1、裝置概況
該煤氣化廢水處理裝置采用A/O工藝，原設計處理后的污水符合《合成氨工業水污染物排放標準》(GB13458—2001)標準的規定。
1.1 設計處理能力
設計污水處理量為Q=80m3/h，設計處理污水水質指標如表1所示。
1.2 煤氣化裝置廢水特點
煤氣化裝置生產產生的高濃度廢水，水質成分復雜，污染物濃度高。廢水中含有大量的酚類、聯苯、吡啶、吲哚和喹啉等難降解有機污染物，還含有氰和氨氮等有毒有害物質，屬較難生化降解的高濃度有機工業廢水。
其水質特點主要有：①氨氮濃度較高，對微生物的活性有抑制和毒害作用;②B/C比低，可生化性差，COD降解困難;③碳氮比嚴重失調;④水質波動大。
2、工藝路線
根據煤氣化廢水COD氨氮濃度高、廢水溫度高、難于生化降解等特點，本裝置污水處理工藝采用了預處理—厭氧—好氧(A/O)工藝路線。分為預處理、厭氧、好氧、泥水分離和污泥脫水5個單元。
2.1 工藝流程
工藝流程如圖1所示。
2.2 各工序簡介
2.2.1 預處理單元
接納上游裝置區排放的廢水，分離出污水中的雜質，降低污水的溫度，配制營養鹽，調節水質，為后續生化單元提供合格而穩定的廢水。
由煤氣化裝置區自流排入的生產廢水和生活污水及初期雨水，經機械格柵去除雜質后，用泵提升進入均質池，經過均質提升進入缺氧單元，根據均質池的水質檢測情況，投加磷酸鹽溶液和甲醇，調節水質。
2.2.2 缺氧單元
經過預處理單元均質、調節后的污水，自流進入缺氧生物處理池。同時，好氧池出口來的回流污水與污泥回流池來的回流污泥，也進入缺氧池(A池)。
在水下攪拌機的作用下，缺氧池中的活性污泥保持懸浮狀態，與污水充分混合，活性污泥中的反硝化細菌利用廢水中硝態氮和含碳有機物進行反硝化作用，使硝態氮轉化成氮氣，含碳有機物轉化為CO2和水，獲得同時除碳和脫氮的效果。
2.2.3 好氧單元
缺氧池出口的污水自流進入好氧生物處理池(O池)。在鼓風機、曝氣頭組成的曝氣系統的作用下，好氧池中的活性污泥獲得充足的溶解氧，并保持懸浮狀態，與污水充分混合并進行反應。
(1)廢水中的含碳有機物(BOD)被活性污泥中好氧微生物氧化分解為CO2和水;
(2)原廢水中的有機氮在酶的作用下，通過氨化作用轉化為氨氮;
(3)活性污泥中的硝化細菌在有氧的條件下，通過硝化作用，將氨氮氧化為亞硝態氮，并進一步氧化為硝態氮。
硝化反應要消耗大量的堿度，需要及時在好氧池中投加氫氧化鈉，補充堿度，并調節pH值。經過好氧池的處理，污水中大部分有機物被去除，有機氮和氨氮絕大部分轉變為硝態氮。
好氧池出口的污水大部分回流至缺氧池入口，在缺氧池進行反硝化反應去除硝態氮，回流比控制在200%~400%。小部分的好氧池出口污水，自流進入二沉池。
2.2.4 泥水分離單元
經A/O池處理后的污水，去除了絕大部分的有機物和氨氮，水質得到了凈化，自流進入二沉池沉淀，進行泥水分離。二沉池的上清液，自流進入監護池，經檢測水質合格后，經泵提升通過污水管線外排。
3、裝置運行情況
該裝置自2006年投運以來，運行情況良好，氨氮去除率保持90%以上，COD去除率保持在80%左右，出水水質達到國家GB8978—1996《污水綜合排放標準》一級標準。2014年進出水主要污染物分析數據如表2所示。
3.1 裝置影響因素
在實際運行中，裝置的處理效果主要受以下幾個方面的影響。
3.1.1 水溫
本裝置微生物最適合的生長溫度是20~40℃，一般不低于10℃，在10~40℃，處理效果隨溫度升高而增加，隨溫度降低而遞減，故冬天處理效果相對較差，夏季要開啟冷卻塔降溫，另外要防止溫度太大波動。
3.1.2 pH值
硝化菌對pH值變化十分敏感。亞硝酸菌和硝酸菌分別在pH值7.0~7.8和7.7~8.1時活性最強，pH值超出這個范圍，活性就大大減小。硝化反應中每氧化1g氨氮要消耗堿度7.14g(以CaCO3計)。一般污水對于硝化反應來說，堿度往往是不充足的。因此，在硝化反應中，如果不補充堿度，就會使pH值急劇降低，導致硝化反應速率下降，造成處理效果不佳。
3.1.3 溶解氧
溶解氧DO值需要較高，如果DO值低，則氧化處理不完全，處理效果明顯下降，甚至導致活性污泥死亡、腐化、上浮;DO值太高，又可導致活性污泥老化，結構疏松，引起污泥沉降性能變差，污水得不到凈化。一般控制好氧池內DO值為2~4mg/L，能取得最佳的處理效果。
3.1.4 回流比
