焦化廢水處理系統提升改造的措施

楊昌進(臨沂燁華焦化有限公司，山東 臨沂 276000)

0 引言

焦化廢水是一種高濃度、高污染的有機廢水，其毒性大，可生物降解性差，是最難處理的一類工業廢水。已有的污水處理系統在工藝設計上存在先天缺陷。預處理系統和生化系統在結構布置上未達到針對焦化廢水的規范要求，設計不合理，池形結構不符合焦化廢水生物處理系統工藝要求，致使容積負荷超高，系統運行不穩定。相關設備損壞老化等因素影響，生物系統處理效率低，二沉池出水水質差，致使后處理(高級氧化工藝)負荷高，運行效果難以保證。

1 設計思路目標

本次改造為系統提標改造工程，主要針對現行工藝中預處理系統和生物AAO系統進行改造，即對二沉池上游工序進行工藝升級改造，優化調整，以期達到專門針對焦化廢水處理的工藝效果。相關污染指標在二沉池處出水能得到有效下降。改造工程完成后，二沉池出水COD基本穩定在300 mg/L以下，氨氮5 mg/L以下，水色基本清亮，不夾帶污泥顆粒進入后處理系統，確保后處理能正常穩定并節省費用運行[1]。改造、調試期間，根據生產需要，系統正常進水，設計應盡量利用現有設施設備進行提升改造，最大限度降低投資和運行費用，主要目的是確保酚氰廢水處理系統穩定運行。經過后段深度處理工藝后，最終出水水質達到《煉焦化學工業污染物排放標準》。

2 水質和水量

2.1 改造前工藝運行處理水量

改造前工藝運行處理水量如表1所示。

表1 改造前工藝運行處理水量

2.2 進水水質指標范圍

進水水質指標范圍如表2所示。

表2 進水水質指標范圍

3 改造內容

3.1 預處理系統改造

3.1.1 化學除氮池改造

把現有化學除氮池進行改造，改造成為高效沉淀池，用來沉淀產生的化學污泥。廢水自流進入化學除氮池，在池前增加進水反應槽，設置反應區。根據水質，通過投加藥劑，使廢水和藥劑充分混合，降低來水中硫、氰化物的濃度，同時起到破乳凝聚作用。沉淀池內安裝高效排渣提泥裝置，定期清理化學污泥，通過管道泵送到污泥濃縮池[2]。

3.1.2 氣浮池改造

安裝新型高效渦凹氣浮機一套，處理能力40 m3/h，廢水經過氣浮處理后，廢水中的乳化油、輕油含量由100 mg/L降低到30 mg/L以下，基本達到生化系統穩定運行水質要求。

3.1.3 調節池改造

將4個調節池改造為1#、2#活性污泥預曝好氧池。預曝池污泥通過原好氧池排放的剩余污泥進行補充，預曝池系統安裝使用懸掛、管式曝氣系統，設置大流量氣提污泥回流系統，系統代謝污泥排入污泥濃縮池處理。氣浮出水自流進入高濃度活性污泥預曝池預處理后，通過內置的高位分離器分離，上清液泵入AAO生物處理系統。

3.2 AAO生化系統改造

生化系統包括厭氧池、缺氧池、好氧池，二沉池，各池均為單池。本次改造工程計劃利用現有池容、池型，進行針對性改造。厭氧、缺氧池為氧化溝式活性污泥池，好氧池是多廊道迂回串聯生物活性污泥池和矩形推流二沉池。

3.2.1 厭氧池改造

現有池容4 300 m3，中間位置安裝7.5 kW潛水推流器兩臺，將厭氧池調整全程混合反應池，通過提升缺氧池內的小流量泥水混合液進入厭氧池，補充污泥，充分利用水解酸化作用，在短時間內使廢水中的不溶性有機物溶解，可溶性難降解有機物分子結構發生變化，大分子降解為小分子，從而廢水的可生化性得到提高，降低運行難度[3]。

3.2.2 缺氧池改造

現有池容3 400 m3，作為生物處理的核心關鍵設施，主要為氨氮進行反硝化和降解部分有機物提供必須的功能，是本次改造重點設施。在池內中部安裝低速推流式潛水攪拌機兩臺，通過合理設置，使整池攪拌，泥水充分混合、接觸。在缺氧池部分關鍵區域放置模塊化彈性填料組件，彈性填料規格：直徑150 mm×3 500 mm，彈性填料框架：3 000 mm×3 000×3 500 mm，彈性填料框架：60×40方管框，DN 10鋼管支架，方管中增加配重裝置。采用鋼管分別制成上、下兩層固定框架，填料的有效長度為兩層之間的距離，將每根填料的二端留有的縛扎繩，分別扎于上下兩層框架上，扎結必須扎實，不可移動。缺氧池投放數量：48只，共計1 512 m3，制作完成后，用吊車將框架投放到池內。此次改造計劃在缺氧池投放填料1 512 m3，占總有效池容50%，用于維持較高的污泥濃度，提高池內脫氮效率，改善缺氧池現有氧化溝短程、短流現象。

3.2.3 好氧池改造

好氧池池容8 600 m3，對好氧池當前曝氣設施進行更換，安裝可提升管式曝氣器，根據焦化廢水的污泥濃度、耗氧量等工藝條件確定，管式曝氣器的排列根數按池的長度及池底的進氣分管大小計算空氣流速而定，設計參數如下：(1)曝氣器間距為1 000 mm；(2)曝氣管和曝氣管左右間距為2 000 mm；(3)管式曝氣器安裝離池底500 mm；(4)曝氣管長1 000 mm共計安裝曝氣管942套，調試期間，由于系統正常進水污泥生長緩慢，為加快污泥馴化時間，中途投加上海某公司“倍活”硝化菌種400 kg，COD菌種400 kg，完全投加完成后，15～20d內污泥迅速增殖，出水氨氮下降，縮短調試周期，經過好氧生化處理后，廢水COD去除率將提高到80%～90%，氨氮去除率95%，揮發酚95%。

4 項目周期

本次提升改造計劃周期90 d，實際設備安裝40 d，系統調試35 d，從2020年4月至2020年7月，共計75 d。

5 改造后廢水處理工藝特點

(1)強化預處理工藝，確保后續生化工藝進水水質平穩，盡量少受水質波動的沖擊。

(2)生物處理工藝采用“厭氧+缺氧+好氧”主體工藝處理廢水，工藝路線成熟，實例多，處 理效果穩定可靠。本工藝對難降解有機物含量高、氨氮濃度高的廢水處理有特效。本工藝 采用生化法除 COD、降氨氮，運行成本相對較低[4]。

(3)利用操作性強、性價比高的技術工藝確保好氧分離池出水 COD 穩定在 200 mg/L。

6 改造后流程圖

改造后流程圖如圖1所示。

圖1 改造后流程圖

7 結語

2020年7月以來，生化系統出水持續穩定二沉池出水COD基本穩定在300 mg/L以下，降低后續工序芬頓高級氧化運行費用。改造后的設計二沉池和清水池出水水質達到以下指標如表3所示。

表3 改造后的設計二沉池和清水池出水水質

達到GB16171—2012《煉焦化學工業污染物排放標準》表1中廢水間接排放標準。目前焦化廢水處理工藝有很多，特別是2013年，生態環境部頒布了HJ2022—2012《焦化廢水治理工程技術規范》，給廣大焦化廢水工程現場運行管理人員提供充分的理論依據，不管工藝如何變化，采用何種方式，最終都要達到出水合格這一最終目的。