李浩然

（天津天鐵煉焦化工有限公司，天津300300）

0 引言

鋼鐵工業(yè)的焦化廠、城市煤氣廠等在煉焦和煤氣發(fā)生過程中產(chǎn)生的污水成為焦化廢水[1]。焦化廢水來源于焦化廠在生產(chǎn)過程中的洗滌水、洗氣水、蒸汽分餾后的分離水和儲(chǔ)罐、水封的排水及生產(chǎn)區(qū)域地面排水等廢水。焦化廢水成分復(fù)雜，含有大量難降解物質(zhì)和有毒有害物質(zhì)，主要為芳香族有機(jī)物、雜環(huán)及多環(huán)有機(jī)物；色度高，有機(jī)物性質(zhì)非常穩(wěn)定，可生化性較差；氨氮濃度高，危害巨大；水質(zhì)變化幅度大。

氨水工藝采用脫酸蒸氨，AS法脫硫，粗苯蒸餾產(chǎn)生約2 m3/h廢水進(jìn)入系統(tǒng)變?yōu)槭Ｓ喟彼?，以上工序共產(chǎn)生約30 m3/h蒸氨廢水，其中主要污染物指標(biāo)包括COD、氨氮、石油類、硫氰化物等，有毒物質(zhì)包括揮發(fā)酚、氰化物及硫化物等。

1 進(jìn)水指標(biāo)

表1為近半年來進(jìn)水指標(biāo)的區(qū)間，主要包括COD、氨氮、揮發(fā)酚、氰化物、硫化物及硫氰化物，其它指標(biāo)含量較低。

2 處理工藝

2.1 工藝的選擇

根據(jù)自身工藝的特點(diǎn)，采用好氧→水解→好氧脫氮除磷工藝處理法，能夠有效處理焦化廢水。

該工藝包括預(yù)處理、生化處理、后混凝處理、深度處理及污泥處理5個(gè)部分。其中預(yù)處理包括隔油、前混凝、前斜管沉淀池和調(diào)節(jié)池4個(gè)部分；生化處理包括O1曝氣池、水解池、O2曝氣池和二沉池個(gè)部分；后混凝處理包括后混凝和后斜管沉淀兩個(gè)部分；深度處理包括微孔過濾及臭氧氧化兩部分污泥處理包括污泥分離池、污泥濃縮池和壓濾系統(tǒng)3個(gè)部分。各構(gòu)建具體參數(shù)見表2。

蒸氨廢水處理工藝流程為：隔油池→前混凝反應(yīng)池→前斜管沉淀池→調(diào)節(jié)池→O1曝氣池→水解池→O2曝氣池→二沉池→后混凝反應(yīng)池→后斜管沉淀池→微濾池→臭氧發(fā)生器→清水池。

表1 進(jìn)水指標(biāo)/mg·L-1

2.2 主要單元介紹

2.2.1 預(yù)處理部分

該部分主要作用是去除污水中的輕油、重油及降低廢水中有毒物質(zhì)的含量，調(diào)節(jié)、均合來水的水質(zhì)、水量，為生化處理創(chuàng)造條件。

（1）隔油池原理

隔油池為重力沉降除油，密度較大的油脂在緩慢流動(dòng)的過程中逐漸下沉，被擋板擋在底部集油槽內(nèi)，通過重油泵排出系統(tǒng)；密度較小的油脂在水平向前流動(dòng)的過程中逐漸上浮到水面，被擋板擋住。其它乳化油被帶至混凝沉淀系統(tǒng)被進(jìn)一步處理。

（2）前混凝系統(tǒng)

在污水處理過程中，向污水投加藥劑，進(jìn)行污水與藥劑的混合，從而使水中的膠體物質(zhì)產(chǎn)生凝聚或絮凝，這一綜合過程稱為混凝過程。

前混凝是廢水原水在經(jīng)過油分離池后經(jīng)歷投加硫酸亞鐵和聚丙烯酰胺的過程，主要去除廢水中的硫化物、硫氰化物、氰化物以及部分COD，降低廢水毒性。

2.2.2 生化處理部分

污水經(jīng)預(yù)處理后通過調(diào)節(jié)池生物上水泵進(jìn)入生化處理階段，先后經(jīng)O1曝氣池，水解池和O2曝氣池對廢水進(jìn)行生物處理。

（1）O1曝氣池

該系統(tǒng)是廢水處理過程降解有機(jī)污染物的關(guān)鍵步驟，能將廢水中大部分溶解性有機(jī)物有效去除。由于反應(yīng)器內(nèi)的生物量和有機(jī)質(zhì)濃度高于6 g/L以上，進(jìn)水COD負(fù)荷大于2 kg·COD/m3·d，允許進(jìn)水COD的濃度達(dá)到8 000 mg/L，苯酚類小于1000 mg/L，可對CODCr實(shí)現(xiàn)85%以上的去除率，可對苯酚類污染物實(shí)現(xiàn)99%以上的去除率。反應(yīng)器氧利用率大于50%，表現(xiàn)出高效與低能耗。該反應(yīng)器耐受毒性負(fù)荷、濃度負(fù)荷及水力負(fù)荷均高于常規(guī)反應(yīng)器。

（2）水解酸化系統(tǒng)

