煤化工污水处理运行的影响因素

煤化工污水处理运行的影响因素

娄成杰

中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工有限责任公司内蒙古包头014010

摘要：煤化工污水成分较复杂，污水处理装置运行期间经常出现泡沫、处理能力下降等问题。究其原因是某些工艺条件影响了微生物的正常繁殖，导致微生物处理能力下降，影响处理能力。本文侧重针对煤化工污水系统，探讨影响微生物处理的主要因素。

关键词：污水处理；微生物生长；冲击原因分析

1.引言

1.1煤化工污水的特点

煤化工污水甲醇装置通常氨氮、硬度较高，随煤质的变化，硫含量会有一定的波动。煤制烯烃单元含油量较高，工况异常出现污水COD大幅增加。

2.影响微生物处理污水的因素

2.1营养物质

参与活性污泥处理的微生物，在其生命活动过程中，需要不断从周围环境的污水中吸取其所必须的营养物质。碳是构成微生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源需求量较大，一般以BOD5计，不应低于100mg/L。

氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素，氮源可来自N2、NH3、NO3等无机氮化合物，也可以来自蛋白质、氨基酸等有机含氮化合物。

磷是合成核蛋白、卵磷脂以及其他磷化合物的重要元素，在微生物的代谢和物质转化中起重要作用。

2.2溶解氧

活性污泥法工艺是利用好氧微生物的技术，因此曝气池混合液中必须有足够的溶解氧。如果溶解氧过低，好氧微生物正常的代谢活动就会下降，活性污泥会因此发黑发臭，进而使其处理污水的能力受到影响。根据运行经验数据，曝气池中溶解氧浓度以不低于2mg/L为宜（以出口处为准）。局部区域有机污染物浓度高、耗氧速率高，溶解氧浓度不易保持2mg/L，可以有所降低，但不宜低于1mg/L。

2.3pH

微生物的生理活动与环境的酸碱度密切相关，只有在适宜的酸碱度条件下，微生物才能进行正常的生理活动。参与污水生物处理的微生物，一般最佳的pH值范围，介于6.5～9之间。

2.4温度

温度作用非常重要。参与活性污泥处理的微生物，多属嗜温菌，其适宜温度在10～45摄氏度，为安全起见一般将活性污泥处理的温度控制在15～35摄氏度，低于5摄氏度微生物生长缓慢。

2.5碱度

污水处理硝化反应是需要消耗碱度的，如曝气池中碱度不足会严重影响硝化细菌的生长情况，从而导致硝化反应不彻底，曝气池出水氨氮超标。

2.6有毒物质

“有毒物质”是指对微生物生理活动具有抑制作用的某些无机质及有机质，主要有重金属离子（如锌，铜，镍，铅，铬等）和一些非金属化合物（如酚，醛，氰化物，硫化物等）。有毒物质对微生物毒害作用，有一个量的概念，只有在有毒物质在环境中达到某一浓度时，毒害和抑制作用才显现出来。污水中的各种有毒物质只要低于这一浓度，微生物的生理功能不受影响。有毒物质的作用还与pH值、水温、溶解氧、有无其他有毒物质及微生物的数量以及是否经过驯化等因素有关。

2.7水质波动

污水装置运行水质稳定是微生物正常处理污水的基础，微生物正常运行需保证调配后的污水COD、氨氮等其它数值涨幅不大，以便微生物快速适应水质的变化。

３.结合煤化工污水装置对微生物影响因素分析

3.1营养物质

生化系统需补充足够的碳源、氮源、磷源及其它一些微量元素，保证微生物的正常代谢。污水处理装置设计进水COD600mg/L，氨氮200mg/L，磷元素未进行要求，实际生产运行中平均进水COD、氨氮完全满足营养需求。

