王煒煒　楊明　石瑞章

(1.鶴壁市環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心　河南鶴壁 458030；　2.鶴壁寶發(fā)能源科技股份有限公司　河南鶴壁 458030)

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HBF+FENTON氧化工藝在煤化工行業(yè)廢水處理中的應(yīng)用分析

王煒煒1楊明2石瑞章2

(1.鶴壁市環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心河南鶴壁 458030；2.鶴壁寶發(fā)能源科技股份有限公司河南鶴壁 458030)

通過數(shù)據(jù)調(diào)研，實例分析HBF+FENTON廢水處理工藝運(yùn)行的達(dá)標(biāo)可行性、運(yùn)行穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)合理性、回用可能性，為煤化工行業(yè)水污染治理工作提供技術(shù)參考。

HBF+FENTON煤化工廢水應(yīng)用分析

0　引言

目前，鶴壁市寶山產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)建成投產(chǎn)的涉及廢水排放的企業(yè)共3家，均為煤化工行業(yè)，總排水量約361.25萬t/a[1-2]，處理后的達(dá)標(biāo)廢水排入鶴壁市湯河，該入河點(diǎn)距鶴壁市控斷面(湯河耿寺)約5 km。如何有效防止煤化工行業(yè)污染、提高出境斷面的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、尋找運(yùn)行穩(wěn)定及效果良好的污水處理工藝是近期乃至遠(yuǎn)期都要探索的課題?，F(xiàn)通過HBF+FENTON廢水處理工藝在鶴壁市寶發(fā)能源科技股份有限公司年產(chǎn)20萬t甲醇及下游產(chǎn)品項目污水處理中的運(yùn)行實例，分析其達(dá)標(biāo)可行性、運(yùn)行穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)合理性、回用可能性及需要注意的問題，為相關(guān)煤化工行業(yè)有序發(fā)展提供技術(shù)參考。

1　企業(yè)主要項目工藝及廢水產(chǎn)排情況

1.1項目基本情況

該企業(yè)主要生產(chǎn)線為：年產(chǎn)10萬t煤制甲醇生產(chǎn)線2條、年產(chǎn)15萬t二甲醚生產(chǎn)線2條、年產(chǎn)8 500 t LNG生產(chǎn)線1條。煤制甲醇工藝：煤制備、氣化、變換、脫硫脫碳、壓縮、甲醇合成。二甲醚生產(chǎn)工藝：粗甲醇、精餾、汽化、脫水、二甲醚。LNG生產(chǎn)工藝：甲醇合成工段尾氣、純化、精留、提純、液態(tài)甲烷(LNG)。

1.2生產(chǎn)廢水來源及排放情況

企業(yè)生產(chǎn)廢水主要來源于于甲醇生產(chǎn)線的固定床造氣、脫硫、變換、壓縮、甲醇合成工段，二甲醚生產(chǎn)線的精餾工段、鍋爐循環(huán)外排水、軟水工段排水等生產(chǎn)工段，主要污染因子包括化學(xué)需氧量、氨氮、pH、氰化物、硫化物、石油類物質(zhì)等。其中二甲醚生產(chǎn)線生產(chǎn)廢水全部綜合利用，其它工段生產(chǎn)廢水與生活污水匯入污水處理站，處理達(dá)標(biāo)后排放。

2　企業(yè)污水處理站工作原理

2.1污水處理工藝

污水處理工藝見圖1所示。造氣廢水經(jīng)混凝氣浮系統(tǒng)除去廢水中大部分油類污染物，同時在混凝氣浮的反應(yīng)區(qū)投加硫酸亞鐵，采用鐵硫法去除水中硫離子后，與其它工段綜合廢水一同經(jīng)調(diào)節(jié)池提升泵送至HBF-A池，與HBF-O池回流至HBF-A池的硝化液在攪拌的條件下進(jìn)行混合，硝化液中的硝酸鹽得到反硝化，廢水中的大部分碳源在反硝化中被利用和去除，同時進(jìn)水的氨氮濃度得到稀釋，達(dá)到硝化菌生存的環(huán)境，反硝化液自流HBF-O池，在鼓風(fēng)曝氣和射流循環(huán)曝氣及填料層多重作用下，污染因子得到大部分去除后，進(jìn)入多介質(zhì)濾池過濾器，依次進(jìn)入FENTON反應(yīng)池和沉淀池，利用FENTON系統(tǒng)中羥基自由基的強(qiáng)氧化性進(jìn)一步氧化分解有機(jī)污染物，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

2.2污水排放標(biāo)準(zhǔn)

