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间歇多循环工艺在煤化工污水处理中的应用分析

曹政
摘要：根据煤化工行业的污水水质特点，分析了IMC工艺与煤化工废水处理的适用性，由此提出了本工艺的应用特点，为煤化工废水处理工程设计提供借鉴。
关键字：煤化工污水，IMC工艺探究
0前沿
我国煤炭资源与水资源呈逆向分布，如山西、陕西、内蒙、宁夏等地区的煤炭资源占有量为国内已探明储量的67%，而水资源仅占全国总量的3.85%。目前这些地区正在掀起建设煤化工基地的高潮，水资源的严重匮乏，已经成为制约煤化工行业发展的重要因素。煤气化技术是利用将煤转化成含有氢气和一氧化碳的合成气来减轻上述污染。煤化工行业就是以大型煤气化为龙头，生产洁净能源和可替代石油化工的产品等。煤化工业具有资源节约、环境友好、经济高效的优点，采用高新技术和优化集成工艺，充分提高资源和能源的利用效率，最大限度地减少废物排放，保护生态环境，促进人与自然的和谐。但同时煤化工业又是高耗能、高污染、高耗水的产业。煤化工产业耗水量非常大，水质水量变化大，污染物浓度很高。该类污水通常以高浓度煤气洗涤污水为主，含有大量酚、苯类化合物、氰、氨氮等有毒、有害物质，是典型难降解有机工业污水。煤化工污水生化处理困难，需综合多种处理方法进行处理，且处理后污染物也难以稳定达标排放。故煤化工污水的处理已成为目前的科研热点之一。
1煤化工污水来源及污水水质特征
煤化工企业排放废水往往以高浓度煤气洗涤废水为主其来源主要有：
（1）炼焦用煤水分和煤料受热裂解时析出化合水形成的水蒸汽，经初冷凝器形成的冷凝水；
（2）煤气净化过程中产生出来的洗涤废水；
（3）回收加工焦油粗苯等副产品过程中产生的废水，其中以蒸氮过程中产生的含氨氮废水为主要污染来源；
（4）煤加压气化过程中所含的饱和水分（主要是加压气化过程加入的水蒸气和煤本身所含的水分）会在粗煤气冷凝时逐步冷却下来，这些冷凝水汇入喷淋冷却系统循环使用，此时，需将多余的废水排出以平衡整体的水循环过程，其中溶解或悬浮有粗煤气中的多种成分。
煤化工废水的特点主要表现为：组分复杂、含大量固体悬浮颗粒、挥发酚、稠环芳烃、吡咯、呋喃、咪唑、萘、含氮、氧、硫的杂环化合物、氰、油、氨氮及硫化物等有毒有害物质，COD值和色度都很高。
2IMC工艺
IMC工艺（（IntermittentMulti-Cyclic-间歇多循环）为传统SBR工艺的变形工艺，是近年发展起来的一种先进的预批式除磷脱氮处理法，该处理工艺集反应池、沉淀池为一体，间歇进水，间歇反应，停气时污水沉淀撇除上清液，并排出剩余污泥，成为一个周期，周而复始。
进水阶段：废水进入IMC池的阶段，通常为一个运行周期的开始。
反应阶段：反应阶段又分两种阶段：曝气和搅拌，两个阶段依次反复数次。
曝气阶段：也称硝化阶段。由曝气系统向反应池供氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3--N。
搅拌阶段：也称反硝化阶段。此时停止曝气而继续搅拌，使泥水充分混合，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解，反应池逐渐好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。
沉淀阶段：停止搅拌，池中泥水静止分离，活性污泥逐渐沉到池底，上层水逐渐变清。
滗水阶段：沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液。此时，反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。
闲置阶段：闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段，通常为一个运行周期的结束。
在IMC处理工艺中，硝化和反硝化在同一池内进行，不需要好氧废水的回流，因此理论上脱氮效率可无限接近于100%。IMC工艺运行方式十分灵活，通过控制供氧量使运行环境在兼氧和好氧之间不断变换，这时可以将IMC工艺看成多个A/O工艺的串联组合体，所以能够保证很高的脱氮效果。实践表明，IMC工艺的脱氮效率可以达到99%以上，只要设计和运行得当，完全可以保证废水达标排放。
3 IMC工艺特点
（1）由于在IMC工艺为主的污水处理中，集曝气、沉淀同一池内，节约了沉淀池和污泥、污水回流系统，所以占地省、运行费用低、设备简单、维护方便；
（2）IMC池运行比较灵活，各阶段的转化通过时间控制，可随需要任意更改，以满足不同水量、水质、处理要求的需要；
（3）由于每次滗水只排出池中少量达标废水，其它剩余泥水对进水有很强的缓冲功能，因此IMC法的抗冲击负荷能力很强，对原污水水质、水量变化的适应能力较高；
（4）由于运行方式模块化、程序化，因此比较容易实现自动化控制。
（5）根据反应动力学理论，生物作用于有机基质的反应速率与基质浓度呈一级动力学反应，IMC是按时间推流的，即随着污水在池内反应时间的延长，基质浓度由高到低，是一种典型的推流型反应器。从选择器理论可知，其扩散系数最小，不存在浓度返混作用。在每个运行周期的充水阶段，IMC反应池内的污水浓度高，生物反应速率也大，因此反应池的单位容积处理效率高于完全混和型反应池以及不完全推流式反应池。
（6）由于IMC反应池内的活性污泥交替处于厌氧、缺氧和好氧状态，因此，具有脱氮除磷的功效。A/O法要使脱氮率达到75%以上，其污泥回流量须为数倍的进水量，动力消耗很大，而IMC法则不同，由于运行是在同一反应池内进行的，无污泥回流量但池内污泥浓度最大，因此，IMC法的脱氮效率不但高而且稳定。
（7）IMC法的运行效果稳定，既无完全混和型反应池中的跨越流，也无接触氧化法中的沟流。
（8）IMC反应池在运行初期，池内BOD浓度高，而DO浓度较低，即存在着较大的氧传递推动力，因此，在相同的曝气设备条件下，IMC可以获得更高的氧传递效率。
（9）IMC反應池中BOD浓度梯度的存在有利于抑制丝状菌的生长，能克服传统活性污泥法常见的污泥膨胀问题。
4 结语
用以IMC为主体工艺的污水处理系统来处理煤气化废水是可行的，国内多项工程案例证实了该工艺处理后的出水各项指标均可达标，IMC工艺的推广和运行可对全国煤化工废水处理领域提供工程借鉴。
参考文献：
[1]马卫超.浅谈几种焦化废水处理技术[J].科学大众2009279：156.
[2]高廷耀顾围维.水污染控制工程下册[M].北京：高等教育出版社1999endprint

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