首鋼水城鋼鐵（集團）有限責任公司（簡(jiǎn)稱(chēng)首鋼水鋼）焦化廢水原處理工藝為配套年產(chǎn)100萬(wàn)t焦炭的預處理+A/A/O廢水處理系統，主要承擔焦化系統煤氣凈化單元的剩余氨水、煤焦油深加工產(chǎn)生的化工廢水、粗苯分離水、煤氣管網(wǎng)水封水等混合廢水的處理?；旌蠌U水經(jīng)蒸氨后進(jìn)入廢水處理系統，處理后出水指標達《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》GB16171―2012中表2間排要求處理后的水用于高爐沖渣。為降低回用水水質(zhì)對沖渣系統的影響和鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廢水總排口的排放指標，水鋼根據自身發(fā)展規劃進(jìn)行可行性研究，類(lèi)比了臭氧氧化、芬頓氧化、活性彭活性焦及樹(shù)脂吸附等相關(guān)技術(shù)，從處理效果、投資規模、運營(yíng)成本、能耗、占地面積等方面綜合論證，引進(jìn)了啟元匯通電磁強氧化深度處理技術(shù)，對現有污水處理系統進(jìn)行升級改造，主要改造內容包括改造現有生化系統和新建深度處理系統，目的是使處理后的焦化廢水達到GB16171―2012中表3直排標準。

1、概述

焦化廢水屬于典型的難處理工業(yè)廢水主要產(chǎn)生于煤氣凈化單元，包括剩余氨水、煤氣冷凝水等，當前的焦化廢水處理基本以A/O工藝為主。廢水中的氨氮、有機氮在生化系統中通過(guò)微生物的硝化、反硝化作用最終生成氮氣釋放達到脫氮的目的，同時(shí)微生物降解廢水中大量的COD。A/O生物脫氮工藝通過(guò)微生物作用最大程度地降解了廢水中氨氮、酚、氰、COD等污染物，生化處理對污染物的去除率在90%左右甚至達到95%。由于焦化廢水中存在部分難以被微生物降解的有機物，生化出水COD仍然在300mg/L左右，難以達到排放標準要求。為進(jìn)一步降低COD、總氮及苯并［a］芘等控制指標，減少污水回用處理對膜的污堵，提高工業(yè)鹽品質(zhì)、減少雜鹽量，焦化行業(yè)多在現有生物脫氮工藝基礎上后接臭氧氧化、芬頓氧化、活性炭/活性焦及樹(shù)脂吸附等深度處理技術(shù)。

電磁氧化（微波、電化學(xué)等）技術(shù)作為新興的深度處理技術(shù)已通過(guò)工程驗證，技術(shù)先進(jìn)、效果顯著(zhù)、運行穩定可控、運行費用較低，先后通過(guò)了中冶焦耐工程技術(shù)有限公司、中科院生態(tài)環(huán)境研究中心等單位的專(zhuān)家技術(shù)鑒定并獲得認可，目前已列入生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》廢水污染防治可行技術(shù)推薦目錄。

2、新工藝改造實(shí)踐

2.1 焦化廢水水質(zhì)

首鋼水鋼焦化廢水原處理采用A/A/O工藝，生化出水經(jīng)過(guò)混凝處理后用于高爐沖渣，焦化廢水原工藝階段水質(zhì)指標見(jiàn)表1。

2.2 工藝改造流程

2.2.1 工藝改造技術(shù)難點(diǎn)

焦化廢水處理達到GB16171―2012表3直排標準，技術(shù)難點(diǎn)主要集中在4項污染物指標即COD降至40mg/L以下總氮降至10mg/L以下，BOD5降至10mg/L以下，苯并［a］芘降至0.03μg/L以下且需具備技術(shù)經(jīng)濟可行性。

2.2.2 工藝改造

我公司將原有焦化廢水處理A/A/O系統升級改造為O/AO/AO兩級脫氮工藝目的是有效提升總氮去除能力。此次工藝改造最大限度利舊原有生物脫氮工藝的設施設備同時(shí)新建深度處理工藝設施，重新規劃各工藝區域，充分利用原有場(chǎng)地的有限剩余面積新建深度處理設施。其中原A/A/O工藝中A池總有效容積為7652m3，O池總有效容積為9123m3。將A池中隔出1556m3作為新工藝預曝O池，隔出2640m3作為新工藝A1池，隔出2880m3作為新工藝A2池，除一小部分分隔為給水吸水井和沉淀池排泥泵坑外，剩余部分并入好氧池，新工藝O1池總有效容積為8280m3，O2池總有效容積為1440m3。原混凝沉淀系統保留作為深度處理的預處理系統生化出水經(jīng)混凝處理后進(jìn)入深度處理系統。深度處理采用電磁強氧化技術(shù)，對生化混凝出水進(jìn)一步深度處理。除此之外，此次工藝改造項目還新建1套惡臭尾氣處理系統用于配套整個(gè)項目臭氣收集處理達標排放，避免二次污染。改造前后工藝流程如圖1、圖2所示。

