宋濤，王玉雷，吳玉紅

（山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東萊蕪 271100）

A/O生物脫氮工藝在焦化廢水處理中的應(yīng)用

宋濤，王玉雷，吳玉紅

（山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東萊蕪 271100）

泰鋼焦化公司采用前置反硝化（A/O）工藝處理焦化廢水，并在生化處理后增加芬頓氧化處理工藝。焦化廢水處理工藝改造后，脫除氨氮的效果好，出水COD和氨氮能達(dá)到間接排放標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)指標(biāo)CODCr降到150 mg/L以下，氨氮降到25 mg/L以下，減少好氧池加堿量，降低運(yùn)行成本。

生物脫氮；焦化廢水；A/O；COD；NH3-N

1 前言

泰鋼焦化公司焦化廢水處理原工藝采用A2/O2工藝，運(yùn)行過(guò)程中指標(biāo)波動(dòng)較大，CODCr及NH3-N指標(biāo)達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。2016年在原焦化廢水處理工藝的基礎(chǔ)上，采用前置反硝化（A/O）工藝并在生化處理后增加芬頓氧化處理工藝，進(jìn)行焦

圖1 改造后的廢水處理工藝流程

化廢水處理工藝改造。

2 工藝改造

改造后的廢水處理工藝采用生物強(qiáng)化A/O+接觸氧化+混凝沉淀+Fenton+過(guò)濾器的處理工藝，改造后的廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。生化系統(tǒng)共有2套對(duì)稱系統(tǒng)，并聯(lián)使用，處理廢水能力60 m3/h。

2.1 預(yù)處理

預(yù)處理段包括斜管除油池、氣浮池、調(diào)節(jié)池。焦化廢水進(jìn)入斜管除油池，加入除油劑及絮凝劑，通過(guò)物理沉淀的方法去除輕油及重油。除去輕油及重油后的清液進(jìn)入一級(jí)氣浮池，加入絮凝劑去除乳化油及膠狀油，自流至調(diào)節(jié)池，攪拌均勻，達(dá)到進(jìn)A/O池水質(zhì)指標(biāo)后，用泵提升至二級(jí)氣浮池并加入絮凝劑，進(jìn)一步除油后，自流入缺氧池。

2.2 生物處理

生物處理段包括缺氧池、好氧池、接觸氧化池。焦化廢水經(jīng)調(diào)節(jié)后進(jìn)缺氧池，由反硝化細(xì)菌以焦化污水中含碳有機(jī)物質(zhì)為碳源，分解污水中COD物質(zhì)，同時(shí)將污水中的NO3-、NO2-離子還原成為N2，實(shí)現(xiàn)NO3-、NO2-的反硝化；在好氧池中鼓入充足的空氣，并加入微生物所必需的各種營(yíng)養(yǎng)，利用好氧性微生物去除污水中的殘留COD等污染物，同時(shí)在好氧池中利用硝化細(xì)菌及亞硝化細(xì)菌的作用將污水中的NH3-N氧化成NO3-、NO2-離子；出水經(jīng)中間沉淀池沉淀后進(jìn)入接觸氧化池進(jìn)一步處理，去除水中的有害物質(zhì)。

2.3 深度處理

深度處理段包括芬頓處理，最終沉淀、過(guò)濾。生化處理后出水經(jīng)過(guò)最終沉淀、進(jìn)一步去除水中的有機(jī)物和濁度，自流至中間水池，調(diào)節(jié)pH值到酸性，泵送芬頓反應(yīng)槽，同時(shí)投加芬頓試劑進(jìn)行充分反應(yīng)；然后自流入接觸氧化槽，再通過(guò)加堿回調(diào)至中性，并同時(shí)加入絮凝劑；進(jìn)入高效沉淀池沉淀，物化后的污泥自流入污泥池，最終出水自流入三級(jí)氣浮池進(jìn)一步除油后自流入復(fù)用水池（懸浮物較多時(shí)進(jìn)過(guò)濾器處理），通過(guò)復(fù)用泵外供或回用，實(shí)現(xiàn)污水零排放。剩余污泥及物化污泥用泵提升至污泥濃縮池進(jìn)行濃縮，再進(jìn)入壓濾機(jī)房壓濾，泥餅摻入煤中煉焦。

