【摘要】：煤氣化廢水主要產(chǎn)生于煤氣化爐的粗煤氣洗滌、冷卻及凈化過程,廢水的污染物組成與氣化爐構(gòu)造、運(yùn)行條件、煤種等密切相關(guān)。碎煤加壓氣化廢水污染物濃度高,目前煤化工行業(yè)常選用水解酸化+多級(jí)A/O組合工藝進(jìn)行處理,但工業(yè)運(yùn)行中存在單元處理效率低、生化剩余污泥量大、生化系統(tǒng)運(yùn)行能耗高等缺點(diǎn)。本論文以固定床碎煤加壓氣化爐酚氨回收裝置的排水為研究對(duì)象。水質(zhì)分析結(jié)果指出,試驗(yàn)廢水具有污染物組成復(fù)雜,COD、酚類、氨氮濃度高,波動(dòng)大,可生化性差等特點(diǎn)。針對(duì)廢水水質(zhì)特點(diǎn),本論文設(shè)計(jì)了厭氧污泥床+內(nèi)循環(huán)好氧生物膜反應(yīng)器+包埋菌顆粒反硝化反應(yīng)器+臭氧氧化+包埋菌流化床的生化處理新工藝。實(shí)驗(yàn)研究優(yōu)化了新工藝各單元的運(yùn)行參數(shù),考察了各單元去除煤氣化廢水污染物的效能,進(jìn)而系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)新工藝處理碎煤加壓氣化廢水的適用性。厭氧污泥床反應(yīng)器是生化處理新工藝的核心處理單元,對(duì)改善碎煤加壓氣化廢水水質(zhì)、去除酚類等有毒污染物起到關(guān)鍵作用。本論文重點(diǎn)研究了厭氧反應(yīng)器處理碎煤加壓氣化廢水的啟動(dòng)方法,提負(fù)荷運(yùn)行階段去除廢水污染物的效能以及厭氧反應(yīng)器運(yùn)行的影響因素。以市政消化污泥作為接種污泥,進(jìn)水不稀釋,不投加輔助碳源,采取逐步縮短水力停留時(shí)間的污泥馴化方式,厭氧污泥的馴化周期大約是3個(gè)月。縮短水力停留時(shí)間、提高進(jìn)水COD濃度、提高進(jìn)水總酚濃度三種提負(fù)荷運(yùn)行條件對(duì)厭氧反應(yīng)器去除污染物效率的負(fù)面影響依次遞增,這與污染物濃度提高,特別是有毒污染物酚類物質(zhì)濃度提高對(duì)厭氧菌活性產(chǎn)生抑制密切相關(guān)。300天連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明厭氧反應(yīng)器可處理COD濃度3300 mg/L左右、總酚濃度350 mg/L左右的碎煤加壓氣化廢水。在負(fù)荷沖擊方面,厭氧反應(yīng)器可耐受進(jìn)水COD濃度增加一倍(1500 mg/L-3300 mg/L),進(jìn)水總酚濃度提高50%(230 mg/L-350 mg/L)的負(fù)荷沖擊。優(yōu)化條件下厭氧上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要反應(yīng)器處理COD 3000mg/L、總酚300mg/L的碎煤加壓氣化廢水,COD、總酚去除率能分別穩(wěn)定在60%和40%。通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)知,進(jìn)水總酚濃度是厭氧反應(yīng)器處理碎煤加壓氣化廢水的關(guān)鍵控制參數(shù),而沼氣產(chǎn)率則是厭氧反應(yīng)器運(yùn)行效能的重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。內(nèi)循環(huán)好氧生物膜反應(yīng)器進(jìn)一步去除厭氧反應(yīng)器出水殘留的有機(jī)污染物及氨氮。好氧反應(yīng)器與厭氧反應(yīng)器幾乎同步啟動(dòng)的條件下,好氧污泥特別是硝化菌的馴化周期大約是3個(gè)月。好氧反應(yīng)器運(yùn)行前期產(chǎn)生硝化抑制現(xiàn)象,主要是由有機(jī)負(fù)荷高、有毒污染物酚類物質(zhì)濃度高以及廢水堿度不足等因素引起的。通過調(diào)節(jié)進(jìn)水pH,延長水力停留時(shí)間、降低有機(jī)負(fù)荷等措施能有效緩解好氧反應(yīng)器的硝化抑制現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明好氧反應(yīng)器能有效去除碎煤加壓氣化廢水污染物,具有良好的抗沖擊能力,穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下COD、總酚、氨氮去除率分別達(dá)到70%以上、80%以上、95%以上,出水COD、總酚、氨氮濃度分別小于300 mg/L、30 mg/L、10mg/L。針對(duì)好氧反應(yīng)器出水硝態(tài)氮的脫除以及殘留氨氮的深度處理,在反硝化單元與深度處理單元?jiǎng)?chuàng)新性地采用包埋菌技術(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出投加包埋反硝化菌顆粒的厭氧污泥床反應(yīng)器能有效去除碎煤加壓氣化廢水的硝態(tài)氮,同時(shí)還具有啟動(dòng)周期短、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)后,反硝化反應(yīng)器進(jìn)水硝態(tài)氮濃度160 mg/L左右,出水硝態(tài)氮濃度小于5mg/L,硝態(tài)氮去除率穩(wěn)定達(dá)到97%以上。為滿足廢水排放或回用標(biāo)準(zhǔn)要求,采用臭氧氧化-包埋硝化菌流化床組合工藝對(duì)反硝化反應(yīng)器出水殘留的難生物降解有機(jī)物和氨氮進(jìn)行深度脫除。穩(wěn)態(tài)條件下深度處理工藝COD、總酚、氨氮的平均去除率分別達(dá)到74.2%,100%,93.3%,出水COD濃度平均值52.7 mg/L,總酚未檢出,氨氮濃度平均值0.28 mg/L,能滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8986-1996)中的一級(jí)排放指標(biāo)要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明臭氧氧化-包埋硝化菌流化床組合工藝深度處理碎煤加壓氣化廢水具有很好的效果。本論文在實(shí)驗(yàn)室研究打通了碎煤加壓氣化廢水生化處理新工藝流程,掌握了各處理單元的運(yùn)行參數(shù),污染物去除效能等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。與現(xiàn)有工藝相比,生化處理新工藝具有厭氧單元污染物去除效率高、系統(tǒng)生化污泥量低、運(yùn)行能耗低等優(yōu)勢(shì)。其中厭氧單元上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要COD去除率達(dá)到60%,而現(xiàn)有工藝厭氧單元COD去除率僅有5%-25%;理論計(jì)算新工藝可減少生化剩余污泥量50%左右,顯著降低污泥處理費(fèi)用。本論文研究的生化處理新工藝是對(duì)國內(nèi)碎煤加壓氣化廢水生化處理的有益探索與創(chuàng)新。
【圖文】：

