煤制氣技術是將煤炭氣化為合成氣，用作多種具有高附加值的化工產品、液體燃料（甲醇、F-T合成燃料、二甲醇、城市煤氣、氫氣等）原料的技術。目前，該技術主要分為固定床、流化床和氣流床3種，魯奇加壓固定床氣化爐對高水分高灰分的低階煤有很好的氣化效果，其具有生產能力大、原料煤制備工藝簡單、投資少、消耗低、技術成熟可靠的特點。但魯奇氣化爐對煤化工廢水處理的工序復雜，環保問題較多，排放廢水水質成分復雜、污染物濃度高，含有大量的酚類、烷烴類、芳香烴類、氨氮、氰化物和有機含氮化合物等物質，具有高色度和高濁度的特點。廢水經過酚氨回收處理后，COD、總酚、總氮分別為2000~6000、300~800、100~300mg/L，B/C為0.25~0.35。
當前對魯奇爐煤化工廢水的治理技術路線主要由預處理、生物處理、深度處理3個部分組成。其中，預處理主要為汽提脫氨、萃取脫酚和除油；生物處理一般采用厭氧-缺氧-好氧的組合處理技術；深度處理主要包括混凝沉淀、吸附技術、高級氧化、膜分離等。但基本都存在生物處理出水有機物濃度高、污染物去除不徹底、深度處理費用高等問題，經過多次改造后也未能達到較好的效果，對后續回用及零排放系統產生較大影響。
新疆某煤化工企業采用隔油-兩級氣浮-水解酸化-BCR工藝預處理酚氨回收廢水，采用水解酸化-UASB預處理芳烴廢水，采用A/O-混凝氣浮-臭氧氧化-BAF-過濾-活性炭吸附的組合工藝對預處理后的混合廢水進行聯合處理，通過比較該企業污水處理廠的設計參數及運行狀況，分析各污染物的去除效果及達標情況，以期為同類廢水處理工程工藝設計及提標改造提供一定的理論基礎。
1、煤化工企業概況及污水處理流程
該煤化工企業采用碎煤加壓氣化技術生產甲醇（90萬t/a）、1，4-丁二醇（30萬t/a）、燃料油（70萬t/a），副產物有硫酸、焦油、粗酚、硫銨等。廢水排放總量為453.2m3/h，廢水的分類、水質、水量見表1。
2、污水處理工藝及各單元設計參數
2.1 酚氨回收廢水預處理單元
酚氨廢水調節池對酚氨回收廢水進行緩沖儲存，尺寸55m×25m×7.7m，水力停留時間（HRT）為24h；隔油沉淀池共4座，并聯運行，單座尺寸28.3m×7m×76.2m；一級氣浮池共3座，并聯運行，單座尺寸16m×4.5m×4.2m；二級氣浮池共3座，并聯運行，單座尺寸為16m×4.5m×4m；水解酸化池共2座，并聯運行，設計采用折流式水解酸化污泥床，單座尺寸37.5m×26.6m×8.3m，池內掛載生物填料，HRT=40h。
BCR工藝是一種采用高效脫氮分批次多循環活性污泥法的技術，采用分批次多循環運行周期院（進水→曝氣→攪拌）→（曝氣→攪拌）→（曝氣→攪拌）→重復多次（曝氣→攪拌）步驟→沉淀→潷水→閑置，相比于傳統生物脫氮需要大比例的硝化液回流，能夠充分利用原水中的有機物作為反硝化的碳源，有效節省堿度和碳源的投加，降低系統運行成本，同時可根據排污狀況自由調整運行周期。BCR反應池共4座，并聯運行，單座尺寸80m×22m×9m，HRT=140h。每座BCR反應池配套16臺充氧效率高、免維護的碟式射流曝氣器。
2.2 芳烴廢水預處理單元
