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(yīng)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(diǎn)及A/O工藝在焦化廢水中的應(yīng)用情況，闡述了具體要控制的要素，實(shí)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(jīng)驗(yàn)。

焦化廢水 A/O生物脫氮工藝 氨氮 硝化反應(yīng)

0 前言

焦化廢水是焦化廠在煉焦、煤氣凈化及化工產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的，其組成復(fù)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(chǎn)生的廢水、焦油、粗苯等化工產(chǎn)品精制過程中及其他場合(如煤氣水封、沖洗地面)產(chǎn)生的廢水等組成。其中以煉焦過程中產(chǎn)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(jī)物和無機(jī)物兩大類，組成復(fù)雜而多變，其成分與性質(zhì)隨煉焦配合煤的組成和性質(zhì)、炭化溫度及煤氣凈化與化工產(chǎn)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(shù)，就是采用各種方法將污水中所含有的污染物分離出來，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害和穩(wěn)定的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。按作用原理可分為物理法、化學(xué)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(xué)法進(jìn)行處理廢水。先通過隔油池進(jìn)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(yīng)，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(zhuǎn)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(jìn)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(jīng)處理后各指標(biāo)見表1。

表1 河南利源焦化物化法出水指標(biāo) mg/L

由表1可以看出，處理后廢水指標(biāo)顯然達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，而且廢水產(chǎn)生總量偏多，存在一定的污染隱患，達(dá)不到節(jié)能減排要求和清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。為此，公司于2008年3月對廢水處理工藝進(jìn)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(diǎn)

2.1 A/O生物脫氮工藝

焦化廢水生物處理包括廢水預(yù)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(yàn)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(zhì)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(xué)法低。

目前國內(nèi)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(jìn)行不斷改進(jìn)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(chǔ)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(diǎn)

即使采用同一A/O脫氮工藝，根據(jù)回流液位置和性質(zhì)的不同又有內(nèi)、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(nèi)循環(huán)工藝，具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)流程短，構(gòu)筑物少，大大節(jié)省基建費(fèi)用，運(yùn)行費(fèi)用低;

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

3)好氧池設(shè)在缺氧池之后，可以進(jìn)一步去除反硝化殘留的有機(jī)污染物，確保系統(tǒng)出水水質(zhì)能夠達(dá)標(biāo)排放;

4)缺氧池設(shè)在好氧池之前，可以減輕好氧池的有機(jī)負(fù)荷，提高系統(tǒng)COD去除率;

5)缺氧池內(nèi)反硝化作用產(chǎn)生的堿度可以補(bǔ)償好氧池內(nèi)硝化反應(yīng)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(fù)荷的能力，確保生化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 A/O生物脫氮工藝的實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)對河南利源焦化有限公司廢水進(jìn)行跟蹤分析，經(jīng)蒸氨處理后的廢水各項(xiàng)指標(biāo)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(nèi)循環(huán)生物脫氮污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為預(yù)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(yīng)用中的控制措施

雖然A/O內(nèi)循環(huán)工藝具有適應(yīng)能力強(qiáng)、耐沖擊負(fù)荷、處理效果穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，但為了廢水處理系統(tǒng)良好有效運(yùn)行，河南利源焦化有限公司在實(shí)際工藝操作過程中，對關(guān)鍵因素進(jìn)行嚴(yán)格控制。具體措施如下:

4.1 嚴(yán)格控制進(jìn)水水質(zhì)

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

表1 河南利源焦化進(jìn)水指標(biāo)mg/L

4.2 穩(wěn)定PH值

反硝化反應(yīng)適宜的PH值為7.0～8.0，因?yàn)镻H值將影響反硝化最終產(chǎn)物。當(dāng)PH值超過7.3時，最終產(chǎn)物為氮?dú)?PH值低于7.0時，最終產(chǎn)物為N2O;PH值高于8.0時，最終產(chǎn)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(yīng)為2 mg/L～5 mg/L。供氧不足時，活性污泥性能較差，導(dǎo)致廢水處理效果下降。曝氣過高的話會引起污泥老化，結(jié)構(gòu)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(jī)物質(zhì)和氰、酚等有機(jī)物質(zhì)，對細(xì)菌的毒害作用或是破壞細(xì)菌細(xì)胞某些必要的組織，或是抑制細(xì)菌的代謝進(jìn)程。所以此類物質(zhì)對于A/O工藝來說必須控制在一定范圍內(nèi)。

4.6 降低有機(jī)物濃度

進(jìn)水有機(jī)物的濃度高，將增加生物反應(yīng)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(jìn)水有機(jī)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(jī)物的濃度是否成正比。

除此之外，日常管理還應(yīng)經(jīng)常對系統(tǒng)中的“氣、水、泥”進(jìn)行調(diào)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(jìn)入系統(tǒng)并具有合適的營養(yǎng)比例，以使系統(tǒng)達(dá)到長期穩(wěn)定的運(yùn)行。

5 效果

河南利源焦化有限公司通過應(yīng)用A/O工藝對廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行了改造，嚴(yán)格控制工藝關(guān)鍵因素，系統(tǒng)經(jīng)過三年多的運(yùn)行實(shí)踐證明，處理后出水的各項(xiàng)指標(biāo)得到了明顯的改善，效果良好，廢水處理指標(biāo)滿足國家一級標(biāo)準(zhǔn)(GB8978－1996)排放要求。河南利源焦化出水指標(biāo)見表3。

表3 河南利源焦化出水指標(biāo)mg/L

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

6 結(jié)語

A/O內(nèi)循環(huán)工藝具有適應(yīng)能力強(qiáng)、耐沖擊負(fù)荷、處理效果穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，已在國內(nèi)眾多鋼鐵公司的焦化廠、煤氣廠得到全面推廣，并達(dá)到成功應(yīng)用。實(shí)踐證明，A/O工藝在去除污水中酚、氰及COD等污染物質(zhì)的同時能將污水中的氨氮進(jìn)行轉(zhuǎn)化分解，使出水水質(zhì)滿足排放要求，避免了污染物轉(zhuǎn)移。同時，經(jīng)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(xué)產(chǎn)品回收技術(shù).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(xué)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(yùn)行管理與日常對策.北京:化學(xué)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