O1出水進(jìn)入水解池，在水解池主要發(fā)生兩個(gè)化學(xué)過程：

水解酸化作用。在厭氧條件下，O1出水中的殘余有機(jī)物（主要為難降解大分子有機(jī)物）被厭氧污泥分解為小分子、易降解的有機(jī)物。

反硝化作用是在低氧濃度或無氧條件下，由多種反硝化菌作用，將硝酸鹽氮還原為亞硝酸鹽，最終變?yōu)榈獨(dú)庖绯龅倪^程：

反硝化反應(yīng)總方程式：

（3）O2曝氣池

在O2曝氣池利用活性污泥中含有的大量細(xì)菌和原生動(dòng)物等好氧微生物，在有氧的情況下，經(jīng)過硝化反應(yīng)，廢水中的氨態(tài)氮被轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，同時(shí)對殘余有機(jī)物進(jìn)行吸收、分解，最終變成CO2和H2O，以達(dá)到處理污水的效果。這些好氧微生物通過對酚、氰有機(jī)物的吸收分解，同時(shí)也滿足了自身的生長需求。

硝化作用：在亞硝酸菌和硝酸菌等硝化細(xì)菌的作用下，把氨氮氧化成亞硝酸鹽，最終變?yōu)橄跛猁}的過程。

硝化反應(yīng)總方程式：

在硝化反應(yīng)中，1g氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮耗氧4.57g，同時(shí)消耗7.14g重碳酸鹽堿度（以CaCO3計(jì)）。此過程去除大部分有機(jī)物和大部分的酚、氰。

2.2.3 后混凝處理部分

后混凝采用投加聚合硫酸鐵和活性炭，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降解的目的。投加活性炭的目的是去除可吸附性的有機(jī)污染物，降低COD、色度等濃度，降低后續(xù)臭氧的添加量，獲得更好的出水效果。

2.2.4 污泥常見的異常問題及對策

（1）二沉池出水帶有細(xì)小懸浮污泥顆粒

產(chǎn)生原因主要有：因短流而減少了停留時(shí)間使絮體在沉降前即流出；活性污泥過度曝氣，使污泥過氧化；水力超負(fù)荷；因操作或水質(zhì)關(guān)系產(chǎn)生針狀絮體。

解決方法有：減少水力負(fù)荷；調(diào)整出水堰的水平；投加化學(xué)絮凝劑；調(diào)節(jié)曝氣池中運(yùn)行的工藝，以改善污泥的性質(zhì)。如缺營養(yǎng)時(shí)，應(yīng)加營養(yǎng)；如泥齡過長，則應(yīng)使之縮短，合理控制曝氣量。

（2）污泥上浮、污泥結(jié)塊、堆積并引起污泥解絮，污泥升至表面。

解決辦法有：加大排放污泥量；更換損壞的刮泥板；將黏附在二沉池內(nèi)壁及部件上的污泥用刮泥板刮去。

2.3 各單元處理效率

對此系統(tǒng)進(jìn)行長時(shí)間監(jiān)測，2月份平均數(shù)據(jù)見表3。由此可以看出，O1曝氣池對COD的處理率約為93%，對硫氰化物的處理率約為99%，硫化物、揮發(fā)酚去除率為100%，但是氨氮大幅上升。理論上,100 mgSCN-可釋放24 mg NH4-N，其中約10%被微生物作為氮源利用轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)，其他則以形式進(jìn)入水體[2]，因此造成了氨氮的上升。高氨氮經(jīng)過水解池、O2曝氣池的硝化與反硝化作用被微生物分解到個(gè)位數(shù)，最后出水指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)。

表3 各單位水質(zhì)指標(biāo)/mg·L-1

2.4 主要影響因素

（1）BOD負(fù)荷率。

（2）營養(yǎng)物質(zhì)。

（3）溶解氧：O1系統(tǒng)活性污泥為去除COD的好氧微生物，對溶解氧的要求為1.5～2.5；水解池厭氧酸化菌群要求溶解氧為＜0.1，反硝化菌要求溶解氧＜0.5。超過上限時(shí)，厭氧酸化菌會(huì)大量死亡，反硝化細(xì)菌會(huì)降低活性。O2池內(nèi)微生物為氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌，要求溶解氧的濃度為3～5。

（4）pH值：因廢水到O2（二級(jí)曝氣池）時(shí)夾帶高濃度的氨氮，在pH值較高時(shí)，氨氮在水中以氨分子的形式存在，而氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌對氨分子的耐受性極差，如長時(shí)間接觸高濃度的氨分子（即O2池PH值控制較高），會(huì)導(dǎo)致該細(xì)菌大量死亡，對系統(tǒng)造成嚴(yán)重沖擊。

（5）溫度：溫度過低，活性污泥將會(huì)失去活性，導(dǎo)致系統(tǒng)處理效率降低；溫度過高，污泥將解體、死亡。

（6）有毒物質(zhì)：酚、氰、油、硫化物等。

3 結(jié)論

通過多年的焦化廢水處理工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出許多系統(tǒng)運(yùn)行中的異常情況及對策（見表4）。作為水處理工作者，要及時(shí)觀察系統(tǒng)中每一個(gè)環(huán)節(jié)的變化和異常，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

好氧→水解→好氧脫氮除磷工藝具有抗沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，廢水指標(biāo)波動(dòng)大或有毒物質(zhì)較多時(shí)也能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的工藝要求；減少了二沉池、污泥回流泵等設(shè)備、設(shè)施；節(jié)省了電能消耗及空間占用。通過O1曝氣池減少了廢水有機(jī)物指標(biāo)（COD），降低了后續(xù)處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，使剩余污泥排入污泥分離池最終到壓濾機(jī)。

表4 生化處理異常情況及對策