2.2.3 電磁強氧化深度處理技術(shù)

在生化混沉池/深度預處理階段，將COD、氨氮、揮發(fā)酚、氧化物、總氮等主要污染物降至合理水平，剩余難降解污染物進(jìn)入電磁強氧化工藝進(jìn)行處理。電磁強氧化深度處理工藝的機理是在電磁反應體中，利用電磁波能量作用在特定載體表面產(chǎn)生局部、瞬間高溫高壓，熱效應使極性分子高速旋轉碰撞，從而改變體系的熱力學(xué)函數，降低反應的活化能和分子的化學(xué)鍵強度。同時(shí)，電磁能產(chǎn)生的非熱效應能震蕩電磁場(chǎng)中的極性分子，使其化學(xué)鍵松動(dòng)或斷裂，從而更易被氧化分解。在深度反應過(guò)程中特定介質(zhì)起到催化氧化的作用，使生化不能降解的有機物在強氧化的環(huán)境中被氧化分解為水和二氧化碳。因此，電磁強氧化技術(shù)可高效率去除水中COD、多環(huán)芳烴、苯并［a］芘等污染因子。該技術(shù)具有污染物去除徹底、技術(shù)經(jīng)濟性合理、占地小、操作彈性大等優(yōu)點(diǎn)，具體流程如圖3所示。

質(zhì)譜NIST譜庫分析鑒定發(fā)現在焦化生化出水中含有近103種有機物圖4）其中含量超過(guò)2%的有機物基本是苯酚及其衍生物和部分芳烴類(lèi)化合物，該類(lèi)物質(zhì)多具有很強的生物毒性和化學(xué)穩定性，傳統工藝已經(jīng)無(wú)法有效處理。而經(jīng)電磁強氧化工藝處理后，出水僅能檢測到9種有機物，且濃度大幅度降低，主要殘留物僅有3種，對有機污染物去除效果顯著(zhù)。

2.3 工藝升級改造結果

2.3.1 COD處理效果

焦化廢水O/AO/AO+電磁強氧化深度處理新工藝改造完成后運行穩定，生化混凝沉淀出水COD穩定在150mg/L以下，經(jīng)電磁強氧化處理后廢水COD平均值為22.7mg/L，達到GB16171-2012中表3特別排放限值直排標準對于COD≤40mg/L的要求，COD脫除率在98%以上。

2.3.2 脫氮效果

深度處理新工藝運行后，生化段總氮脫除率在96%以上，外排水總氮平均值只有7.4mg/L，氨氮平均值始終保持在2mg/L以下達到GB16171―2012中表3特別排放限值直排標準對于總氮≤10mg/L、氨氮≤5mg/L的要求。

2.3.3 苯并［a］芘處理效果

焦化廢水處理工藝經(jīng)升級改造后苯并［a］芘去除效率尤為顯著(zhù)，檢測結果低于現有檢測標準的檢出限，完全達到GB16171―2012中表3特別排放限值直排標準對于苯并［a］芘≤0.03μg/L的要求。

2.3.4 其他指標達標情況

除上述COD、總氮、苯并［a］芘達標外剩余11項指標均達到特別排放限值直排標準的要求，系統工藝出水基本清澈無(wú)味。

2.4 占地與運營(yíng)成本

焦化廢水處理工藝升級改造項目引進(jìn)O/AO/AO+電磁強氧化深度處理新工藝，設計處理能力為80m3/h。項目原址建設，新增建構筑物充分利用原有占地中的局部空隙進(jìn)行改造，占地面積僅362m2，未新增占地，投資費用經(jīng)濟合理。噸水運營(yíng)成本較其他技術(shù)方案節約30%?45%，實(shí)際運行電耗較其他技術(shù)方案節約一半以上，并低于設計運行電耗(7.8kWh/t水)所用藥劑均為市場(chǎng)通用藥劑，藥劑成本合理可控，出水全部回用。

4、結論

(1)首鋼水鋼焦化廢水處理工藝升級改造項目在生物脫氮工藝階段實(shí)現了總氮低于10mg/L，在電磁強氧化深度處理階段實(shí)現了COD穩定低于40mg/L，苯并［a］芘去除檢測結果低于現有檢測標準的檢出限，其余11項指標均達到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》(GB16171―2012)中表3特別排放限值直排標準的要求。項目一次性通過(guò)第三方環(huán)保驗收，工藝升級改造工程實(shí)踐完全實(shí)現了預期目標。

(2)焦化廢水處理工藝升級改造項目完成后COD、總氮分別比改造前減排86%和80%以上，每年可減少COD排放量84t，減少總氮排放量28t，運營(yíng)成本經(jīng)濟袁節能減排效果顯著(zhù)。（來(lái)源：首鋼水城鋼鐵(集團)有限責任公司）