該公司外排廢水執(zhí)行《河南省轄海河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 41/777—2013)限值,其中化學(xué)需氧量和氨氮執(zhí)行市控斷面標(biāo)準(zhǔn)[3](化學(xué)需氧量≤50 mg/L；氨氮≤5 mg/L)。

2.3設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)要求[4]

設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)要求如表1所示。

圖1　污水處理工藝流程

3　污水處理工程運(yùn)行效果分析

3.1主要污染物去除效果分析

鶴壁寶發(fā)能源科技股份有限公司實驗室2016年1月29—31日 3 d的監(jiān)測結(jié)果如表2。

表2　主要污染物監(jiān)測結(jié)果(2016年1月29—31日)　mg/L

從以上監(jiān)測結(jié)果可以計算出該污水處理工程化學(xué)需氧量去除率為99.5%～99.6%，氨氮去除率為99.7%～99.8%，均高于表1中設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

3.2污水處理達(dá)標(biāo)可行性分析

為分析該污水處理設(shè)施達(dá)標(biāo)可行性，選取2015年在線監(jiān)測數(shù)據(jù)中化學(xué)需氧量和氨氮在各月份的日均最大、最小值與執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)比對(圖2，3)。

根據(jù)圖2，3分析，該污水處理設(shè)施除2015年7月14日至26日和12月12日至16日共18 d企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備維修外，全年有效數(shù)據(jù)10 410個，化學(xué)需氧量在3月17日17點(diǎn)、19點(diǎn)共超標(biāo)2次，分別為66.89，68.25 mg/L，最大超標(biāo)倍數(shù)為 0.37，COD全年達(dá)標(biāo)率99.9%，氨氮全年達(dá)標(biāo)率為100%。

圖22015年污水處理工程達(dá)標(biāo)分析圖(化學(xué)需氧量)

圖32015年污水處理工程達(dá)標(biāo)分析圖(氨氮)

3.3不同溫度情況下污水處理效果分析

根據(jù)鶴壁市2015年天氣數(shù)據(jù)可知，鶴壁市2015年最冷月為1月份，最熱月為7月，但因7月份停產(chǎn)13 d，故本次選擇次熱月繪制最冷月與次熱月污染物達(dá)標(biāo)情況見圖4，5。

圖42015年最冷月污水處理效果圖

圖52015年次熱月污水處理效果圖

總體來看，污水處理效果中化學(xué)需氧量受溫度影響具有一定程度波動，但無顯著差異，且均能達(dá)標(biāo)排放；污水處理效果中氨氮受溫度影響極小，無明顯差異，且均能達(dá)標(biāo)排放。

3.4不同水量下污水處理效果分析

2015年污水處理站最大處理水量為6 350 t/d，最小量為65 t/d，按照盡可能等分的原則選取10個不同的處理水量研究水量與污水處理效果，見表3。

表3　處理水量與污水處理效果關(guān)系表

可以看出，不同水量下化學(xué)需氧量排放質(zhì)量濃度變化不大，氨氮在水量最大時處理效果影響較大，但均能達(dá)標(biāo)排放。

3.5污水處理效果分析

以2014年12月8日至10日污水處理設(shè)施出口監(jiān)測數(shù)據(jù)[5]為例，與《河南省轄海河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB41/777—2013)排放標(biāo)準(zhǔn)限值對比分析見表4。

表4　監(jiān)測數(shù)據(jù)與排放標(biāo)準(zhǔn)限值比對分析(2014年12月8日—10日) 　mg/L，除pH外

可見驗收監(jiān)測期間企業(yè)污水處理設(shè)施出口各監(jiān)測因子均滿足《河南省轄海河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 41/777—2013)標(biāo)準(zhǔn)限值，其中化學(xué)需氧量與氨氮質(zhì)量濃度滿足污水處理站設(shè)計出水水質(zhì)指標(biāo)要求。

3.6處理后的達(dá)標(biāo)廢水回用可行性分析

以2014年12月8日至10日污水處理設(shè)施出口監(jiān)測數(shù)據(jù)[5]為例，與《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T 19923—2005)中的各項限值對比分析見表5。

表5　監(jiān)測數(shù)據(jù)與再生利用標(biāo)準(zhǔn)限值比對分析(2014年12月8日—10日) 　mg/L，除pH外

由表5可知，處理后的廢水滿足城市污水再生利用的工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以用于本公司或周邊企業(yè)工業(yè)與綠化用水，實現(xiàn)中水回用，大大減少新鮮水用量，有效提高水資源利用率。

3.7污水處理設(shè)施運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)可行性分析

對2014年該公司年度統(tǒng)計報表[6]分析可知,該公司2014年污水處理廢用為302萬元，處理水量為144.376 5萬t，化學(xué)需氧量削減量為961.1 t，氨氮削減量為139 t。