芳烴廢水中含有高濃度的有機酸、醇類、酮類等，采用水解酸化-UASB對該廢水中的有機物進行預降解，降低后續處理系統的處理負荷。采用1座厭氧水解池，尺寸15.5m×6.2m×8.65m，池內掛載生物填料，HRT=16h。采用6座UASB厭氧反應池，并聯運行，單座尺寸10.5m×5.5m×8.65m，HRT=56h。每座UASB厭氧反應池配有1套布水系統、三相分離器、收水系統和循環系統。UASB設計跨越管線至BCR反應池，補充反硝化所需的碳源。
2.3 綜合生物處理單元
經過預處理后的酚氨回收廢水、芳烴廢水與低溫甲醇廢水、甲醇精餾廢水、1，4-丁二醇廢水、生活化驗廢水及其他廢水等在混合污水調節池內調節水質水量，然后提升進入A/O反應池。混合廢水調節池尺寸25m×7m×7.7m，HRT=2h。
A/O反應池，4座，并聯運行，單座尺寸70m×15m×7.5m，池內掛載生物填料，HRT=48h（A：O=1：2.5），硝化液回流比200%。運行時污泥質量濃度維持在2000~4000mg/L，A段DO≤0.2mg/L，O段DO為2~4mg/L。
2.4 深度處理單元
（1）混凝氣浮池，2座，并聯運行，單座尺寸20m×7m×4.35m，配有PAC加藥裝置、PAM加藥裝置各1套。
（2）臭氧氧化池，1座，尺寸25m×8m×6.5m，HRT=2h。配套3臺12kg/h氧氣源臭氧發生器，2用1備。
（3）BAF池，8座，并聯運行，單座尺寸6m×6m×6m，HRT=1.5h，池內填裝火山巖、陶粒等填料，填料高度2.5m。
（4）快濾池，8座，并聯運行，單座尺寸6m×4m×5.6m，濾速6.25m/h，濾料填裝高度1.2m。
（5）活性炭過濾器，6臺，并聯運行，單臺尺寸D3.2m×5m，濾速12.5m/h，活性炭填裝高度1.5m。活性炭過濾器設計跨越管線，正常運行時快濾池出水直接至回用水池。
2.5 污泥脫水單元
氣浮池產生的浮渣、BCR和A/O反應池產生的剩余污泥經收集后匯入污泥儲池，然后送入污泥濃縮池進行濃縮處理。污泥濃縮池共兩座，并聯運行，單座尺寸D9m×5.5m，固體負荷為45kg/（m2•d）。合計絕干污泥量為5580kg/d，采用2臺處理量為32m3/h帶式壓濾機進行污泥脫水，脫水污泥含水率≤85%，運行周期為8h。
3、運行效果
污水處理廠滿負荷運行后，2018年4~6月期間進行了連續取樣分析，采樣點為各處理單元中的主要工藝，測定具體指標為COD、氨氮、總氮、酚。
3.1 酚氨回收廢水預處理單元的運行效果
酚氨回收廢水含有較高濃度的COD、氨氮、酚類，平均質量濃度分別為1515、122、315mg/L。經隔油、氣浮、水解酸化、BCR等處理工藝處理后，COD、氨氮、酚類的平均去除率分別達到79.1%、91%、82%。其中水解酸化工藝后出現了總酚濃度的增長，這是由于魯奇爐氣化廢水中酚主要以苯酚為主，但仍含有一定量的多元酚和苯酚酯，在缺氧條件下，利用兼氧菌將其水解為單元酚和有機酸，增加了酚類的質量濃度。經取樣檢測，BCR反應池出水中總氮、總酚分別為21~43、31~86mg/L，酚氨回收廢水預處理單元對總氮、總酚的去除率分別為74.1%~88.3%、75%~90.4%。
3.2 綜合生物處理及深度處理單元的運行效果
考察綜合生物處理及深度處理單元對COD、氨氮的處理效果，結果表明，混合廢水的COD、氨氮分別為173~501、3~18mg/L，經綜合生物處理及深度處理單元處理后出水COD、氨氮分別為31~100、0.1~2.9mg/L。COD、氨氮去除率分別為61.3%~92.6%、64.3%~99.3%，基本能夠達到《循環冷卻水用再生水水質標準》中的水質標準要求。本工程處理工藝流程中，COD、氨氮、酚類的變化見圖2。