混合液回流的作用是向缺氧池提供硝態氮，作為反硝化的電子受體，污泥回流主要作用是保持系統的活性污泥平衡。回流比的大小，對脫氮效果有直接的影響。回流比太小，大部分硝態氮隨二沉池出水流出，影響脫氮效率�；亓鞅忍�，可能使缺氧池溶解氧濃度增加，破壞缺氧池環境，也使得缺氧池實際停留時間減少，從而使反硝化率下降，同時也增加了回流液提升的動力費用。
3.1.5 營養質
原生物的營養包括水、碳源、氮源、磷及無機鹽等。要保持一定的碳源(BOD5)，BOD5過低細菌營養不足，還會造成活性污泥自身分解，當BOD5<100mg/L，要投加甲醇等碳源; BOD5過高，殘存于處理水中的有機物也相應提高，硝化段的 含碳有機質濃度高，會使生長速率高的異養菌迅速繁殖，從而 使自養性的硝酸菌得不到優勢，結果降低了硝化速率，使出 水水質下降。一般營養比例為 BOD5 ∶ N ∶ P=100 ∶ 5 ∶ 1。 因煤氣化裝置污水中氨氮較高，而 BOD5、磷相對較低，因此 生化反應中只補加甲醇和磷酸鹽。 4 優化措施 近幾年來，由于煤氣化裝置生產改進，運行負荷越來越高， 導致生產廢水中的氨氮、COD 指標上升，超過裝置的原設計 負荷，其中氨氮平均達到300mg/L 左右，COD 達到600mg/ L 左右，經過對現有 A/O 裝置進行優化，改善硝化反應效果， 提高硝化反應速率，出水水質情況得到保證。 4.1 提高好氧池pH值、溶解氧 提高好氧池的 pH 值，控制在8.5~9.0，提高好氧池內的溶 解氧濃度，控制在4~6mg/L，對生化微生物經過一段時間的培 養馴化，使得硝化速率大大提高，超過0.04kg/(kg · d)。 4.2 提高回流比，避免生化系統遭受沖擊 提高好氧池出口混合液的回流比，控制在400%~600%， 使得原污水在進入缺氧池時得到稀釋，避免高濃度氨氮對微 生物的毒害和沖擊作用。 4.3 優化營養源，提高污泥濃度，延長污泥齡 在 A/O 池內投加適量的生物促生劑和生物解毒劑，促進 微生物的增長，消除高濃度氨氮對微生物的毒害作用，保證 了生化系統不受到高濃度污水的沖擊，在受到沖擊后，能夠 迅速地恢復處理能力。保持 A/O 池內的污泥濃度處于較高水 平，控制在6~10g/L，延長污泥齡至45d 以上，處理效果大大 增強。><100mg/L，要投加甲醇等碳源;BOD5過高，殘存于處理水中的有機物也相應提高，硝化段的含碳有機質濃度高，會使生長速率高的異養菌迅速繁殖，從而使自養性的硝酸菌得不到優勢，結果降低了硝化速率，使出水水質下降。一般營養比例為BOD5∶N∶P=100∶5∶1。因煤氣化裝置污水中氨氮較高，而BOD5、磷相對較低，因此生化反應中只補加甲醇和磷酸鹽。
4、優化措施
近幾年來，由于煤氣化裝置生產改進，運行負荷越來越高，導致生產廢水中的氨氮、COD指標上升，超過裝置的原設計負荷，其中氨氮平均達到300mg/L左右，COD達到600mg/L左右，經過對現有A/O裝置進行優化，改善硝化反應效果，提高硝化反應速率，出水水質情況得到保證。
4.1 提高好氧池pH值、溶解氧
提高好氧池的pH值，控制在8.5~9.0，提高好氧池內的溶解氧濃度，控制在4~6mg/L，對生化微生物經過一段時間的培養馴化，使得硝化速率大大提高，超過0.04kg/(kg·d)。
4.2 提高回流比，避免生化系統遭受沖擊
提高好氧池出口混合液的回流比，控制在400%~600%，使得原污水在進入缺氧池時得到稀釋，避免高濃度氨氮對微生物的毒害和沖擊作用。
4.3 優化營養源，提高污泥濃度，延長污泥齡
在A/O池內投加適量的生物促生劑和生物解毒劑，促進微生物的增長，消除高濃度氨氮對微生物的毒害作用，保證了生化系統不受到高濃度污水的沖擊，在受到沖擊后，能夠迅速地恢復處理能力。保持A/O池內的污泥濃度處于較高水平，控制在6~10g/L，延長污泥齡至45d以上，處理效果大大增強。
經過優化，該裝置出水水質良好，處理效率大大提升，2016年進出水主要污染物分析數據如表3所示。
5、結語
工程實踐表明，采用A/O工藝處理煤氣化廢水是可行的，該工藝出水水質達到GB8978—1996《污水綜合排放標準》一級標準。在上游裝置負荷提升，來水氨氮指標超過設計負荷近2倍的情況下，經過優化工藝，出水水質仍然能夠得到保證，為企業執行GB31571—2015《石油化學工業污染物排放標準》打下了基礎。(來源：中國石化巴陵石化分公司)
