多段AO+MBR工艺在煤化工废水处理中的应用探究

摘要：以某省的煤洁净综合利用示范项目为例，分析多段AO+MBR 工艺在煤化工废水处理中的应用。首先阐述了多段AO+MBR 工艺的概念与优势，然后从生化处理段、工艺路线以及生化池这三个方面，分析了多段AO+MBR 工艺的具体应用，最后分析了多段AO+MBR工艺的应用效果，在该项目中，多段AO+MBR 工艺的应用提高了煤化工废水处理的质量与效果。

关键词：多段AO+MBR 工艺; 煤化工废水; 氨氮

1 多段AO+MBR工艺分析

在污水处理的主生化池中，通过多段AO+MBR 工艺的应用，实现高效的污水处理。多段AO+MBR 工艺主要是指短程硝化反硝化工艺和膜分离技术组合应用，形成的新型污水处理与回用工艺。多段AO+MBR 工艺兼备两者的优势，既可以截留煤化工废水中的硝化细菌，从而提升污泥浓度，还可以为反硝化菌以及好氧菌提供良好的生存环境，在含氮废水处理中的应用十分广泛。与此同时，MBR 反应器中含有较高浓度的污泥，生物种群十分丰富，在膜分离的过程中，不会受到解体或者活性污泥恶化的不利影响。因此，多段AO+MBR 工艺不仅具备操作流程简单、稳定性强的优势，还具备占地面积小、污染物去除率高等优点[1]。

2 多段AO+MBR工艺在煤化工废水处理中的应用

2.1 生化处理段的设计

对于多段AO+MBR 工艺而言，生化处理段主要负责处理预处理之后的含硫废水、合成废水以及没有经过硬预处理的汽化炉废水。将上述三种废水混合之后，运输到生化段进行相应的处理。生化处理段的设计水量740m3/h，COD 的进水量为1295mg/L、出水量为30mg/L，去除率高达98%;BOD5的进水量为825mg/L、出水量为20mg/L，去除率高达98%;氨氮的进水量为575mg/L、出水量为5mg/L，去除率高达99%; 总氮的进水量为625mg/L、出水量为30mg/L，去除率高达95%;SS 的进水量为100mg/L、出水量为10mg/L，去除率高达90%。

2.2 工艺路线的设计

通过上述分析可知，经过生化处理所得的水将会作为膜处理车间的原水。因此，生化处理阶段需要保障COD、氨氮与总氮的去除率，这样可以使MBR 回流中的污泥与硝化液回流液中具备搅动的溶解氧。在实际的污水处理过程中，如果将生化处理所得的水直接输送到一段A 池中，将会对废水处理的反硝化流程造成影响，增加煤化工废水的处理成本。因此，在煤洁净综合利用示范项目中，将传统的AO 模式转变为OA 模式。与此同时，为了确保一级A 池以及二级A 池具有充分的碳，技术人员将一段O 池的BOD5 去除率设计为80%，并将适量的硝化液回流于一段O 池中，保障一段O 池中的硝化菌浓度。

2.3 生化池的设计

（1） OAAO 池的设计

在该煤洁净综合利用示范项目中，将一级OA 池设计为一座两格的形式。其中，一级O 池的污泥符合量可达0.08kgBOD5/(kgMLSS·d），废水的停留时间可达67h，一级O 池的容积是49580m3，属于推流式池型，利用旋流曝气器进行曝气; 一级A 池的设计重点在于反硝化速率，其具体数值为0.044kgNO3--N//（kgMLSS·d），废水的停留时间可达67h，安装了一套甲醇加药装置，按照240L/h 的频率添加甲醇，安装五台Q=323Nm3/min 的离心风机（一台备用），二十二台φ2500mm N=63r/min 的潜水推流器、三台Q=730m3/h H=60kPa的循环泵（一台备用）以及五台Q=740m3/h H=80kPa 的污泥回流泵（一台备用）。一级A 池的容积是50320m3，属于氧化沟式池型。

