河北某鋼鐵公司焦化廠為高爐煉鐵生產冶金焦炭，并為軋鋼加熱爐等工序供應凈化后的焦爐煤氣。

 

在焦爐煤氣凈化過程中，在回收了苯、焦油、硫銨等化工產品的同時，還產生了一定量的廢水。

 

該廢水含有高濃度的cod、氨氮、揮發酚，并含有氰化物、硫氰及硫化物等污染物，以酚、氰污染物為特征，被稱為酚氰廢水。

 

該廢水水質波動大、污染物濃度高且可生化性差，屬于冶金污廢水及煤化工廢水中最難處理的廢水范疇。

 

對酚氰廢水進行有效處理，對于冶金焦化行業的綠色發展與區域的環境保護具有突出的價值與意義。

 

01 工藝設計進出水水質

 

河北某鋼鐵公司焦化廠酚氰廢水處理站設計進水量為150 m3/h，其包括：有壓廢水，其中化產工序蒸氨廢水70 m3/h、焦爐煤氣水封水30 m3/h；無壓廢水，其中區域生活污水30 m3/h、區域降雨初期雨水10 m3/h、其他廢水10 m3/h。

 

廢水站處理出水水質需滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》(gb 16171—2012)中的新建企業間接排放標準要求。設計進出水水質見表 1。

02 處理工藝選擇

 

根據酚氰廢水的水質特征，確定采用重力除油+加壓溶氣氣浮+sdn(a/oo+二沉池)+混凝沉淀的核心工藝對其進行處理，工藝流程如圖 1所示。

酚氰廢水處理分為3段：

 

(1)預處理段，由格柵、隔油沉淀池、調節池、事故池及氣浮設施組成，以去除進水中的懸浮物、油及s2-為主要目標；

 

(2)生化處理段，采用sdn工藝(強化硝化、反硝化的a/o工藝)與二沉池結合，即由缺氧池與兩級好氧池、二沉池組成，通過污泥配比回流，降解廢水中的cod、氨氮、酚、氰等污染物；

 

(3)深度處理段，設有混凝沉淀池，去除廢水中的懸浮污泥，兼有一定的脫色、去除cod的效果。廢水站出水全部送往煉鐵沖渣消納，可顯著降低新水的消耗。生化系統的剩余污泥采用污泥濃縮池+帶式壓濾脫水，脫水后的污泥以及分離出的油泥作為原料配煤回焦爐。

 

03 工藝原理與流程介紹

 

3.1 預處理段

 

無壓廢水先通過格柵機械分離大顆粒雜質，再經泵提升與有壓廢水一起進入隔油沉淀池，分離水中的重質油，如焦油。

 

隔油沉淀池內設有導流筒和蒸汽加熱裝置，底部設有旋流泵，可將池底的沉淀油泥抽送至油水分離設備，分離水送調節池，油泥上配煤皮帶送焦爐煉焦。

 

隔油沉淀池出水自流進入調節池，均化進水水質和水量，為后續處理穩定負荷。

 

調節池出水投加聚合硫酸鐵(pfs)和聚合氯化鋁(pac)后進入加壓溶氣氣浮進一步除油、除懸浮物。加壓氣浮裝置在0.35~0.4 mpa壓力下送出20~30 m3/h“溶氣水”，“溶氣水”進入常壓環境，釋放出大量微小氣泡，其與進水充分混合接觸，并與進水中的雜質顆粒、油滴黏附，形成密度小于水的泥渣上浮至液面，由刮渣機刮入渣箱去除。含油浮渣配煤送焦爐再煉制。氣浮設施出水含油質量濃度＜2.0 mg/l，懸浮物質量濃度＜15 mg/l。

 

3.2 生化處理段

 

sdn工藝由2部分組成：缺氧反應和好氧反應。氣浮出水首先進入缺氧池，缺氧池控制do≤0.5 mg/l，p＞1.0 mg/l，ph 7~9，水溫25~35 ℃。在此條件下，反硝化菌較為活躍，其以廢水中的有機物作為反硝化碳源和能源，以酚等有機物作為電子供體，將回流混合液中的no2-和no3-還原成氣態氮化物(n2、n2o)逸散至大氣實現脫氮。

