A/O生物脫氮工藝在焦化廢水處理中的應用

宋濤，王玉雷，吳玉紅

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東萊蕪 271100）

A/O生物脫氮工藝在焦化廢水處理中的應用

宋濤，王玉雷，吳玉紅

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，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和氨氮能達到間接排放標準，出水水質指標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，運行過程中指標波動較大，CODCr及NH3-N指標達不到國家規定的排放標準。2016年在原焦化廢水處理工藝的基礎上，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化A/O+接觸氧化+混凝沉淀+Fenton+過濾器的處理工藝，改造后的廢水處理工藝流程見圖1。生化系統共有2套對稱系統，并聯使用，處理廢水能力60 m3/h。

2.1 預處理

預處理段包括斜管除油池、氣浮池、調節池。焦化廢水進入斜管除油池，加入除油劑及絮凝劑，通過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入一級氣浮池，加入絮凝劑去除乳化油及膠狀油，自流至調節池，攪拌均勻，達到進A/O池水質指標后，用泵提升至二級氣浮池并加入絮凝劑，進一步除油后，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。焦化廢水經調節后進缺氧池，由反硝化細菌以焦化污水中含碳有機物質為碳源，分解污水中COD物質，同時將污水中的NO3-、NO2-離子還原成為N2，實現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養，利用好氧性微生物去除污水中的殘留COD等污染物，同時在好氧池中利用硝化細菌及亞硝化細菌的作用將污水中的NH3-N氧化成NO3-、NO2-離子；出水經中間沉淀池沉淀后進入接觸氧化池進一步處理，去除水中的有害物質。

2.3 深度處理

深度處理段包括芬頓處理，最終沉淀、過濾。生化處理后出水經過最終沉淀、進一步去除水中的有機物和濁度，自流至中間水池，調節pH值到酸性，泵送芬頓反應槽，同時投加芬頓試劑進行充分反應；然后自流入接觸氧化槽，再通過加堿回調至中性，并同時加入絮凝劑；進入高效沉淀池沉淀，物化后的污泥自流入污泥池，最終出水自流入三級氣浮池進一步除油后自流入復用水池（懸浮物較多時進過濾器處理），通過復用泵外供或回用，實現污水零排放。剩余污泥及物化污泥用泵提升至污泥濃縮池進行濃縮，再進入壓濾機房壓濾，泥餅摻入煤中煉焦。

3 工藝運行控制

3.1 廢水預處理

預處理系統的目的是利用所加入的硫酸亞鐵、PAM及PAC等化學藥劑同污水中的污染介質起化學反應，生成低毒或無毒難溶于水的化合物，再用沉淀和氣浮的方法把這些物質從水中分離出來，降低生化處理負荷，減輕有毒物質對微生物沖擊。

1）廢水指標控制。由于蒸氨廢水水質指標波動較大，進入廢水處理系統水質指標較高，COD達到4 000～6 000 mg/L，硫化物50～80 mg/L，氰化物50～80 mg/L。廢水經過預處理后COD要達到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影響絮凝劑、除油劑處理效果。進入生化處理的水量控制在55 m3/h左右，達到設計處理能力，同時避免微生物受到負荷的沖擊。

3.2 缺氧池運行

調節后的廢水首先進入缺氧池進行反硝化反應。反硝化反應就是異養型微生物（反硝化細菌）將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氣態氮或N2O。在反硝化過程中消耗NO3-和有機物碳源（COD）。

1）有機碳源的控制。當廢水的BOD5∶TN（總氮）＞3.0時，碳源充足，不需投加外碳源。當碳源不足時，可投加甲醇等易降解的有機物作為外加碳源。廢水首先進入缺氧池，能提供充足的碳源。在運行過程中定期補充一定量的葡萄糖來滿足反硝化反應的進行。

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系，回流比過高能源消耗增加，過低則脫氮率下降，常用的混合液回流比為300%～400%。實際控制回流比在300%左右。

3）溶解氧的控制。溶解氧對反硝化反應有很大影響，主要由于氧會同硝酸鹽競爭電子供體，且會抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性。控制溶解氧在0.5 mg/L以下。

3.3 好氧池運行

3.3.1 溫度的控制

溫度對細菌微生物的增長速率及硝化速率有著重要影響。硝化反應的適宜溫度為30～35℃，此時硝化菌比增長速率最大；反硝化反應溫度范圍較廣，可在5～27℃進行。

蒸氨后廢水溫度在30～40℃內，經過調節后，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，硝化菌的生長和硝化反應也會隨之降低。亞硝酸細菌在較低溶解氧濃度下仍有較強的活性，在水中溶解氧濃度為0.5 mg/L時，亞硝酸菌不受影響，而硝酸菌則被抑制，導致系統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

由于硝化反應產生氫離子，形成一定酸度，廢水的pH值降低，需要外加堿劑來中和硝化過程所產生的酸，控制系統pH值在合理范圍內，使硝化反應正常進行。

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，反硝化細菌適宜pH值為6.5～7.5。為保證硝化反應和反硝化反應達到很好的平衡，好氧池控制pH值在8～8.4，缺氧池pH值在7～8；運行中好氧池添加純堿調節，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中存活并維持一定數量，及時排泥可適當縮短泥齡，能促使活性污泥新陳代謝，使活污泥具有良好的活性。根據污泥濃度、沉降比、鏡檢情況等因素控制情況進行排泥，保證有充分的硝化反應。污泥沉降比控制在30%～40%。

3.4 深度處理

焦化廢水經過生化處理后COD≥200 mg/L，仍然達不到回用標準，需要進行深度處理。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鏈式反應產生氧化性極強的羥基自由基，能夠處理難降解有機物。芬頓處理再經過混凝沉淀后出水COD達到100 mg/L以下，其他指標也達到排放標準。

3.5 存在的問題及優化

1）廢水水質波動影響生化處理。焦化廢水來源以蒸氨廢水為主，蒸氨廢水水質指標直接影響焦化廢水生化處理正常運行。在運行過程中調節池內廢水指標波動大，尤其是進入生化池的廢水含硫化物和氰化物濃度遠遠高于20 mg/L的標準，導致生化池微生物活性下降，生化處理負荷降低。

為此，改造原厭氧床作為應急水箱，當焦化廢水水質指標較高時，部分廢水進入處理站進行處理，其余部分排入應急水箱，保證廢水處理負荷穩定；當工藝產生廢水水質相對較好或廢水水量較少時，再將應急水箱內的廢水泵送至廢水處理站進行處理。

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

在深度處理過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，并加片堿調節pH值6～9，通過優化試驗，達到較好的混凝沉淀效果，使出水水質滿足要求。

4 結語

A/O生物脫氮工藝在焦化廢水處理應用后，脫除氨氮的效果好，出水COD和氨氮能達到《煉焦化學工業污染物排放最新標準》（GB 16171-2012）間接排放標準，出水水質指標CODCr降到150 mg/L以下，氨氮降到25 mg/L以下。工藝改造后運行成本降低，減少了溶液泵負荷及風機消耗，動力消耗下降了約25%，同時減少好氧池加堿量，處理后的焦化廢水能夠作為化產循環水補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年畢業于安徽工業大學化工工藝專業。現為泰山鋼鐵集團有限公司化工工程師，從事工程設計工作。