間歇多循環工藝在煤化工污水處理中的應用分析

曹政

摘要：根據煤化工行業的污水水質特點，分析了IMC工藝與煤化工廢水處理的適用性，由此提出了本工藝的應用特點，為煤化工廢水處理工程設計提供借鑒。

關鍵字：煤化工污水，IMC工藝探究

0前沿

我國煤炭資源與水資源呈逆向分布，如山西、陜西、內蒙、寧夏等地區的煤炭資源占有量為國內已探明儲量的67%，而水資源僅占全國總量的3.85%。目前這些地區正在掀起建設煤化工基地的高潮，水資源的嚴重匱乏，已經成為制約煤化工行業發展的重要因素。煤氣化技術是利用將煤轉化成含有氫氣和一氧化碳的合成氣來減輕上述污染。煤化工行業就是以大型煤氣化為龍頭，生產潔凈能源和可替代石油化工的產品等。煤化工業具有資源節約、環境友好、經濟高效的優點，采用高新技術和優化集成工藝，充分提高資源和能源的利用效率，最大限度地減少廢物排放，保護生態環境，促進人與自然的和諧。但同時煤化工業又是高耗能、高污染、高耗水的產業。煤化工產業耗水量非常大，水質水量變化大，污染物濃度很高。該類污水通常以高濃度煤氣洗滌污水為主，含有大量酚、苯類化合物、氰、氨氮等有毒、有害物質，是典型難降解有機工業污水。煤化工污水生化處理困難，需綜合多種處理方法進行處理，且處理后污染物也難以穩定達標排放。故煤化工污水的處理已成為目前的科研熱點之一。

1煤化工污水來源及污水水質特征

煤化工企業排放廢水往往以高濃度煤氣洗滌廢水為主其來源主要有：

（1）煉焦用煤水分和煤料受熱裂解時析出化合水形成的水蒸汽，經初冷凝器形成的冷凝水；

（2）煤氣凈化過程中產生出來的洗滌廢水；

（3）回收加工焦油粗苯等副產品過程中產生的廢水，其中以蒸氮過程中產生的含氨氮廢水為主要污染來源；

（4）煤加壓氣化過程中所含的飽和水分（主要是加壓氣化過程加入的水蒸氣和煤本身所含的水分）會在粗煤氣冷凝時逐步冷卻下來，這些冷凝水匯入噴淋冷卻系統循環使用，此時，需將多余的廢水排出以平衡整體的水循環過程，其中溶解或懸浮有粗煤氣中的多種成分。

煤化工廢水的特點主要表現為：組分復雜、含大量固體懸浮顆粒、揮發酚、稠環芳烴、吡咯、呋喃、咪唑、萘、含氮、氧、硫的雜環化合物、氰、油、氨氮及硫化物等有毒有害物質，COD值和色度都很高。

2IMC工藝

IMC工藝（（IntermittentMulti-Cyclic-間歇多循環）為傳統SBR工藝的變形工藝，是近年發展起來的一種先進的預批式除磷脫氮處理法，該處理工藝集反應池、沉淀池為一體，間歇進水，間歇反應，停氣時污水沉淀撇除上清液，并排出剩余污泥，成為一個周期，周而復始。

進水階段：廢水進入IMC池的階段，通常為一個運行周期的開始。

反應階段：反應階段又分兩種階段：曝氣和攪拌，兩個階段依次反復數次。

曝氣階段：也稱硝化階段。由曝氣系統向反應池供氧，此時有機污染物被微生物氧化分解，同時污水中的NH3-N通過微生物的硝化作用轉化為NO3--N。

攪拌階段：也稱反硝化階段。此時停止曝氣而繼續攪拌，使泥水充分混合，微生物利用水中剩余的DO進行氧化分解，反應池逐漸好氧狀態向缺氧狀態轉化，開始進行反硝化反應。

沉淀階段：停止攪拌，池中泥水靜止分離，活性污泥逐漸沉到池底，上層水逐漸變清。

潷水階段：沉淀結束后，置于反應池末端的潷水器開始工作，自上而下逐漸排出上清液。此時，反應池逐漸過渡到厭氧狀態繼續反硝化。

閑置階段：閑置階段即是潷水器上升到原始位置階段，通常為一個運行周期的結束。

在IMC處理工藝中，硝化和反硝化在同一池內進行，不需要好氧廢水的回流，因此理論上脫氮效率可無限接近于100%。IMC工藝運行方式十分靈活，通過控制供氧量使運行環境在兼氧和好氧之間不斷變換，這時可以將IMC工藝看成多個A/O工藝的串聯組合體，所以能夠保證很高的脫氮效果。實踐表明，IMC工藝的脫氮效率可以達到99%以上，只要設計和運行得當，完全可以保證廢水達標排放。

3 IMC工藝特點

（1）由于在IMC工藝為主的污水處理中，集曝氣、沉淀同一池內，節約了沉淀池和污泥、污水回流系統，所以占地省、運行費用低、設備簡單、維護方便；

（2）IMC池運行比較靈活，各階段的轉化通過時間控制，可隨需要任意更改，以滿足不同水量、水質、處理要求的需要；

（3）由于每次潷水只排出池中少量達標廢水，其它剩余泥水對進水有很強的緩沖功能，因此IMC法的抗沖擊負荷能力很強，對原污水水質、水量變化的適應能力較高；

（4）由于運行方式模塊化、程序化，因此比較容易實現自動化控制。

（5）根據反應動力學理論，生物作用于有機基質的反應速率與基質濃度呈一級動力學反應，IMC是按時間推流的，即隨著污水在池內反應時間的延長，基質濃度由高到低，是一種典型的推流型反應器。從選擇器理論可知，其擴散系數最小，不存在濃度返混作用。在每個運行周期的充水階段，IMC反應池內的污水濃度高，生物反應速率也大，因此反應池的單位容積處理效率高于完全混和型反應池以及不完全推流式反應池。

（6）由于IMC反應池內的活性污泥交替處于厭氧、缺氧和好氧狀態，因此，具有脫氮除磷的功效。A/O法要使脫氮率達到75%以上，其污泥回流量須為數倍的進水量，動力消耗很大，而IMC法則不同，由于運行是在同一反應池內進行的，無污泥回流量但池內污泥濃度最大，因此，IMC法的脫氮效率不但高而且穩定。

（7）IMC法的運行效果穩定，既無完全混和型反應池中的跨越流，也無接觸氧化法中的溝流。

（8）IMC反應池在運行初期，池內BOD濃度高，而DO濃度較低，即存在著較大的氧傳遞推動力，因此，在相同的曝氣設備條件下，IMC可以獲得更高的氧傳遞效率。

（9）IMC反應池中BOD濃度梯度的存在有利于抑制絲狀菌的生長，能克服傳統活性污泥法常見的污泥膨脹問題。

4 結語

用以IMC為主體工藝的污水處理系統來處理煤氣化廢水是可行的，國內多項工程案例證實了該工藝處理后的出水各項指標均可達標，IMC工藝的推廣和運行可對全國煤化工廢水處理領域提供工程借鑒。

參考文獻：

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