1.1.1 固定床氣化技術(shù)固定床氣化技術(shù)是開發(fā)與應(yīng)用最早的氣化技術(shù),主要包括魯奇氣化技術(shù)（圖1-1）、BGL 氣化技術(shù)等。固定床氣化技術(shù)以塊煤為原料（粒度要求 5-50 mm），對(duì)床層均勻性、原料煤、透氣性等要求高。其優(yōu)點(diǎn)是粗煤氣中甲烷含量高、能效高，，適合用于生產(chǎn)煤制天然氣，但缺點(diǎn)是廢水污染物濃度高、處理難度大。固定床氣化爐原料煤從爐頂依靠重力自上而下移動(dòng),氣化劑則自下而上逆流通過煤層。以魯奇氣化爐為例，按反應(yīng)特性可將爐內(nèi)床層分為 5 層，從上到下分別是干燥層、干餾層、氣化層、燃燒層及灰層（圖 1-2）[9]。BGL 氣化技術(shù)是在魯奇氣化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過降低蒸汽與氧氣的體積比，提高爐內(nèi)氣化反應(yīng)區(qū)溫度，實(shí)現(xiàn)熔融態(tài)排渣，提高氣化爐生產(chǎn)能力，該爐型適合反應(yīng)活性低、灰熔點(diǎn)低的煤[10]。1.1.2 流化床氣化技術(shù)流化床氣化技術(shù)以粉煤為原料，粒度要求小于 5 mm，代表性爐型包括加壓 HTW爐、灰熔聚氣化爐等[11]。氣化劑由爐底部吹入，粉煤和氣化劑在爐底錐形區(qū)呈并流運(yùn)動(dòng)，在爐上筒體部分呈并流和逆流運(yùn)動(dòng)，采取固態(tài)排渣。流化床氣化技術(shù)對(duì)原料?

3圖 1-2 魯奇 FBDB 氣化爐床層分布[9]Fig.1-2 Bed distribution of Lurgi FBDB gasifier氣化技術(shù)氣化技術(shù)進(jìn)料采用粉煤或煤漿，液態(tài)排渣，原料煤與氣化化反應(yīng)。通過控制入爐原料煤粒度小于0.1 mm，確保反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X784

【參考文獻(xiàn)】

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4 張業(yè)健;棕油生產(chǎn)廢水零排放技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2707639