由圖2可知，處理工藝流程中A/O工藝對COD的去除效果不明顯，平均COD去除率僅為24.2%。經過混凝氣浮-臭氧氧化-BAF-過濾-活性炭工藝處理后，最終出水平均COD、氨氮、酚類分別達到59、0.84、0.28mg/L。綜合生物及深度處理單元對COD、氨氮、酚類的去除率分別達到79.7%、90.3%、99.6%。
4、運行過程中存在問題與建議
4.1 系統中存在的主要問題
污水處理廠中A/O工藝運行效果欠佳，未能達到常規A/O工藝對COD的去除率（80%以上）。分析原因主要是經BCR處理后酚氨回收廢水中BOD濃度較低，B/C僅為0.11，可生化性極差。同時，因市場環境影響，企業內甲醇制芳烴裝置生產負荷低，未能排放足量的芳烴廢水，導致A/O工藝長期在低負荷條件下運行，池內絲狀菌大量繁殖，造成污泥膨脹，引起二沉池泥水分離效果不佳。通過投加混凝劑后，混凝氣浮的出水COD可達到107mg/L，說明二沉池出水帶泥影響了COD的檢測。
本工程最終排水水質需達到《循環冷卻水用再生水水質標準》中的要求，但該組合工藝對離子污染物沒有去除效果，需與反滲透產水勾兌稀釋離子濃度后回用，而排放廢水的水質易受來水及操作等因素影響，可能會對生產設備造成損害。
4.2 對系統運行的建議
（1）進一步優化A/O工藝的運行條件，建議可減少運行系列，提高A/O工藝處理負荷，防止絲狀菌過度繁殖，同時引入部分未經預處理的芳烴廢水改善來水水質，新疆某煤制烯烴項目排放廢水水質與本工程芳烴廢水類似，采用A/O工藝對COD的去除率可達到96.2%，對氨氮的去除率達到了98.5%。
（2）本工程氮素污染物主要來源于酚氨回收廢水，經過BCR處理后廢水中平均總氮為31mg/L，遠優于回用水質要求，且A/O反應池內掛載了生物填料，建議取消硝化液回流，將A/O工藝轉化為水解酸化-生物接觸氧化的生物膜反應器，采用兼氧-好氧組合的生物膜處理系統，具有抗沖擊負荷能力強、總停留時間短、處理效果好等特點。
（3）建議將排放廢水經反滲透脫鹽處理后回用，反滲透產生的濃水送至零排放系統進一步處理，可減少系統運行和環境風險。
5、結論
（1）采用隔油-兩級氣浮-水解酸化-BCR的工藝預處理酚氨回收廢水具有較好的預處理效果，對COD、氨氮、總氮、總酚的平均去除率分別達到79.1%、91%、82.5%、82%，出水平均COD、氨氮、總氮、總酚分別為314、10、31、54mg/L，大幅降低了后續處理系統的運行負荷，較低的總氮濃度有利于減少零排放系統中的雜鹽量。
（2）采用A/O-混凝氣浮-臭氧氧化-BAF-過濾活性炭的工藝處理混合廢水，污水處理廠整體工藝流程對COD、氨氮、酚類的總去除率分別達到96.1%、99.3%、99.9%，出水平均COD、氨氮、酚類分別為59、0.84、0.28mg/L，除離子污染物外達到《循環冷卻水用再生水水質標準》（HG/T3923-2007）中的要求。
（3）本工程中主要處理工藝為厭氧-水解-BCRA/O-BAF的組合生物處理技術，承擔了大部分有機物、氨氮、總氮的處理負荷，充分發揮了各工藝技術的運行優勢，具有較高的處理效率和較低的運行成本，是魯奇爐煤化工廢水處理技術創新所在。（來源：北京建工金源環保發展股份有限公司）
