焦化廢水是一種富含酚、氰、氨氮、雜環(huán)類化合物、多環(huán)芳香烴等的工業(yè)廢水，其成分復(fù)雜、毒性大，處理難度大〔1〕。隨著對焦化廢水處理研究的深入，開發(fā)了A/O、A/O2、A2/O2 等多種處理技術(shù)〔2-5〕。新鋼公司焦化廠是江西省最大的煤焦化工生產(chǎn)基地，于1970年7 月建成投產(chǎn)，現(xiàn)有4 座JN43-80 型和2 座JN60型復(fù)熱式焦?fàn)t，年產(chǎn)焦炭260 萬t。該廠原有1 套焦化廢水處理系統(tǒng)，其主要工藝流程為調(diào)節(jié)池→初沉池→一段曝氣池→二段曝氣池→二沉池，處理后的污水外排，污泥部分回流至曝氣池，剩余污泥濃縮后再壓濾，濾餅送至煤場配煤。根據(jù)20 多年運行情況，該套系統(tǒng)雖然能夠有效去除廢水中的酚、氰，但是系統(tǒng)處理能力較低，污水處理量僅為70 m3/h，且COD 和氨氮去除率較低，外排水平均COD 為210mg/L，平均氨氮為31 mg/L，無法達(dá)到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13456—1992）中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。為實現(xiàn)焦化廢水的全面達(dá)標(biāo)排放，浙江漢藍(lán)環(huán)境科技有限公司采用以好氧—兼氧—好氧技術(shù)為主、輔以混凝氣浮等物化處理技術(shù)的工藝對新鋼公司焦化廠廢水處理系統(tǒng)實施了改造工程。經(jīng)過1 a多的污泥培養(yǎng)、馴化、調(diào)試和運行，焦化外排水中的主要污染物濃度均達(dá)到了《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 廢水組成、水質(zhì)和水量

焦化廠生產(chǎn)工序主要由備煤、煉焦、煤氣凈化回收和干熄焦等主要生產(chǎn)設(shè)施及相關(guān)配套設(shè)施組成。在煉焦生產(chǎn)過程中除了產(chǎn)生大量的煙粉塵外，在煤氣凈化回收過程中還會產(chǎn)生大量的廢水（包括蒸氨廢水、化產(chǎn)廢水等）。廢水組成、水質(zhì)和水量見表1

表1 廢水組成、水質(zhì)和水量

根據(jù)新鋼公司的規(guī)劃，各類焦化廢水匯總進入焦化廢水處理站。由表1 可知，進入焦化廢水處理站的廢水共有3 股，水量合計113 m3/h。結(jié)合技術(shù)能力和工程經(jīng)驗，廢水處理能力按150 m3/h 設(shè)計，不足部分（37 m3/h）需兌入部分循環(huán)系統(tǒng)的排污水。

2 設(shè)計進出水水質(zhì)

設(shè)計進水水質(zhì)為pH 6 ～8，COD 3 500 ～4 000mg/L，氨氮≤400 mg/L，酚≤700 mg/L，氰≤15 mg/L，油類≤50 mg/L。

根據(jù)《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，設(shè)計出水水質(zhì)為COD≤100 mg/L，氨氮≤15 mg/L，酚≤0.5 mg/L，氰≤0.5 mg/L，pH 6～9。

3 處理工藝

3.1 工藝流程

改造后的焦化廢水工藝分為預(yù)處理、生化處理和深度處理3 個階段。預(yù)處理段采用隔油+氣浮技術(shù)去除污水中的懸浮物、油和S2-；生化處理段采用O1-A-O2技術(shù)去除廢水中的酚、氰、氨氮等有機污染物；深度處理段采用混凝沉淀+活性炭過濾技術(shù)進一步去除廢水中的COD。另外對污泥的處理采用污泥濃縮池+廂式壓濾技術(shù)脫水，泥餅用于摻煤處理。工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程

3.2 主要工藝單元

3.2.1隔油池

生產(chǎn)廢水通過有壓管道直接進入隔油池，分離污水中夾帶的大量焦油，以降低生化處理階段進水中的焦油含量。隔油池設(shè)計尺寸為20 m×8 m×6 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積880 m3，水力停留時間7.8 h。池內(nèi)設(shè)刮油機2 臺，1 用1 備。廢油收集后儲于貯油池中，送煤場配煤回收利用。

3.2.2調(diào)節(jié)池、事故池和氣浮池

廢水經(jīng)隔油池處理后自流進入調(diào)節(jié)池，其主要功能是均衡水質(zhì)和水量，減少波動，為生化處理創(chuàng)造良好的進水條件。調(diào)節(jié)池尺寸為27 m×16 m×6 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積2 376 m3，水力停留時間15.8 h。設(shè)事故調(diào)節(jié)池1 座，用于接受其他水處理設(shè)施的事故性排放，以保證水處理設(shè)施的平穩(wěn)安全運行。

調(diào)節(jié)池的出水用泵送至溶氣氣浮裝置，該裝置的基本原理為：溶氣和廢水接觸產(chǎn)生溶氣水，然后溶氣水通過釋放管進入待處理的廢水中，釋放出其中的微細(xì)氣泡，微細(xì)氣泡緩慢上升并黏附于雜質(zhì)顆粒上，形成密度小于水的浮體而上浮至水面并形成浮渣，最后由刮渣機除掉浮渣。氣浮裝置主體由絮凝室、氣浮接觸室、分離室、集水槽等幾部分組成。

