廢水的處理與利用是現階段煤化工產業發展面臨的重大環保問題為滿足2015年環保部在《現代煤化工建設項目環境準入條件(試行)》中提出的要求，2016年以來獲得環保部環評批復的煤化工項目多數選擇高濃鹽水分質結晶技術處理煤化工廢水。近年來，以煤為原料制取天然氣的項目多選用碎煤加壓氣化工藝，而碎煤加壓氣化所產生的廢水含酚高、氨氮高、可生化性低，成為制約這一工藝應用的瓶頸之一。中國海洋石油集團有限公司擬在山西大同建設40億m3/a煤制氣項目，為了驗證碎煤加壓氣化廢水處理工藝方案的可行性，考察碎煤加壓氣化廢水污染物的降解過程，中海油大同煤制氣項目組在內蒙古某煤氣化公司廠內設計建設了一套廢水負荷為3m3/h的試驗裝置，采用水解酸化+生化A/O工藝來處理酚氨回收后的碎煤加壓氣化廢水，并通過一系列試驗來考察廢水中污染物降解效果。
1、試驗
1.1 試驗裝置
按照進水COD質量濃度3500mg/L設計廢水處理能力為3m3/h試驗裝置，廢水處理試驗裝置流程示意圖見圖1。其中：水解酸化池有效池容為75m3，設計停留時間25h；A池(缺氧池)有效池容為90m3，設計停留時間30h；O池(好氧池)有效池容為180m3，設計停留時間60h。水解酸化池從末端設置污泥回流和混合液回流到水解酸化池前端，O池設置污泥回流和混合液回流到A池。
1.2 試驗材料
試驗用廢水引自內蒙古某煤氣化公司酚氨回收后的碎煤加壓氣化廢水。典型的參數如下：COD質量濃度1580mg/L~3910mg/L、總酚質量濃度350mg/L~550mg/L、氨氮質量濃度80mg/L~210mg/L、總氮質量濃度150mg/L~450mg/L。
為了保持試驗進水的穩定，從廢水處理廠的綜合調節池取水，并在試驗裝置的入口設置緩沖池，使試驗裝置接入廢水的COD質量濃度維持在2500mg/L~2700mg/L。
1.3 污泥接種
水解酸化池的污泥，采用廢水處理廠的上流式厭氧污泥床(UASB)裝置的厭氧污泥進行接種;生化A/O池的污泥，采用廢水處理廠的生化A/O池剩余污泥進行接種。
維持水解酸化池的pH在6以下，用于控制甲烷菌的生長，A池的溶解氧(D0)質量濃度控制在0.2mg/L以內，0池的DO質量濃度控制在4mg/L~5mg/L。
污泥接種后，水解酸化池和生化A/O池運行3個月，活性污泥充分適應了廢水的特性。污泥生長旺盛，特征菌團飽滿、健壯、有活力。
污泥接種馴化期間，試驗裝置進水量在3m3/h，水解酸化混合液回流量在8m3/h，A/O池的混合液回流量在9m3/h，A/O池內的混合液懸浮固體(MLSS)質量濃度達到3500mg/L以上，污泥培養完成，進行試驗。
1.4 試驗方法
1.4.1 停留時間變化對水解酸化過程的影響
有效池容不變的情況下，通過改變裝置進水的負荷，改變水解酸化池水力停留時間，通過分析水解酸化池出水的COD來考察水解酸化過程。
1.4.2 停留時間對A/O生化過程的影響
保持水解酸化池進水水質平穩，進水量在4.0m3/h穩定運行，在水解酸化池出水進入A/O池前增加旁路，用于調節A/O池進水量。通過改變A/O池的進水負荷，改變A/O池的水力停留時間，通過分析A/O池出水COD來考察生化降解過程。
1.4.3 混合液回流量對氨氮、總氮降解的影響
維持水解酸化池和A/O池進水水質平穩，進水負荷在3m3/h下穩定運行。通過改變A/O裝置的混合液回流量，分析A/O池進水和出水的氨氮、總氮來考察生化處理效果。
1.5 分析方法
分析方法參照《水和廢水檢測分析方法》(第四版)，COD：重鋸酸鉀標準法；氨氮：納氏試劑分光光度法；總氮：過硫酸鉀氧化紫外分光光度法。
2、結果與探討
2.1 停留時間變化對水解酸化過程的影響
保持水解酸化池進水水質平穩，通過調節水解酸化池的進水負荷來調節停留時間，考察水解酸化池水力停留時間與進、出水COD的關系，結果見表1。
由表1可知，維持進水水質平穩的情況下，當水力停留時間超過19.2h，出水COD開始下降，當停留時間高于22.7h，出水COD下降的明顯，說明被降解的污染物較多;當水力停留時間超過35.7h，COD降解效果逐漸趨緩，說明污染物降解過程有水解段、產酸段，因此，水解酸化池較合適的水力停留時間在22.7h~35.7h。
2.2 停留時間變化對A/O生化過程的影響
維持水解酸化池運行狀態不變，保持A/O生化池進水水質平穩，通過調節生化A/O池的進水負荷來調節水力停留時間，考察A/O池水力停留時間與進、出水COD的關系，結果見表2。
由表2可知，隨著停留時間的增加，生化A/O池出水的COD呈下降趨勢，說明可生化有機物的降解程度隨著停留時間增加而增加；當水力停留時間超過100h時，出水COD的質量濃度可以降到300mg/L左右;當停留時間超過12&6h以后，出水COD的下降趨勢趨緩，說明可生化有機物基本降解完成。
2.3 混合液回流量對降解氨氮、總氮的影響
維持水解酸化池、生化池進水水質穩定，進水負荷3m3/h。調整生化A/O池混合液回流量，考察生化A/O池混合液回流量與進、出水水質結果見表3。
由表3可知：(1)生化A/O池出水氨氮基本保持不變，說明在好氧過程中，氨氮被轉化為硝態氮的過程比較徹底。(2)生化A/O池出水總氮隨回流量的增加而降低，但當混合液回流量超過10m3/h時，出水總氮下降趨勢緩慢，說明在足夠碳源和活性污泥存在下，硝化和反硝化反應較快，因而在前置反硝化的流程中，回流量為制約總氮去除率的主要因素?；旌弦夯亓髁吭?0m3/h以上，也就是回流比(混合液回流量/進水量)在3.3倍以上，A/O池出水的總氮下降比較緩慢，因此維持3倍左右的回流比，既可以最大限度地消解總氮，又能獲得比較經濟的運行成本。
3、結論
3.1 針對碎煤加壓氣化酚氨回收后廢水，水解酸化池較合適的水力停留時間在22.7h~35.7h。
3.2 隨著水力停留時間增加，生化A/O池的出水水質逐步變好。當水力停留時間超過100h，出水COD質量濃度可降低到300mg/L左右；當水力停留時間超過128.6h，增加停留時間對生化A/O過程降解有機物的優勢不再明顯。
3.3 生化A/O池的混合液回流比對出水的總氮影響較大，維持3倍左右的回流比，不僅能夠較好地完成硝化、反硝化過程，還能獲得較經濟的運行成本。( >
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