 

廢水中的部分有機物隨著反硝化得到降解，減輕了后續好氧段cod負荷。該過程產生的堿度可部分彌補后續好氧硝化過程中堿度的消耗，減少好氧池的堿(na3po4)補充量。

 

反硝化出水流經兩級好氧池，好氧池采用硅橡膠膜管式曝氣器充氧，保持好氧池do在3.0~5.5 mg/l，沿出水方向漸減曝氣，以節約動力消耗。

 

池內污泥負荷為0.1~0.2 kg/(kg·d)(即單位質量活性污泥在單位時間內所承受的cod質量)，mlss為3.5~4.5 g/l，借助好氧菌的吸附與硝化能力，水中cod與氨氮顯著降低。

 

好氧池出水(混合液)部分回流到缺氧池，回流比200%~300%，為反硝化提供電子受體(no2-和no3-)，以去除硝態氮。

 

其余出水進入二沉池進行泥水分離，二沉池設置污泥回流，分別回流至缺氧池與好氧池，以維持系統污泥濃度。回流污泥含水率99.2%~99.6%，回流比100%~150%，污泥停留時間在20~35 d。

 

3.3 深度處理段

 

為進一步改善出水水質，二沉池出水進入混凝沉淀池對殘余懸浮物進行強化去除，同時進一步降低出水cod與色度。

 

3.4 污泥處理段

 

二沉池產生的剩余污泥和混凝沉淀池產生的化學污泥的含水率在99.5%左右，先一起進入污泥濃縮池進行泥水分離，上清液回調節池；濃縮后污泥含水率在95%左右，投加聚丙烯酰胺(pam)后送入帶式壓濾機脫水。污泥脫出水回調節池，脫水泥餅的含水率在40%~60%，其中含有大量有機物，送至煤場配煤入焦爐再煉制。

 

3.5 事故處理段

 

鑒于酚氰廢水來水波動大以及污染物濃度高、難降解的特征，設置了1座2格事故水池，用于收集、存儲超標來水與不達標的產水，減緩廢水處理站的負荷沖擊，保持穩定的處理與產水達標。

 

04 主要構筑物參數

 

酚氰廢水處理站主要構筑物參數如表 2所示。

05 系統調試與運行

 

酚氰廢水處理站建成后開始系統調試，經設備調試(單機調試)、清水聯動調試后，進行負荷聯動調試，啟動生化系統。具體過程如下：

 

污泥接種前，將池內廢水量保持在1/3~1/2液位。投菌接種，缺氧池間斷曝氣，控制do≤0.5 mg/l，好氧池連續曝氣，控制do≥2 mg/l。

 

為減少接種污泥流失，先采用悶曝方式，保持好氧池do為2~4 mg/l，每天對廢水cod等指標進行檢測，觀察廢水生物相，以判斷悶曝進程。當廢水中各污染指標出現明顯下降時，進行換水，并補充營養劑。首次換水量控制在池容的15%，隨后根據檢測數據調整換水量，以保證池內活性污泥結構及生物相的穩定。

 

當污泥活性恢復形成較大的絮凝顆粒，同時每次換水10 h后cod去除率高于40%時，進入低負荷聯動馴化階段。

 

低負荷聯動馴化期間出水水質不穩定，廢水中營養物質相對充分，微生物迅速增殖。在初期，進水負荷控制為設計負荷的20%，連續運行。當微生物適應性良好，cod去除率穩定高于50%時，可逐步提高進水負荷。

 

提負荷馴化過程中活性污泥量連續增長，cod去除率穩定。提負荷階段，根據具體情況，將生產負荷按階段提高到100%。

 

廢水處理系統達到設計負荷運行時，活性污泥菌膠團成熟，原生動物和后生動物出現并能活躍生存，活性污泥絮凝沉淀良好，sv在20%以上，生化處理單元具有較高的cod去除率，出水清澈，此時，微生物的培養和馴化結束，全系統可正常運行。

 

06 問題與討論

 

