高硫氰化物廢水處理及常見問題

李浩然

（天津天鐵煉焦化工有限公司，天津300300）

0 引言

鋼鐵工業的焦化廠、城市煤氣廠等在煉焦和煤氣發生過程中產生的污水成為焦化廢水[1]。焦化廢水來源于焦化廠在生產過程中的洗滌水、洗氣水、蒸汽分餾后的分離水和儲罐、水封的排水及生產區域地面排水等廢水。焦化廢水成分復雜，含有大量難降解物質和有毒有害物質，主要為芳香族有機物、雜環及多環有機物；色度高，有機物性質非常穩定，可生化性較差；氨氮濃度高，危害巨大；水質變化幅度大。

氨水工藝采用脫酸蒸氨，AS法脫硫，粗苯蒸餾產生約2 m3/h廢水進入系統變為剩余氨水，以上工序共產生約30 m3/h蒸氨廢水，其中主要污染物指標包括COD、氨氮、石油類、硫氰化物等，有毒物質包括揮發酚、氰化物及硫化物等。

1 進水指標

表1為近半年來進水指標的區間，主要包括COD、氨氮、揮發酚、氰化物、硫化物及硫氰化物，其它指標含量較低。

2 處理工藝

2.1 工藝的選擇

根據自身工藝的特點，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。

該工藝包括預處理、生化處理、后混凝處理、深度處理及污泥處理5個部分。其中預處理包括隔油、前混凝、前斜管沉淀池和調節池4個部分；生化處理包括O1曝氣池、水解池、O2曝氣池和二沉池個部分；后混凝處理包括后混凝和后斜管沉淀兩個部分；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3個部分。各構建具體參數見表2。

蒸氨廢水處理工藝流程為：隔油池→前混凝反應池→前斜管沉淀池→調節池→O1曝氣池→水解池→O2曝氣池→二沉池→后混凝反應池→后斜管沉淀池→微濾池→臭氧發生器→清水池。

表1 進水指標/mg·L-1

2.2 主要單元介紹

2.2.1 預處理部分

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的含量，調節、均合來水的水質、水量，為生化處理創造條件。

（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的過程中逐漸下沉，被擋板擋在底部集油槽內，通過重油泵排出系統；密度較小的油脂在水平向前流動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被進一步處理。

（2）前混凝系統

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

前混凝是廢水原水在經過油分離池后經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

污水經預處理后通過調節池生物上水泵進入生化處理階段，先后經O1曝氣池，水解池和O2曝氣池對廢水進行生物處理。

（1）O1曝氣池

該系統是廢水處理過程降解有機污染物的關鍵步驟，能將廢水中大部分溶解性有機物有效去除。由于反應器內的生物量和有機質濃度高于6 g/L以上，進水COD負荷大于2 kg·COD/m3·d，允許進水COD的濃度達到8 000 mg/L，苯酚類小于1000 mg/L，可對CODCr實現85%以上的去除率，可對苯酚類污染物實現99%以上的去除率。反應器氧利用率大于50%，表現出高效與低能耗。該反應器耐受毒性負荷、濃度負荷及水力負荷均高于常規反應器。

（2）水解酸化系統

O1出水進入水解池，在水解池主要發生兩個化學過程：

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

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，最終變為氮氣溢出的過程：

反硝化反應總方程式：

（3）O2曝氣池

在O2曝氣池利用活性污泥中含有的大量細菌和原生動物等好氧微生物，在有氧的情況下，經過硝化反應，廢水中的氨態氮被轉化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，同時對殘余有機物進行吸收、分解，最終變成CO2和H2O，以達到處理污水的效果。這些好氧微生物通過對酚、氰有機物的吸收分解，同時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菌的作用下，把氨氮氧化成亞硝酸鹽，最終變為硝酸鹽的過程。

硝化反應總方程式：

在硝化反應中，1g氨氮轉化為硝酸鹽氮耗氧4.57g，同時消耗7.14g重碳酸鹽堿度（以CaCO3計）。此過程去除大部分有機物和大部分的酚、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，實現進一步降解的目的。投加活性炭的目的是去除可吸附性的有機污染物，降低COD、色度等濃度，降低后續臭氧的添加量，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）二沉池出水帶有細小懸浮污泥顆粒

產生原因主要有：因短流而減少了停留時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；水力超負荷；因操作或水質關系產生針狀絮體。

解決方法有：減少水力負荷；調整出水堰的水平；投加化學絮凝劑；調節曝氣池中運行的工藝，以改善污泥的性質。如缺營養時，應加營養；如泥齡過長，則應使之縮短，合理控制曝氣量。

（2）污泥上浮、污泥結塊、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

對此系統進行長時間監測，2月份平均數據見表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化為生物質，其他則以形式進入水體[2]，因此造成了氨氮的上升。高氨氮經過水解池、O2曝氣池的硝化與反硝化作用被微生物分解到個位數，最后出水指標全部達標。

表3 各單位水質指標/mg·L-1

2.4 主要影響因素

（1）BOD負荷率。

（2）營養物質。

（3）溶解氧：O1系統活性污泥為去除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，厭氧酸化菌會大量死亡，反硝化細菌會降低活性。O2池內微生物為氨氧化細菌和亞硝化細菌，要求溶解氧的濃度為3～5。

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

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

（6）有毒物質：酚、氰、油、硫化物等。

3 結論

通過多年的焦化廢水處理工作經驗，總結出許多系統運行中的異常情況及對策（見表4）。作為水處理工作者，要及時觀察系統中每一個環節的變化和異常，保障系統的穩定運行。

好氧→水解→好氧脫氮除磷工藝具有抗沖擊能力強的特點，廢水指標波動大或有毒物質較多時也能達到穩定運行的工藝要求；減少了二沉池、污泥回流泵等設備、設施；節省了電能消耗及空間占用。通過O1曝氣池減少了廢水有機物指標（COD），降低了后續處理系統的負擔，使剩余污泥排入污泥分離池最終到壓濾機。

表4 生化處理異常情況及對策