2014年度可減少排污費(fèi)158.9萬元(根據(jù)正常排污收費(fèi)規(guī)定計算，未計入超標(biāo)收費(fèi)額度)，按80%實現(xiàn)中水回用計算可減少新鮮水用量115.5萬t，可節(jié)約用水成本415.8萬元(鶴壁市工業(yè)生產(chǎn)用水價格為3.6元/t)，合計全年污水處理可收回效益為574.7萬元，凈收益可達(dá)272.7萬元。

4　運(yùn)行需注意的問題

(1)污水中NH3-N濃度高，屬高氨氮廢水，系統(tǒng)中氨氮濃度過高對系統(tǒng)中微生物產(chǎn)生抑制濃度，影響微生物的降解能力。同時，微生物降解NH3-N會消耗大量堿度，導(dǎo)致廢水pH值降低，因此系統(tǒng)運(yùn)行需考慮硝化時堿度的補(bǔ)充。

(2)氨氮和化學(xué)需氧量超標(biāo)時調(diào)整進(jìn)水量、風(fēng)量、回流量。

(3)懸浮物超標(biāo)及時排泥，增加污泥處理量。

(4)氣溫急降時對一用一備泵及其支管，如

HCR循環(huán)泵、污泥回流泵等每2 h切換一次，并觀察設(shè)備運(yùn)行情況；對設(shè)備管道能排空的排空，如事故池進(jìn)出管道、監(jiān)測池灑水管道、排泥管、采樣管等；不能排空的管道，每2 h啟動泵或切換、開關(guān)閥門一次，管道流通10 min或流通一遍。

5　結(jié)語

通過分析可知，HBF+FENTON廢水處理工藝在鶴壁寶發(fā)能源科技有限公司年產(chǎn)20萬t甲醇及下游產(chǎn)品項目污水處理中，化學(xué)需氧量去除率高達(dá)99.5%，氨氮去除率高達(dá)99.7%；化學(xué)需氧量達(dá)標(biāo)率高達(dá)99.9%，最大超標(biāo)倍數(shù)為0.37；氨氮達(dá)標(biāo)率為100%；受外界溫度影響極??；對水量波動沖擊的適應(yīng)性極強(qiáng)，處理效果優(yōu)良，經(jīng)濟(jì)效益前景較好，在煤化工行業(yè)污水處理中具有推廣使用價值。

[1]唐子華，王震.煤電股份有限公司年產(chǎn)60萬噸甲醇項目環(huán)境影響報告書[R].北京：北京欣國環(huán)環(huán)評技術(shù)發(fā)展有限公司，2006.

[2]田愛亮.河南能源化工集團(tuán)精細(xì)化工有限公司年產(chǎn)10萬噸1.4丁二醇項目驗收監(jiān)測報告[R].河南鶴壁：鶴壁市環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心，2015.

[3]唐田.鶴壁寶發(fā)能源科技股份有限公司甲醇合成馳放氣資源循環(huán)綜合利用節(jié)能項目變更分析報告[R]. 河南鶴壁：鶴壁市環(huán)境保護(hù)科研所，2015.

[4]鶴壁寶馬(集團(tuán))實業(yè)有限公司污水處理改造工程方案設(shè)計[R].上海：上海泓濟(jì)環(huán)保工程有限公司，2013.

[5]張慧杰.鶴壁寶發(fā)能源科技股份有限公司甲醇合成馳放氣資源循環(huán)綜合利用節(jié)能項目驗收監(jiān)測報告[R]. 河南鶴壁：鶴壁市環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心，2016.

[6]環(huán)境保護(hù)部，國家統(tǒng)計局.工業(yè)企業(yè)污染排放及處理利用情況統(tǒng)計報表[R].河南鶴壁：鶴壁市寶發(fā)能源科技股份有限公司，2014.

Application of HBF+FENTON Oxidization Technology in the Sewage Treatmentof Coal Chemical Industry

WANG Weiwei1YANG Ming2SHI Ruizhang2

(1.HebiEnvironmentalMonitoringCenterHebi，Henan458030)

Based on data research and case analysis, the HBF+FENTON sewage treatment technique is analyzed, such as the practical feasibility, operational stability, economical rationality and recycle possibility, which provides technical references for the sewage treatment of coal chemical industry.Key WordsHBF+FENTONsewage of coal chemical industryapplied analysis

2016-02-25)

王煒煒，女，1967年生，理學(xué)學(xué)士，高級工程師，從事環(huán)境保護(hù)與污染防治工作研究。