王炜炜　杨明　石瑞章

(1.鹤壁市环境监测监控中心　河南鹤壁 458030；　2.鹤壁宝发能源科技股份有限公司　河南鹤壁 458030)



HBF+FENTON氧化工艺在煤化工行业废水处理中的应用分析

王炜炜1杨明2石瑞章2

(1.鹤壁市环境监测监控中心河南鹤壁 458030；2.鹤壁宝发能源科技股份有限公司河南鹤壁 458030)

通过数据调研，实例分析HBF+FENTON废水处理工艺运行的达标可行性、运行稳定性、经济合理性、回用可能性，为煤化工行业水污染治理工作提供技术参考。

HBF+FENTON煤化工废水应用分析

0　引言

目前，鹤壁市宝山产业集聚区建成投产的涉及废水排放的企业共3家，均为煤化工行业，总排水量约361.25万t/a[1-2]，处理后的达标废水排入鹤壁市汤河，该入河点距鹤壁市控断面(汤河耿寺)约5 km。如何有效防止煤化工行业污染、提高出境断面的水质达标率、寻找运行稳定及效果良好的污水处理工艺是近期乃至远期都要探索的课题。现通过HBF+FENTON废水处理工艺在鹤壁市宝发能源科技股份有限公司年产20万t甲醇及下游产品项目污水处理中的运行实例，分析其达标可行性、运行稳定性、经济合理性、回用可能性及需要注意的问题，为相关煤化工行业有序发展提供技术参考。

1　企业主要项目工艺及废水产排情况

1.1项目基本情况

该企业主要生产线为：年产10万t煤制甲醇生产线2条、年产15万t二甲醚生产线2条、年产8 500 t LNG生产线1条。煤制甲醇工艺：煤制备、气化、变换、脱硫脱碳、压缩、甲醇合成。二甲醚生产工艺：粗甲醇、精馏、汽化、脱水、二甲醚。LNG生产工艺：甲醇合成工段尾气、纯化、精留、提纯、液态甲烷(LNG)。

1.2生产废水来源及排放情况

企业生产废水主要来源于于甲醇生产线的固定床造气、脱硫、变换、压缩、甲醇合成工段，二甲醚生产线的精馏工段、锅炉循环外排水、软水工段排水等生产工段，主要污染因子包括化学需氧量、氨氮、pH、氰化物、硫化物、石油类物质等。其中二甲醚生产线生产废水全部综合利用，其它工段生产废水与生活污水汇入污水处理站，处理达标后排放。

2　企业污水处理站工作原理

2.1污水处理工艺

污水处理工艺见图1所示。造气废水经混凝气浮系统除去废水中大部分油类污染物，同时在混凝气浮的反应区投加硫酸亚铁，采用铁硫法去除水中硫离子后，与其它工段综合废水一同经调节池提升泵送至HBF-A池，与HBF-O池回流至HBF-A池的硝化液在搅拌的条件下进行混合，硝化液中的硝酸盐得到反硝化，废水中的大部分碳源在反硝化中被利用和去除，同时进水的氨氮浓度得到稀释，达到硝化菌生存的环境，反硝化液自流HBF-O池，在鼓风曝气和射流循环曝气及填料层多重作用下，污染因子得到大部分去除后，进入多介质滤池过滤器，依次进入FENTON反应池和沉淀池，利用FENTON系统中羟基自由基的强氧化性进一步氧化分解有机污染物，实现达标排放。

2.2污水排放标准

该公司外排废水执行《河南省辖海河流域水污染物排放标准》(DB 41/777—2013)限值,其中化学需氧量和氨氮执行市控断面标准[3](化学需氧量≤50 mg/L；氨氮≤5 mg/L)。

2.3设计进、出水水质要求[4]

设计进、出水水质要求如表1所示。

图1　污水处理工艺流程

3　污水处理工程运行效果分析

3.1主要污染物去除效果分析

鹤壁宝发能源科技股份有限公司实验室2016年1月29—31日 3 d的监测结果如表2。

表2　主要污染物监测结果(2016年1月29—31日)　mg/L

从以上监测结果可以计算出该污水处理工程化学需氧量去除率为99.5%～99.6%，氨氮去除率为99.7%～99.8%，均高于表1中设计标准。

3.2污水处理达标可行性分析

为分析该污水处理设施达标可行性，选取2015年在线监测数据中化学需氧量和氨氮在各月份的日均最大、最小值与执行标准比对(图2，3)。

根据图2，3分析，该污水处理设施除2015年7月14日至26日和12月12日至16日共18 d企业生产设备维修外，全年有效数据10 410个，化学需氧量在3月17日17点、19点共超标2次，分别为66.89，68.25 mg/L，最大超标倍数为 0.37，COD全年达标率99.9%，氨氮全年达标率为100%。

图22015年污水处理工程达标分析图(化学需氧量)

图32015年污水处理工程达标分析图(氨氮)

3.3不同温度情况下污水处理效果分析

根据鹤壁市2015年天气数据可知，鹤壁市2015年最冷月为1月份，最热月为7月，但因7月份停产13 d，故本次选择次热月绘制最冷月与次热月污染物达标情况见图4，5。