3.2.3初曝池

氣浮池的出水自流進入初曝池，其主要功能是去除廢水中大量抑制脫氮菌屬生長的CN-和SCN-。設(shè)計初曝池2 座，單座尺寸為37 m×12 m×5.2 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積為4 174 m3。曝氣系統(tǒng)采用微孔管曝氣。

3.2.4初沉池

初曝池的出水自流進入初沉池，其主要功能是進行固液分離。設(shè)計初沉池2 座，單座尺寸為D 12 m×3 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積為588 m3，表面負(fù)荷0.66 m3/（m2·h）。池內(nèi)設(shè)刮泥機2 臺。初沉池的出水自流進兼氧池，部分污泥回流至初曝池，污泥回流比約為75%，剩余污泥排至污泥濃縮池。

3.2.5兼氧池

初沉池的出水首先進入兼氧池，在這里反硝化菌利用廢水中的有機物作為碳源和電子受體而將回流混合液中的NO2-和NO3-還原成氣態(tài)氮化合物（N2、N2O），實現(xiàn)廢水總氮的脫除和COD 的降解。設(shè)計兼氧池2 座，單座尺寸為17 m×18.5 m×5.5 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積為3 145 m3。池內(nèi)設(shè)QJB4/12 型潛水?dāng)嚢铏C2 臺，1 用1 備。

3.2.6好氧池

兼氧池的出水自流進入好氧池，在這里殘留的有機物被氧化，氮和含氮化合物被硝化。好氧池和兼氧池之間設(shè)置一內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，硝化液回流旨在為反硝化提供電子受體（NO2-和NO3-），以達(dá)到最終去除硝態(tài)氮的目的，回流比取200%～400%。設(shè)計好氧池2 座，單座尺寸為45 m×18 m×5.5 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積為7 614 m3。曝氣系統(tǒng)采用微孔管曝氣，鼓風(fēng)機房內(nèi)設(shè)3 臺羅茨鼓風(fēng)機，2 用1 備，單臺參數(shù)為Q=130 m3/min，N=160 kW。

3.2.7二沉池

二沉池主要用于對好氧池出水中夾帶的生物污泥進行分離。設(shè)計二沉池2 座，單座尺寸為D 12 m×3 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積為588 m3，表面負(fù)荷為0.66 m3/（m2·h）。采用中心筒進水，溢流堰出水，池內(nèi)設(shè)刮泥機2 臺。二沉池的出水自流進入反應(yīng)池，部分污泥回流至兼氧池，污泥回流比約為75%，剩余污泥排至污泥濃縮池。

3.2.8反應(yīng)池和終沉池

反應(yīng)池和終沉池是生化出水的保險措施。設(shè)計反應(yīng)池1 座，尺寸為6 m×6 m×3 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積為90 m3，池內(nèi)添加絮凝劑、脫色劑、助凝劑等，以進一步確保外排水COD 和色度達(dá)標(biāo)。終沉池采用中心進水輔流式沉淀池，設(shè)計2 座，單座尺寸為D 10 m×3.7 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積為518 m3。

3.2.9污泥濃縮池

初沉池、二沉池、終沉池和氣浮池的泥渣均用泵送至污泥濃縮池進行濃縮脫水，其目的是降低污泥含水率，減少污泥體積，便于污泥運輸和儲存。設(shè)計污泥濃縮池1 座，尺寸為D 8 m×4 m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積為181 m3。設(shè)計箱式壓濾機2 臺，1 用1備，單臺過濾面積為80 m2。濃縮池的分離水、壓濾機壓濾出水和活性炭吸附器反沖洗水均匯入集水池，用泵提升至調(diào)節(jié)池。壓濾后的泥餅摻煤處理。

4 運行效果

該工程土建及設(shè)備安裝于2008 年5 月中旬完畢，進入調(diào)試階段。污泥經(jīng)過50 d 的培養(yǎng)和馴化，系統(tǒng)各項指標(biāo)均達(dá)到或接近設(shè)計要求。此后系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運行，2009 年11—12 月份監(jiān)測該系統(tǒng)出水各項指標(biāo)，結(jié)果見圖2~圖5。

圖2 出水COD 變化趨勢

圖3 出水氨氮質(zhì)量濃度變化趨

圖4 出水酚、氰質(zhì)量濃度變化趨勢

圖5 出水pH 變化趨

結(jié)果表明系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水各項指標(biāo)均達(dá)到了《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，這說明改造后的焦化廢水處理工藝能有效去除焦化廢水中的各類污染物。該工藝用于南昌鋼鐵、武鋼焦化廢水處理系統(tǒng)改造工程，也取得了較理想的效果〔6-9〕。

5 經(jīng)濟分析

工程總投資2 550 萬元，其中構(gòu)筑物、設(shè)備、電氣、自動化等直接投資1 611 萬元，設(shè)計費、調(diào)試費、專利使用費等間接投資939 萬元。運行成本主要包括電費、人工費及藥劑費等。運行費用總計16 210.8元/d，廢水處理成本為4.5 元/t。

6 結(jié)束語

采用常規(guī)的污水預(yù)處理+生化二級處理工藝難以保證焦化廢水污染物全面達(dá)標(biāo)排放，尤其是COD和氨氮的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。運行實踐表明，以好氧—兼氧—好氧技術(shù)為主、輔以混凝氣浮等物化處理技術(shù)的工藝處理焦化廢水切實可行，其出水水質(zhì)指標(biāo)全部達(dá)到了《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，同時其處理效果穩(wěn)定可靠，操作簡單，具有很高的推廣價值。

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［作者簡介］黃浪（1976—），2007年畢業(yè)于北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院冶金物理化學(xué)專業(yè)，博士，高工，現(xiàn)從事安全、環(huán)保技術(shù)管理工作。

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