3 工藝運(yùn)行控制

3.1 廢水預(yù)處理

預(yù)處理系統(tǒng)的目的是利用所加入的硫酸亞鐵、PAM及PAC等化學(xué)藥劑同污水中的污染介質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，生成低毒或無(wú)毒難溶于水的化合物，再用沉淀和氣浮的方法把這些物質(zhì)從水中分離出來(lái)，降低生化處理負(fù)荷，減輕有毒物質(zhì)對(duì)微生物沖擊。

1）廢水指標(biāo)控制。由于蒸氨廢水水質(zhì)指標(biāo)波動(dòng)較大，進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)較高，COD達(dá)到4 000～6 000 mg/L，硫化物50～80 mg/L，氰化物50～80 mg/L。廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后COD要達(dá)到2 500 mg/L以下，硫化物、氰化物控制在20 mg/L以下。

2）廢水流量控制。焦化廢水流量的波動(dòng)影響絮凝劑、除油劑處理效果。進(jìn)入生化處理的水量控制在55 m3/h左右，達(dá)到設(shè)計(jì)處理能力，同時(shí)避免微生物受到負(fù)荷的沖擊。

3.2 缺氧池運(yùn)行

調(diào)節(jié)后的廢水首先進(jìn)入缺氧池進(jìn)行反硝化反應(yīng)。反硝化反應(yīng)就是異養(yǎng)型微生物（反硝化細(xì)菌）將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氣態(tài)氮或N2O。在反硝化過(guò)程中消耗NO3-和有機(jī)物碳源（COD）。

1）有機(jī)碳源的控制。當(dāng)廢水的BOD5∶TN（總氮）＞3.0時(shí)，碳源充足，不需投加外碳源。當(dāng)碳源不足時(shí)，可投加甲醇等易降解的有機(jī)物作為外加碳源。廢水首先進(jìn)入缺氧池，能提供充足的碳源。在運(yùn)行過(guò)程中定期補(bǔ)充一定量的葡萄糖來(lái)滿足反硝化反應(yīng)的進(jìn)行。

2）硝化液回流比的控制。硝化液回流比與脫氮率呈一定比例關(guān)系，回流比過(guò)高能源消耗增加，過(guò)低則脫氮率下降，常用的混合液回流比為300%～400%。實(shí)際控制回流比在300%左右。

3）溶解氧的控制。溶解氧對(duì)反硝化反應(yīng)有很大影響，主要由于氧會(huì)同硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子供體，且會(huì)抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性?？刂迫芙庋踉?.5 mg/L以下。

3.3 好氧池運(yùn)行

3.3.1 溫度的控制

溫度對(duì)細(xì)菌微生物的增長(zhǎng)速率及硝化速率有著重要影響。硝化反應(yīng)的適宜溫度為30～35℃，此時(shí)硝化菌比增長(zhǎng)速率最大；反硝化反應(yīng)溫度范圍較廣，可在5～27℃進(jìn)行。

蒸氨后廢水溫度在30～40℃內(nèi)，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)后，夏季在35℃左右，冬季在25℃以下，冬季投蒸汽加熱，處理廢水溫度控制在28～30℃。

3.3.2 溶解氧的控制

好氧池中溶解氧濃度降低，硝化菌的生長(zhǎng)和硝化反應(yīng)也會(huì)隨之降低。亞硝酸細(xì)菌在較低溶解氧濃度下仍有較強(qiáng)的活性，在水中溶解氧濃度為0.5 mg/L時(shí)，亞硝酸菌不受影響，而硝酸菌則被抑制，導(dǎo)致系統(tǒng)中的亞硝酸鹽濃度升高，亞硝酸鹽積累。要維持正常的硝化效果，混合液溶解氧濃度應(yīng)大于2.0 mg/L，好氧池溶解氧控制在3～5 mg/L。

3.3.3 pH值的控制

由于硝化反應(yīng)產(chǎn)生氫離子，形成一定酸度，廢水的pH值降低，需要外加堿劑來(lái)中和硝化過(guò)程所產(chǎn)生的酸，控制系統(tǒng)pH值在合理范圍內(nèi)，使硝化反應(yīng)正常進(jìn)行。

硝化菌最佳pH值范圍為8.0～8.4，亞硝酸菌的最大硝化速率pH值為8～9，反硝化細(xì)菌適宜pH值為6.5～7.5。為保證硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)達(dá)到很好的平衡，好氧池控制pH值在8～8.4，缺氧池pH值在7～8；運(yùn)行中好氧池添加純堿調(diào)節(jié)，好氧池pH值控制在7～7.5。