图42015年最冷月污水处理效果图

图52015年次热月污水处理效果图

总体来看，污水处理效果中化学需氧量受温度影响具有一定程度波动，但无显著差异，且均能达标排放；污水处理效果中氨氮受温度影响极小，无明显差异，且均能达标排放。

3.4不同水量下污水处理效果分析

2015年污水处理站最大处理水量为6 350 t/d，最小量为65 t/d，按照尽可能等分的原则选取10个不同的处理水量研究水量与污水处理效果，见表3。

表3　处理水量与污水处理效果关系表

可以看出，不同水量下化学需氧量排放质量浓度变化不大，氨氮在水量最大时处理效果影响较大，但均能达标排放。

3.5污水处理效果分析

以2014年12月8日至10日污水处理设施出口监测数据[5]为例，与《河南省辖海河流域水污染物排放标准》(DB41/777—2013)排放标准限值对比分析见表4。

表4　监测数据与排放标准限值比对分析(2014年12月8日—10日) 　mg/L，除pH外

可见验收监测期间企业污水处理设施出口各监测因子均满足《河南省辖海河流域水污染物排放标准》(DB 41/777—2013)标准限值，其中化学需氧量与氨氮质量浓度满足污水处理站设计出水水质指标要求。

3.6处理后的达标废水回用可行性分析

以2014年12月8日至10日污水处理设施出口监测数据[5]为例，与《城市污水再生利用 工业用水水质》(GB/T 19923—2005)中的各项限值对比分析见表5。

表5　监测数据与再生利用标准限值比对分析(2014年12月8日—10日) 　mg/L，除pH外

由表5可知，处理后的废水满足城市污水再生利用的工业用水水质标准，可以用于本公司或周边企业工业与绿化用水，实现中水回用，大大减少新鲜水用量，有效提高水资源利用率。

3.7污水处理设施运行的经济可行性分析

对2014年该公司年度统计报表[6]分析可知,该公司2014年污水处理废用为302万元，处理水量为144.376 5万t，化学需氧量削减量为961.1 t，氨氮削减量为139 t。

2014年度可减少排污费158.9万元(根据正常排污收费规定计算，未计入超标收费额度)，按80%实现中水回用计算可减少新鲜水用量115.5万t，可节约用水成本415.8万元(鹤壁市工业生产用水价格为3.6元/t)，合计全年污水处理可收回效益为574.7万元，净收益可达272.7万元。

4　运行需注意的问题

(1)污水中NH3-N浓度高，属高氨氮废水，系统中氨氮浓度过高对系统中微生物产生抑制浓度，影响微生物的降解能力。同时，微生物降解NH3-N会消耗大量碱度，导致废水pH值降低，因此系统运行需考虑硝化时碱度的补充。

(2)氨氮和化学需氧量超标时调整进水量、风量、回流量。

(3)悬浮物超标及时排泥，增加污泥处理量。

(4)气温急降时对一用一备泵及其支管，如

HCR循环泵、污泥回流泵等每2 h切换一次，并观察设备运行情况；对设备管道能排空的排空，如事故池进出管道、监测池洒水管道、排泥管、采样管等；不能排空的管道，每2 h启动泵或切换、开关阀门一次，管道流通10 min或流通一遍。

5　结语

通过分析可知，HBF+FENTON废水处理工艺在鹤壁宝发能源科技有限公司年产20万t甲醇及下游产品项目污水处理中，化学需氧量去除率高达99.5%，氨氮去除率高达99.7%；化学需氧量达标率高达99.9%，最大超标倍数为0.37；氨氮达标率为100%；受外界温度影响极小；对水量波动冲击的适应性极强，处理效果优良，经济效益前景较好，在煤化工行业污水处理中具有推广使用价值。

[1]唐子华，王震.煤电股份有限公司年产60万吨甲醇项目环境影响报告书[R].北京：北京欣国环环评技术发展有限公司，2006.

[2]田爱亮.河南能源化工集团精细化工有限公司年产10万吨1.4丁二醇项目验收监测报告[R].河南鹤壁：鹤壁市环境监测监控中心，2015.

[3]唐田.鹤壁宝发能源科技股份有限公司甲醇合成驰放气资源循环综合利用节能项目变更分析报告[R]. 河南鹤壁：鹤壁市环境保护科研所，2015.

[4]鹤壁宝马(集团)实业有限公司污水处理改造工程方案设计[R].上海：上海泓济环保工程有限公司，2013.

[5]张慧杰.鹤壁宝发能源科技股份有限公司甲醇合成驰放气资源循环综合利用节能项目验收监测报告[R]. 河南鹤壁：鹤壁市环境监测监控中心，2016.

[6]环境保护部，国家统计局.工业企业污染排放及处理利用情况统计报表[R].河南鹤壁：鹤壁市宝发能源科技股份有限公司，2014.

Application of HBF+FENTON Oxidization Technology in the Sewage Treatmentof Coal Chemical Industry

WANG Weiwei1YANG Ming2SHI Ruizhang2

(1.HebiEnvironmentalMonitoringCenterHebi，Henan458030)

Based on data research and case analysis, the HBF+FENTON sewage treatment technique is analyzed, such as the practical feasibility, operational stability, economical rationality and recycle possibility, which provides technical references for the sewage treatment of coal chemical industry.Key WordsHBF+FENTONsewage of coal chemical industryapplied analysis

2016-02-25)

王炜炜，女，1967年生，理学学士，高级工程师，从事环境保护与污染防治工作研究。