(1) 實際運行中，廢水水量一般在50 m3/h左右，但在廢水處理站投運初期，曾連續幾天來水量超過70 m3/h，超過日常處理量的44%。由于廢水污染物的高濃度特征，水量增加導致了處理負荷的顯著波動，帶來產水超標風險。

 

針對此問題，解決方案有2個：一是將超量來水引入事故水池，根據出水水質檢測結果緩慢提高處理水量，消納事故水池中的存水；二是來水全部進系統處理，產水超標后將超標水送回事故水池，重復處理，直至出水達標。為避免超量進水對生物系統造成不可逆的沖擊，決定采用第1個方案，事故水池接納超量進水，廢水站每24 h增加3~5 m3進水，增加水質檢測頻次，特別是排泥量的調整，以保證系統的負荷平衡。經過上述措施，廢水站出水逐步穩定達標。

 

(2) 上游的煉焦工序、化產回收工序的原料配比與工藝參數的改變對酚氰廢水站進水水質波動的影響顯著，其中以蒸氨廢水水質波動最為突出。實際運行中調節池進水cod最高達到6 500 mg/l、氨氮最高達200 mg/l，超出了廢水站的設計進水水質。針對此情況，廢水處理站及時降低進水水量，將多余廢水適量引入事故池，同時盡快調整上游配煤與回收的工藝參數，在增加水質檢測頻次、穩定進水水質基礎上，逐步恢復正常的處理水量，并消納富余廢水，以實現在進水水質波動情況下的出水穩定達標。

 

(3) 廢水處理站污泥接種馴化期間，系統間歇排泥，但排泥量偏少，造成管道淤積堵塞，從而影響排泥。為疏通管道，接引高壓水反沖淤塞，同時為廢水站所有的污泥管路增加高壓水沖洗。在污泥管路停運前后進行徹底沖洗清理，以保證管路不堵塞。

 

(4) 廢水站運行初期，好氧池表面泡沫較多，蔓延到池邊的走道板上，影響了巡檢與檢修；同時，混有泡沫的混合液進入二沉池，在二沉池表面形成浮渣，影響了二沉池出水水質。為控制好氧池泡沫，調整消泡水的噴灑面積，適當投配消泡劑，同時調整氣浮的運行，增大氣浮的回流比和投藥量，提高除油效果。通過上述措施，好氧池泡沫問題得到改善。

 

07 運行效果與經濟分析

 

酚氰廢水處理站正常投運后，出水水質穩定達標，其出水水質如表 3所示。

酚氰廢水處理站處理系統總裝機功率1 300 kw，運行功率約900~1 000 kw。水處理成本主要包括：運行耗電費3.5元/m3，水/蒸汽消耗費1.0元/m3，藥劑消耗費1.5元/m3，設備維護費1.0元/m3，水質化驗檢測費0.5元/m3，以及包括人工等其他雜費1.5元/m3，合計噸水處理成本約9.0元/m3。

 

08 建議與結論

 

(1) 酚氰廢水水質、水量的波動與上游煤氣精制工序的運行狀態密切相關，穩定上游工序運行狀態、穩定來水水質及水量是廢水處理系統穩定運行與產水達標的先決條件。

 

(2) 本項目在設計規范內盡量增大水處理構筑物的容積，以保證水力停留時間的相對富余；同時在異常狀況下，及時投運事故池，避免系統超標超量進水，這對于酚氰廢水的長期穩定、高效處理十分有利。

 

(3) 廢水處理站的運行調控需要及時準確的水質檢測數據，因此必須重視對各工藝段進出水水質的檢測，確保系統穩定、高效地運行。

 

(4) 生化系統的污泥濃度、污泥沉降比、溶解氧濃度是生化系統的重要控制指標，在此基礎上通過改變污泥回流比和剩余污泥的排放量，可以實現系統的長期穩定運行，并隨著經驗的積累，在季節、工況發生改變時，仍能實現出水水質的穩定達標。

 

(5) 工藝流程中各環節的設計處理負荷不同，應根據實際生產運行情況進行負荷調整，在達標排水的基礎上優化工藝運行，降低運行成本。

 

來源：北極星水處理網