付玉堂1 宋成太1 劉三軍2 華祥2 未永付1(1.河南利源焦化有限公司;2.安陽鋼鐵股份有限公司)

A/O工藝在利源焦化廢水處理中的應用*

付玉堂1 宋成太1 劉三軍2 華祥2 未永付1(1.河南利源焦化有限公司;2.安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了河南利源焦化有限公司焦化廢水的組成、A/O工藝的工作原理、優(yōu)點及A/O工藝在焦化廢水中的應用情況，闡述了具體要控制的要素，實踐表明廢水處理效果良好。為焦化行業(yè)治理廢水提供了可借鑒的經驗。

焦化廢水 A/O生物脫氮工藝 氨氮 硝化反應

0 前言

焦化廢水是焦化廠在煉焦、煤氣凈化及化工產品回收過程中產生的，其組成復雜、有害物濃度高、毒性大且難以處理。焦化廢水的來源主要由剩余氨水、煤氣凈化過程中產生的廢水、焦油、粗苯等化工產品精制過程中及其他場合(如煤氣水封、沖洗地面)產生的廢水等組成。其中以煉焦過程中產生的剩余氨水為主要來源。焦化廢水所含污染物可分為有機物和無機物兩大類，組成復雜而多變，其成分與性質隨煉焦配合煤的組成和性質、炭化溫度及煤氣凈化與化工產品精制工藝不同而變化。隨著社會的發(fā)展，環(huán)境問題日益凸顯，焦化廢水綜合處理利用問題顯得尤為重要。

1 概況

現(xiàn)代廢水處理技術，就是采用各種方法將污水中所含有的污染物分離出來，或將其轉化為無害和穩(wěn)定的物質，從而使污水得到凈化。按作用原理可分為物理法、化學法和生物法三大類。

河南利源焦化有限公司污水處理單元，自2005年以來主要采用混凝沉淀法即物理化學法進行處理廢水。先通過隔油池進行除油，然后在廢水中加入助凝劑FeSO4，使其與硫化物及氰化物反應，生成FeS、Fe4［Fe(CN)6］3沉淀，再加入絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)，使沉淀物與廢水分開，從而使硫化物、氰化物得到凈化，并去除20%酚;剩余酚通過臭氧氧化去除。氨氮的去除采用在廢水中加入純堿Na2CO3使固定氨鹽轉為揮發(fā)氨鹽NH4OH，NH4OH在濃度高時生成氣態(tài)氨，在解吸塔被解吸進入循環(huán)氣體里，然后用8%～10%的硫銨母液在吸收器中吸收其中的氨，生成硫酸銨，氨被脫除。經處理后各指標見表1。

表1 河南利源焦化物化法出水指標 mg/L

由表1可以看出，處理后廢水指標顯然達不到國家排放標準，而且廢水產生總量偏多，存在一定的污染隱患，達不到節(jié)能減排要求和清潔生產標準。為此，公司于2008年3月對廢水處理工藝進行了改造，即采用生物法處理廢水。

2 A/O生物脫氮工藝的特點

2.1 A/O生物脫氮工藝

焦化廢水生物處理包括廢水預處理、生物處理、后處理、污泥處理、系統(tǒng)檢測與控制及分析化驗等。其中廢水生物處理又有生物脫酚氰處理和生物脫氮處理兩種工藝，前者主要以去除廢水中的酚、氰及COD等污染物質為目的，后者除兼有前者功能外，還要去除廢水中的氨氮。采用生物脫氮工藝效果較好，不但能徹底脫出廢水中的氨氮，而且不會造成二次污染，能耗比物理化學法低。

目前國內常規(guī)的焦化廢水生物脫氮處理流程均采用A/O工藝，是對傳統(tǒng)三級脫氮工藝進行不斷改進和完善的一種前置反硝化工藝，屬于單級活性污泥脫氮工藝，即只有一個污泥回流系統(tǒng)。近幾年來，隨著焦化廢水生物脫氮研究工作的不斷深入，又在A/O工藝基礎上開發(fā)出A－A/O、A/O－O、A－A/O－O等脫氮流程。

2.2 A/O生物脫氮工藝的優(yōu)點

即使采用同一A/O脫氮工藝，根據回流液位置和性質的不同又有內、外循環(huán)之分，河南利源焦化有限公司擬采用的A/O法污水處理流程屬于典型的A/O內循環(huán)工藝，具有以下優(yōu)點:

1)流程短，構筑物少，大大節(jié)省基建費用，運行費用低;

2)以原水中的含碳有機物和內源代謝產物為碳源，節(jié)省外加碳源的費用并可獲得較高的碳氮比，確保反硝化作用充分進行;

3)好氧池設在缺氧池之后，可以進一步去除反硝化殘留的有機污染物，確保系統(tǒng)出水水質能夠達標排放;

4)缺氧池設在好氧池之前，可以減輕好氧池的有機負荷，提高系統(tǒng)COD去除率;

5)缺氧池內反硝化作用產生的堿度可以補償好氧池內硝化反應消耗的堿度，從而減少好氧池投堿量;

6)沉淀池的硝化液回流至缺氧池，對原水有稀釋作用，提高了系統(tǒng)耐沖擊負荷的能力，確保生化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