随机选取连续2月进水数值，COD平均值1025mg/L，氨氮平均数值201mg/L，碳源、氮源满足微生物生长需求，保持C/N≥3能够有效促进反硝化的进行。

磷盐由于投加量较少，污水处理装置采取人工投加方式进行投加，根据来水水质进行投加。保证曝气池末端磷含量大于2mg/L（正常运行曝气池末端正磷不小于0.5mg/L）。

上游来水水质COD较低，可能出现低COD的情况。根据此情况，污水装置可以通过投加甲醇，保证微生物生长所需的碳源。如氮源不足，可以通过投加尿素补充相应的氮源。

因此，通过来水水质分析和实际运行工况分析，煤化工污水处理装置并不存在营养源不足导致微生物活性受到抑制的现象。

3.2溶解氧

污水处理装置鼓风曝气系统包括A/O系统供气、曝气生物滤池供气及曝气生物滤池反洗供气等。A/O系统供气共设5台离心鼓风机，从风机房引出2根风管向2个A/O系列供气。5台风机为变频控制，运行中变频控制便于人工调节气量。

实际生产控制曝气池末端溶解氧2~4mg/L，完全满足微生物生长所需的溶解氧。由于曝气池末端已经安装在线溶解氧监控仪，因此操作人员可以随时对溶解氧进行调整，保证微生物处于较合理的溶解氧环境。因此，无论从设备曝气设备的调整和在线溶解氧监控情况来分析，结合本装置生产情况，溶解氧的控制并不是微生物生长受抑制的直接原因。

3.3pH

适合微生物生长的pH值范围是6.5～9，污水处理装置处理的气化装置和MTO装置来水pH长期较高，但通过集水池污水和事故池污水的调控，能够保证调节池pH在6.5～9左右，通过年分析数值测定，调节池pH最小值7.8，最大值8.7，平均值8.5，完全能够满足微生物环境的生长需求，因此可以排除pH对微生物影响的因素。

3.4温度

污水装置取DCS数值，曝气池水温保持在28～35℃，并安装有在线温度监控仪表。污水装置曝气池安装有蒸汽加热装置，冬季水温较低时，可以通过调整蒸汽阀门控制曝气池水温，保证微生物生长于合适的温度。

3.5碱度

根据上游来水的水质情况可以发现，调节池氨氮超过200mg/L时，曝气池末端碱度有明显的降低。由此情况可以说明，来水氨氮的增加直接提高了曝气池碱度的消耗量。如来水氨氮大幅增加，曝气池碱度不足会直接影响硝化反应的进行。污水处理装置有碳酸钠投加系统，保证硝化反应足够的碱度。

3.6有毒物质

污水装置生化处理基于“吸附-降解”的反应机理，微生物将污染物吸附后，然后对污染物进行降解。分散剂、表面活性剂、阻垢剂等三剂均影响微生物对污染物的吸附作用，从而影响微生物降解污染物。

如苯系物、酚类、杂环类等难降解的物质微生物无法降解，有些污染物对微生物生长有毒害作用。

气化装置为避免设备管线结垢分散剂投加量较大。气化装置分散剂过量投加或残余量较大均影响活性污泥的吸附过程，从而直接影响到出水水质。MTO装置使用的二甲苯洗塔操作会造成生化系统产生大量浮泥，出水水质悬浮物大幅升高。二甲苯属有机溶剂且较难生化降解，洗塔过程中溶于二甲苯有较多装置产品副产物，其成分较复杂气味较刺鼻。目前二甲苯洗塔已经常态化，二甲苯洗塔操作后，污水装置生化系统浮泥会大幅增加，出水水质会有小幅上涨。

3.7水质波动的影响

气化装置来水氨氮浓度68～681mg/L，平均值361mg/L。气化装置COD浓度280～1340mg/L，平均值879mg/L。气化装置污水水质波动较大，波动频次较高。生化系统处理氨氮总量远超设计值，对于生化系统的运行极为不利。

MTO净化水水质总体较平稳，但MTO净化水水质波动去期间，COD浓度会大幅提升，最高由400mg/L波动到16000mg/L。COD浓度大幅