二级OA 池设计为一座两格的形式。其中，二级O 池的污泥符合量可达0.08kgBOD5/(kgMLSS·d），废水的停留时间为7.6h，二级O 池的容积是5445m3，属于推流式池型，利用旋流曝气器进行曝气，和一级O 池共同使用风机; 二级A 池的设计重点在于反硝化速率，其具体数值为0.029kgNO3--N//（kgMLSS·d），废水的停留时间为1.4h，安装四台φ2 500mmN=63r/min 的潜水推流器以及八台Q=1000m3/h H=50kPa的硝化液回流泵（两台备用）。二级A 池的容积是8463m3，属于氧化沟式池型[2]。

（2）MBR 的设计

在该煤洁净综合利用示范项目中，MBR 中膜处理使用的超滤膜为热制相外压式PVDF 材质，共有两组膜池，分组有四座膜池，膜池的大小为3.2m×11.0m×4.3m，每座膜池的处理水量为370m3/h。

第一组膜池的设计要点如下: 第一组中的每个膜池含有五个模箱，共需要740 支超滤膜，通量是12.2L/(m2·h）。将膜池的曝气强度设定为20Nm3/( 膜元件·h），获得膜池中设备的参数。计算可知，每个膜池中含有两台Q=62Nm3/minP=49kPa 的罗茨风机; 四台Q=110m3/min H=150kPa 的产水泵。在实际的膜池运行中，每台设备运行十分钟，需要进行30s 的反冲洗，具体的反冲洗强度为30L/(m2·h）。因此，膜池中安装的反洗水泵参数为Q=230m3/h H=200kPa，每个膜池中安装两台。根据膜厂家对膜池的要求，技术人员还在膜池中安装了一套化学清洗装置，对膜池中的设备进行清洗与维护。

第二组膜池的设计要点如下: 第二组中的每个膜池含有五个模箱，共需要864 支超滤膜，通量是12.5L/（m2·h）。将膜池的曝气强度设定为425Nm3/( 膜箱·h），获得膜池中设备的参数。计算可知，每个膜池中安装三台Q=70.83Nm3/minP=49kPa 的罗茨风机; 四台Q=100m3/min H=150kPa 的产水泵。在实际的膜池运行中，每台设备运行十一分钟，需要进行一分钟的反冲洗，具体的反冲洗强度为34L/(m2·h）。因此，膜池中安装的反洗水泵参数为Q=250m3/h H=200kPa，每个膜池中安装两台。根据膜厂家对膜池的要求，技术人员还在膜池中安装了一套化学清洗装置，对膜池中的设备进行清洗与维护。

2.4 废水处理效果

在生化池设计与调试完成之后，技术人员将其应用于煤洁净综合利用示范项目，在生产负荷达到80% 时，该生化池能够进行稳定运行，具体的废水处理量为420m3/h。技术人员对生化池中OAAO 进水与MBR 产水COD 进行了为期45 天的监测。监测的结果显示，在煤化工废水预处理的基础上，OAAO 的进水COD 处于400-800mg/L 之间，但是在第15 天时，进水COD的数值突然从424mg/L 剧增到1197mg/L，虽然对生化池系统造成了一定的冲击，但是系统仍旧处于稳定运行状态;MBR 的出水COD 基本处于30mg/L 以内，其去除率约为95%。由此可以看出，上述设计所得的生化池具备较强的抗负荷冲击能力以及较为理想的废水处理结果。

在生化池处理煤化工废水的过程中，氨氮的变化量相对较大，但是其去除率始终高于99%，出水中的氨氮浓度控制在0.5mg/L 以内。由此可以看出，生化池可以将煤化工废水中的氨氮转化成硝酸盐或者亚硝酸盐。而且MBR 的出水SS 要小于1.5mg/L，远小于出水标准中规定的10mg/L。另外，通过技术人员的镜检，生化池中的一级O 池与二级O 池中均含有大量的钟虫一级累枝虫，这就表明生化池具备较强的净化效率以及良好的出水水质[3]。

3 结语

综上所述，多段AO+MBR 工艺可以有效处理煤化工废水，可以在煤炭产品开发企业中推广应用。通过本文的分析可知，技术人员需要根据煤化工废水的实际状况，合理设置多段AO+MBR 工艺的生化池，通过相关设备数量与参数的合理设计，提高生化池的煤化工废水净化效率与净化效果，提高出水的质量，以此降低煤炭产品开发造成的环境污染，实现煤炭行业的可持续发展。希望本文的分析可以为煤炭企业的技术人员进行煤化工废水处理提供有益的帮助。