3 A/O生物脫氮工藝的實際應用

根據對河南利源焦化有限公司廢水進行跟蹤分析，經蒸氨處理后的廢水各項指標符合A/O法污水處理工藝要求，因此河南利源焦化有限公司于2008年3月新建立了一套處理能力為40 m3/h的 A/O內循環(huán)生物脫氮污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為預處理、A/O處理和后處理三部分，其工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程

4 工藝應用中的控制措施

雖然A/O內循環(huán)工藝具有適應能力強、耐沖擊負荷、處理效果穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，但為了廢水處理系統(tǒng)良好有效運行，河南利源焦化有限公司在實際工藝操作過程中，對關鍵因素進行嚴格控制。具體措施如下:

4.1 嚴格控制進水水質

由于高濃度的廢水對細菌有抑制作用，必須控制進生化系統(tǒng)的污染物濃度，否則會影響系統(tǒng)正常運行，嚴重時會造成污泥系統(tǒng)癱瘓。利源公司進水主要控制指標見表2。

表1 河南利源焦化進水指標mg/L

4.2 穩(wěn)定PH值

反硝化反應適宜的PH值為7.0～8.0，因為PH值將影響反硝化最終產物。當PH值超過7.3時，最終產物為氮氣;PH值低于7.0時，最終產物為N2O;PH值高于8.0時，最終產物中將出現(xiàn)NO－2積累。

4.3 合理控制溫度

溫度對反硝化速率的影響較大，反硝化最適宜溫度為20℃～35℃，溫度低于10℃時，反硝化速率明顯降低。低溫季節(jié)一般通過蒸汽加熱方式維持溫度;高溫季節(jié)主要由煤氣凈化工藝控制蒸氨廢水溫度。

4.4 穩(wěn)定溶解氧

好氧微生物需要的是溶于水的氧即溶解氧，在曝氣池中保持溶解氧應為2 mg/L～5 mg/L。供氧不足時，活性污泥性能較差，導致廢水處理效果下降。曝氣過高的話會引起污泥老化，結構松散，并且增加了成本。

4.5 減少毒物濃度

主要對反硝化有毒害影響。NO－2積累濃度超過30 mg/L時，可抑制反硝化作用;NH+4－N含量在500 mg/L(突變值)會抑制反硝化作用。另外，重金屬、H2S等無機物質和氰、酚等有機物質，對細菌的毒害作用或是破壞細菌細胞某些必要的組織，或是抑制細菌的代謝進程。所以此類物質對于A/O工藝來說必須控制在一定范圍內。

4.6 降低有機物濃度

進水有機物的濃度高，將增加生物反應所需的氧量，往往由于水中含氧量不足造成缺氧，影響生化處理效果。但進水有機物的濃度太低，容易造成養(yǎng)料不夠，缺乏營養(yǎng)也使處理效果受到影響。所以必須常觀察微生物的多少和有機物的濃度是否成正比。

除此之外，日常管理還應經常對系統(tǒng)中的“氣、水、泥”進行調節(jié)，利用生物相和SV30來控制排泥和回流，維持系統(tǒng)中合適的微生物的數(shù)量，改善污泥的沉降凝聚性能，通過人工曝氣來控制合適的溶解氧，使廢水均衡的進入系統(tǒng)并具有合適的營養(yǎng)比例，以使系統(tǒng)達到長期穩(wěn)定的運行。

5 效果

河南利源焦化有限公司通過應用A/O工藝對廢水處理系統(tǒng)進行了改造，嚴格控制工藝關鍵因素，系統(tǒng)經過三年多的運行實踐證明，處理后出水的各項指標得到了明顯的改善，效果良好，廢水處理指標滿足國家一級標準(GB8978－1996)排放要求。河南利源焦化出水指標見表3。

表3 河南利源焦化出水指標mg/L

由表3可以看出，通過強化生產過程控制，嚴格工藝管理，焦化廢水經A/O生物脫氮工藝處理后COD去除率達到97.1%，氨氮去除率可達99%，氰化物、硫化物降解效果較好。

6 結語

A/O內循環(huán)工藝具有適應能力強、耐沖擊負荷、處理效果穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，已在國內眾多鋼鐵公司的焦化廠、煤氣廠得到全面推廣，并達到成功應用。實踐證明，A/O工藝在去除污水中酚、氰及COD等污染物質的同時能將污水中的氨氮進行轉化分解，使出水水質滿足排放要求，避免了污染物轉移。同時，經A/O工藝處理后的無害廢水又可以深度處理回用，對防治水體污染和節(jié)能減排具有重要的意義。

［1］何建平，李輝主編.煉焦化學產品回收技術.北京:冶金工業(yè)出版社，2006:405.

［2］汪大翚，徐新華，趙偉榮主編.化工環(huán)境工程概論.第三版.北京:化學工業(yè)出版社，2007:189.

［3］徐亞同，黃民生主編.廢水生物處理的運行管理與日常對策.北京:化學工業(yè)出版社，2003:70.

A/O TECHNOLOGY APPLICATION IN COKING WASTE WATER TREATMENT

Fu Yutang1Song Chengtai1Liu Sanjun2Hua Xiang2Wei Yongfu1
(1.Henan Liyuan Coking Co.，Ltd;2.Anyang Iron and Steel Stock Co.，Led)

This paper introduces constitution of coking waste water，A/O process principle and advantages as well as its application，states control elements.Practice shows good effect has been achieved which provides referenced experience for coking industry

coking wastewater A/O biodenitrification ammonia nitrogen nitration reaction

2012—7—21