托层高度比为40:3的生物滤池中，且生物滤池选用活性焦作为滤料，选用卵石作为承3 3
托层，在BOD容积负荷为0.1kgBOD/m·d、溶解氧为4.5mg/L和曝气量为90m/min下进行间歇式曝气生物处理，水力停留时间为5h；

[0040] 六、V型砂滤池处理：经步骤五间歇式曝气生物处理的污水通入V型砂滤池中，水力停留时间为2h，即完成污水深度处理。

[0041] 本试验步骤一中所述的待深度处理污水中CODcr浓度为200mg/L，NH4-N浓度为60mg/L，酚浓度为15mg/L，喹啉浓度为40mg/L，吡啶浓度为3.5mg/L，不含有氰化物。

[0042] 本试验步骤五中所述的经步骤四连续曝气间歇搅拌处理的污水采取上流式（即由生物滤池底部进水）进水方式通入生物滤池中。

[0043] 本试验步骤五中所述的生物滤池设置反冲洗周期为72h，采用气水联合冲洗方式冲洗生物滤池。

[0044] 本试验步骤六中所述的V型砂滤池设置反冲洗周期为100h，采用气水联合冲洗方式冲洗V型砂滤池。

[0045] 采用国家环境保护总局《水和废水监测分析方法（第四版）》中标准测样方法测定本试验步骤六的出水各项指标，可知本试验步骤六的出水中CODcr浓度≤60mg/L，NH4-N浓度≤5mg/L，挥发酚浓度≤0.5mg/L，喹啉浓度≤5mg/L，吡啶浓度≤1mg/L、不含有氰化物，通过计算可知对COD去除率为85%，氨氮去除率为80%，挥发酚去除率为98%，喹啉去除率为90%，吡啶去除率为30%。