氣化廠在煤制氣過(guò)程中產(chǎn)生的煤氣廢水水量較大，污染物成分復(fù)雜，COD和NH3-N濃度很高，而且含有很多的石油烴類(lèi)化合物、大分子羧酸和酯類(lèi)化合物等難降解物質(zhì)，用一般的預(yù)處理/二級(jí)生物處理工藝處理煤氣廢水很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 某氣化廠廢水處理現(xiàn)狀
1.1 現(xiàn)有處理工藝流程
　　某氣化廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煤氣廢水，經(jīng)除酚蒸氨處理后，投加絮凝劑，進(jìn)行反應(yīng)、氣浮，去除浮油后進(jìn)入T01貯罐進(jìn)行稀釋處理，最后進(jìn)入三級(jí)射流曝氣生物反應(yīng)池。具體工藝流程如下圖所示。

　　上述工藝流程中，污水在一級(jí)射流曝氣池內(nèi)的水力停留時(shí)間為15h，在二級(jí)和三級(jí)射流曝氣池內(nèi)的停留時(shí)間都是8h。
1.2 現(xiàn)有工藝存在的主要問(wèn)題
　　該氣化廠廢水處理工程是由德國(guó)設(shè)計(jì)、安裝并調(diào)試的。在運(yùn)行初期，出水基本能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但在更換煤型之后，出水水質(zhì)不斷惡化，COD、NH3-N、色度等指標(biāo)均不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，主要問(wèn)題有如下兩個(gè)方面：
　　(1)在三級(jí)射流曝氣池內(nèi)的污泥濃度較低，污泥結(jié)構(gòu)松散，沉降性能差，在三級(jí)澄清池內(nèi)沉淀的分離效果不佳，出水水質(zhì)混濁。
　　(２)在射流曝氣池，特別是在一級(jí)射流曝氣池內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)溶解氧不足的情況，有機(jī)物去除效率低。由于NH3-N沒(méi)有得到有效的去除，致使出水色度非常高。
２各處理單元出水水質(zhì)全分析
　　在原有處理工藝流程中，T01貯罐后面的三級(jí)生物處理是關(guān)鍵處理單元，其直接影響到系統(tǒng)的最后出水。經(jīng)對(duì)T01貯罐、三級(jí)澄清池的出水進(jìn)行取樣，順序編號(hào)為1號(hào)(一級(jí)澄清池)、2號(hào)(T01貯罐)、3號(hào)(二級(jí)澄清池)和4號(hào)(三級(jí)澄清池)，通過(guò)對(duì)4個(gè)水樣進(jìn)行水質(zhì)全分析，以確定原有工藝問(wèn)題的癥結(jié)所在。
2.1 常見(jiàn)陰離子分析
　　常見(jiàn)陰離子分析采用離子色譜法，離子色譜條件為：分離柱—AS4A-SC；保護(hù)柱—AS4A-SC；抑制柱—AMMS-II；淋洗液—1.7mMNaHCO3+1.8mMNa2CO3、流速2.0mL/min；再生液—25mMH2SO4、流速5mL/min。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表１　常見(jiàn)陰離子分析結(jié)果(mg/L)

編號(hào) F- Cl- NO2- NO3- PO43- SO42- 1 62.22 101.4 - - - 74.05 2 153.85 74.5 17.4 15.2 16.15 362.35 3 66.7 84.2 28.35 24.4 28.75 410.05 4 21.25 93.4 8.9 67.4 30.58 456.70

　　從表1中NO2-和NO3-的濃度變化可以看出，射流曝氣池內(nèi)已經(jīng)具有了一定的硝化效果，但硝化效果不佳，NO2-和NO3-的生成濃度較低，因此NH3-N的去除率低，影響了出水色度。在一級(jí)射流曝氣池內(nèi)，SO42-濃度有較大升高，說(shuō)明T01貯罐出水中的還原性硫化物被大量氧化成SO42-，消耗掉大量的溶解氧，這也是一級(jí)射流曝氣池內(nèi)溶解氧不足的原因之一。
2.2 COD、BOD、TN和TP分析
　　COD的測(cè)定采用重鉻酸鉀法，BOD的測(cè)定采用稀釋倍數(shù)法，TN和TP均采用分光光度法。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 COD、BOD、TN和TP測(cè)定結(jié)果(mg/L)

編號(hào) COD BOD TN TP 1 2803 656 420.78 5.78 2 1818 407 392.64 9.65 3 1357 241 390.78 10.47 4 1136 88 390.47 9.70