3.3.4 污泥泥齡

為使硝化菌能在系統(tǒng)中存活并維持一定數(shù)量，及時(shí)排泥可適當(dāng)縮短泥齡，能促使活性污泥新陳代謝，使活污泥具有良好的活性。根據(jù)污泥濃度、沉降比、鏡檢情況等因素控制情況進(jìn)行排泥，保證有充分的硝化反應(yīng)。污泥沉降比控制在30%～40%。

3.4 深度處理

焦化廢水經(jīng)過(guò)生化處理后COD≥200 mg/L，仍然達(dá)不到回用標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行深度處理。芬頓法處理主要采用硫酸亞鐵和雙氧水，H2O2在Fe2+和紫外光的催化作用下通過(guò)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的羥基自由基，能夠處理難降解有機(jī)物。芬頓處理再經(jīng)過(guò)混凝沉淀后出水COD達(dá)到100 mg/L以下，其他指標(biāo)也達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 存在的問(wèn)題及優(yōu)化

1）廢水水質(zhì)波動(dòng)影響生化處理。焦化廢水來(lái)源以蒸氨廢水為主，蒸氨廢水水質(zhì)指標(biāo)直接影響焦化廢水生化處理正常運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水指標(biāo)波動(dòng)大，尤其是進(jìn)入生化池的廢水含硫化物和氰化物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于20 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致生化池微生物活性下降，生化處理負(fù)荷降低。

為此，改造原厭氧床作為應(yīng)急水箱，當(dāng)焦化廢水水質(zhì)指標(biāo)較高時(shí)，部分廢水進(jìn)入處理站進(jìn)行處理，其余部分排入應(yīng)急水箱，保證廢水處理負(fù)荷穩(wěn)定；當(dāng)工藝產(chǎn)生廢水水質(zhì)相對(duì)較好或廢水水量較少時(shí)，再將應(yīng)急水箱內(nèi)的廢水泵送至廢水處理站進(jìn)行處理。

2）芬頓處理成本高、污泥多。芬頓深度處理存在問(wèn)題是：雙氧水成本高、操作難度大；硫酸亞鐵投加量大，污泥產(chǎn)生量增加。

在深度處理過(guò)程中減少或不加芬頓試劑，在接觸氧化池添加絮凝劑FeCl3和PAM，并加片堿調(diào)節(jié)pH值6～9，通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)，達(dá)到較好的混凝沉淀效果，使出水水質(zhì)滿足要求。

4 結(jié)語(yǔ)

A/O生物脫氮工藝在焦化廢水處理應(yīng)用后，脫除氨氮的效果好，出水COD和氨氮能達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放最新標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16171-2012）間接排放標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)指標(biāo)CODCr降到150 mg/L以下，氨氮降到25 mg/L以下。工藝改造后運(yùn)行成本降低，減少了溶液泵負(fù)荷及風(fēng)機(jī)消耗，動(dòng)力消耗下降了約25%，同時(shí)減少好氧池加堿量，處理后的焦化廢水能夠作為化產(chǎn)循環(huán)水補(bǔ)水及煉鐵沖渣煉鋼燜渣用水，提高了廢水綜合利用率。

Application of A/O Biological Denitrification Process on the Coking Wastewater Treatment

SONG Tao,WANG Yulei,WU Yuhong
（Shandong Taishan Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Laiwu 271100,China）

The pre-positive de-nitrification(A/O)process was used to treat coking wastewater in Taishan Steel Coking Company,and Fenton oxidation process was carried out after the biochemical treatment.After transformation for the coking wastewater treatment process, the removal of ammonia nitrogen effect is better.The effluent COD and ammonia can meet the indirect discharge standards.The effluent water quality indicators CODCris reduced to less than 150 mg/L,ammonia nitrogen is reduced to less than 25mg/L.The aerobic pool alkali quantity and operating costs are reduced.

biological denitrification;coking wastewater;A/O;COD;NH3-N

X756

B

1004-4620（2017）02-0057-02

2016-10-08

宋濤，男，1979年生，2002年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)化工工藝專業(yè)?，F(xiàn)為泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司化工工程師，從事工程設(shè)計(jì)工作。