全康環(huán)保:河北某鋼鐵公司焦化廠(chǎng)為高爐煉鐵生產(chǎn)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(guò)程中，在回收了苯、焦油、硫銨等化工產(chǎn)品的同時(shí)，還產(chǎn)生了一定量的廢水。

該廢水含有高濃度的COD、氨氮、揮發(fā)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(chēng)為酚氰廢水。

該廢水水質(zhì)波動(dòng)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(jìn)行有效處理，對于冶金焦化行業(yè)的綠色發(fā)展與區域的環(huán)境保護具有突出的價(jià)值與意義。

01 工藝設計進(jìn)出水水質(zhì)

河北某鋼鐵公司焦化廠(chǎng)酚氰廢水處理站設計進(jìn)水量為150 m³/h，其包括：有壓廢水，其中化產(chǎn)工序蒸氨廢水70 m³/h、焦爐煤氣水封水30 m³/h；無(wú)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(zhì)需滿(mǎn)足《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》(GB 16171―2012)中的新建企業(yè)間接排放標準要求。設計進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表 1。

02 處理工藝選擇

根據酚氰廢水的水質(zhì)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(jìn)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(jìn)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(guò)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(zhù)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(wú)壓廢水先通過(guò)格柵機械分離大顆粒雜質(zhì)，再經(jīng)泵提升與有壓廢水一起進(jìn)入隔油沉淀池，分離水中的重質(zhì)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(jìn)入調節池，均化進(jìn)水水質(zhì)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(jìn)入加壓溶氣氣浮進(jìn)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(jìn)入常壓環(huán)境，釋放出大量微小氣泡，其與進(jìn)水充分混合接觸，并與進(jìn)水中的雜質(zhì)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(zhì)量濃度＜2.0 mg/L，懸浮物質(zhì)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(jìn)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(tài)氮化物(N2、N2O)逸散至大氣實(shí)現脫氮。

廢水中的部分有機物隨著(zhù)反硝化得到降解，減輕了后續好氧段COD負荷。該過(guò)程產(chǎn)生的堿度可部分彌補后續好氧硝化過(guò)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(jīng)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(dòng)力消耗。

池內污泥負荷為0.1~0.2 kg/(kg?d)(即單位質(zhì)量活性污泥在單位時(shí)間內所承受的COD質(zhì)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(zhù)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(tài)氮。

其余出水進(jìn)入二沉池進(jìn)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?；亓魑勰嗪?9.2%~99.6%，回流比100%~150%，污泥停留時(shí)間在20~35 d。

3.3 深度處理段

為進(jìn)一步改善出水水質(zhì)，二沉池出水進(jìn)入混凝沉淀池對殘余懸浮物進(jìn)行強化去除，同時(shí)進(jìn)一步降低出水COD與色度。

3.4 污泥處理段

二沉池產(chǎn)生的剩余污泥和混凝沉淀池產(chǎn)生的化學(xué)污泥的含水率在99.5%左右，先一起進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)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(chǎng)配煤入焦爐再煉制。

3.5 事故處理段

鑒于酚氰廢水來(lái)水波動(dòng)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(lái)水與不達標的產(chǎn)水，減緩廢水處理站的負荷沖擊，保持穩定的處理與產(chǎn)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(kāi)始系統調試，經(jīng)設備調試(單機調試)、清水聯(lián)動(dòng)調試后，進(jìn)行負荷聯(lián)動(dòng)調試，啟動(dòng)生化系統。具體過(guò)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(jìn)行檢測，觀(guān)察廢水生物相，以判斷悶曝進(jìn)程。當廢水中各污染指標出現明顯下降時(shí)，進(jìn)行換水，并補充營(yíng)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(shí)每次換水10 h后COD去除率高于40%時(shí)，進(jìn)入低負荷聯(lián)動(dòng)馴化階段。

低負荷聯(lián)動(dòng)馴化期間出水水質(zhì)不穩定，廢水中營(yíng)養物質(zhì)相對充分，微生物迅速增殖。在初期，進(jìn)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(shí)，可逐步提高進(jìn)水負荷。

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

廢水處理系統達到設計負荷運行時(shí)，活性污泥菌膠團成熟，原生動(dòng)物和后生動(dòng)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(shí)，微生物的培養和馴化結束，全系統可正常運行。

06 問(wèn)題與討論

(1) 實(shí)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(lái)水量超過(guò)70 m³/h，超過(guò)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(zhù)波動(dòng)，帶來(lái)產(chǎn)水超標風(fēng)險。

針對此問(wèn)題，解決方案有2個(gè)：一是將超量來(lái)水引入事故水池，根據出水水質(zhì)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(lái)水全部進(jìn)系統處理，產(chǎn)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(jìn)水對生物系統造成不可逆的沖擊，決定采用第1個(gè)方案，事故水池接納超量進(jìn)水，廢水站每24 h增加3~5 m3進(jìn)水，增加水質(zhì)檢測頻次，特別是排泥量的調整，以保證系統的負荷平衡。經(jīng)過(guò)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(chǎn)回收工序的原料配比與工藝參數的改變對酚氰廢水站進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)的影響顯著(zhù)，其中以蒸氨廢水水質(zhì)波動(dòng)最為突出。實(shí)際運行中調節池進(jìn)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(jìn)水水質(zhì)。針對此情況，廢水處理站及時(shí)降低進(jìn)水水量，將多余廢水適量引入事故池，同時(shí)盡快調整上游配煤與回收的工藝參數，在增加水質(zhì)檢測頻次、穩定進(jìn)水水質(zhì)基礎上，逐步恢復正常的處理水量，并消納富余廢水，以實(shí)現在進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)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(shí)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(jìn)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(shí)，混有泡沫的混合液進(jìn)入二沉池，在二沉池表面形成浮渣，影響了二沉池出水水質(zhì)。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(shí)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(guò)上述措施，好氧池泡沫問(wèn)題得到改善。

07 運行效果與經(jīng)濟分析

酚氰廢水處理站正常投運后，出水水質(zhì)穩定達標，其出水水質(zhì)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(zhì)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(zhì)、水量的波動(dòng)與上游煤氣精制工序的運行狀態(tài)密切相關(guān)，穩定上游工序運行狀態(tài)、穩定來(lái)水水質(zhì)及水量是廢水處理系統穩定運行與產(chǎn)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(shí)間的相對富余；同時(shí)在異常狀況下，及時(shí)投運事故池，避免系統超標超量進(jìn)水，這對于酚氰廢水的長(cháng)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(shí)準確的水質(zhì)檢測數據，因此必須重視對各工藝段進(jìn)出水水質(zhì)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(guò)改變污泥回流比和剩余污泥的排放量，可以實(shí)現系統的長(cháng)期穩定運行，并隨著(zhù)經(jīng)驗的積累，在季節、工況發(fā)生改變時(shí)，仍能實(shí)現出水水質(zhì)的穩定達標。

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