　　由表2可以看出，原有處理工藝對(duì)BOD有著較高的去除率，可達(dá)86.6%，COD、TN的去除率則較低，分別為59.5%和7.2%，TP還出現(xiàn)了負(fù)去除率，出水水質(zhì)不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。為了弄清各處理單元對(duì)有機(jī)物的去除規(guī)律，對(duì)這4個(gè)水樣進(jìn)行了GC/MS分析。
2.3 GC/MS水質(zhì)全分析
　　GC/MS的操作條件為：
　　色譜條件：氣化室溫度270℃，色譜柱DB-5；程序升溫0～15min，50～170℃，8℃/min；15～45min，170～270℃，5℃/min。
　　質(zhì)譜條件：激發(fā)電流750mA，離子源電壓1340V，源溫度170℃。
　　測(cè)定后從總離子流圖和計(jì)算機(jī)檢索結(jié)果可知：1號(hào)水樣共檢出有機(jī)化合物80種，主要為醇、酮、羧酸和溶解性石油烴類(lèi)；2號(hào)水樣檢出59種，主要也是醇、酮、羧酸和溶解性石油烴類(lèi)；3號(hào)水樣檢出22種，主要為低分子量烷烴、石油烴及少數(shù)酯類(lèi)；4號(hào)水樣檢出12種，主要為酯類(lèi)和石油烴。根據(jù)上述檢索結(jié)果，可以得出如下結(jié)論：經(jīng)過(guò)三級(jí)曝氣池處理后，有機(jī)物的數(shù)量和種類(lèi)呈減少趨勢(shì)，說(shuō)明現(xiàn)有工藝對(duì)易于生物降解的有機(jī)物有較好的去除效果，但對(duì)于難生物降解的有機(jī)物如酯類(lèi)、石油烴類(lèi)等，即使好氧反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，也沒(méi)有提高系統(tǒng)對(duì)這些有機(jī)物的去除效果，因此必須對(duì)現(xiàn)有的處理工藝進(jìn)行改進(jìn)。
2.4 生物相分析
2.4.1 原生動(dòng)物觀察
　　分別取三級(jí)曝氣池的泥水混合物500mL，順序編號(hào)為I號(hào)(一級(jí)曝氣池)、II號(hào)(二級(jí)曝氣池)和III號(hào)(三級(jí)曝氣池)水樣，搖勻后吸取少量滴于載玻片上，在顯微鏡下對(duì)原生動(dòng)物進(jìn)行觀察，結(jié)果列于表3。

表3 水樣中原生動(dòng)物的組成

樣品編號(hào) I號(hào) II號(hào) III號(hào) 草履蟲(chóng) 極少 無(wú) 極少 鐘蟲(chóng) 極少 無(wú) 極少 豆形蟲(chóng) 極少 無(wú) 極少 胞囊 較多 多 較多

　　從觀察結(jié)果看，三級(jí)曝氣池的活性污泥中原生動(dòng)物的數(shù)量和種類(lèi)都很少，多以胞囊形式存在，說(shuō)明水質(zhì)條件惡劣，不適合原生動(dòng)物生存，這也間接說(shuō)明了污泥的活性較低。
2.4.2 細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定
　　采用平板菌落計(jì)數(shù)法，對(duì)3個(gè)水樣中的細(xì)菌總數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果為：I號(hào)泥水混合物細(xì)菌總數(shù)為1.6×104MPN/mL，II號(hào)為1.6×104MPN/mL，III號(hào)為5.4×104MPN/mL。
　　以上結(jié)果表明三級(jí)曝氣池中的細(xì)菌數(shù)量相對(duì)較少，比運(yùn)行良好的活性污泥細(xì)菌數(shù)量少3～5個(gè)數(shù)量級(jí)，這也是污染物去除效果差的主要原因之一。
3 改進(jìn)措施
　　通過(guò)以上分析可知，煤氣廢水中含有很多難于生物降解的酯類(lèi)、石油烴類(lèi)等大分子有機(jī)物，在好氧條件下雖然經(jīng)過(guò)了三級(jí)曝氣處理也難以將其降解去除，因此應(yīng)對(duì)現(xiàn)有的處理工藝進(jìn)行改進(jìn)。
　　(1)在原來(lái)的一級(jí)曝氣池前增設(shè)水解酸化池。在水解酸化池內(nèi)，難降解有機(jī)物會(huì)在水解酸化細(xì)菌的作用下，轉(zhuǎn)化為脂肪酸、醇類(lèi)等化合物，這些化合物可在后續(xù)的生物反應(yīng)池內(nèi)被降解去除。
　　(2)將原來(lái)的一級(jí)曝氣池改為缺氧池，并將三級(jí)澄清池的上清液進(jìn)行回流至缺氧池，以提高脫氮效果。許多研究表明采用A/O工藝對(duì)COD和TN均有較好的去除效果。
　　(3)對(duì)現(xiàn)有的曝氣方式進(jìn)行改進(jìn)，采用鼓風(fēng)曝氣方式。原有的射流曝氣對(duì)活性污泥絮體的形成有很大影響，污泥結(jié)構(gòu)松散，難以形成菌膠團(tuán)，在澄清池內(nèi)沉淀的分離效果不理想，使得曝氣池內(nèi)污泥濃度難以提高，這直接影響了有機(jī)物和NH3-N的去除效果。
　　(4)在二級(jí)和三級(jí)曝氣池內(nèi)安裝填料，以提高反應(yīng)器內(nèi)的生物量，提高處理效果。
　　(5)廢水中的TP含量偏低，使得曝氣池內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不平衡，不利于細(xì)菌的增殖，因此，在運(yùn)行中應(yīng)適量補(bǔ)充部分磷源。