鋼鐵企業(yè)是工業(yè)用水大戶(hù)，約占第五位，長(cháng)期以來(lái)，環(huán)保問(wèn)題一直緊隨鋼鐵企業(yè)，有效處理鋼鐵企業(yè)帶來(lái)的污染勢在必行。一方面，鋼鐵行業(yè)是工業(yè)化國家經(jīng)濟發(fā)展的支柱行業(yè)，對國民經(jīng)濟建設的發(fā)展具有巨大的推動(dòng)作用；另一方面，鋼鐵產(chǎn)業(yè)屬于能源、資源消耗大的密集型行業(yè)，既為社會(huì )創(chuàng )造出大量財富，又排放出大量污染物。隨著(zhù)水資源的日益短缺、用水成本的不斷增加，以及環(huán)境保護政策的不斷加強和環(huán)境保護標準的不斷提高，對鋼鐵工業(yè)廢水進(jìn)行有效處理并使其達到回用標準或將污染物徹底去除減少環(huán)境污染勢在必行。

某特大型鋼鐵企業(yè)綜合廢水含有煉鋼、煉鐵、焦化、冷軋、生活等各廠(chǎng)排出的綜合廢水，成分復雜，水質(zhì)階段性波動(dòng)，該廢水B/C比小于0.2，總氮含量較高，出水水質(zhì)需達到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準（GB13456―2012）》中的排放標準，某企業(yè)經(jīng)過(guò)多年運營(yíng)總結，采用物化沉淀―前置反硝化接觸池―曝氣生物濾池―后置反硝化濾池―深度化學(xué)氧化相結合的處理工藝，處理該鋼鐵企業(yè)綜合廢水，出水水質(zhì)完全達到國家排放標準限制要求。

1、廢水處理廠(chǎng)水質(zhì)、水量及處理要求

該鋼鐵企業(yè)綜合廢水水量平均為2000m3/h，經(jīng)過(guò)處理后，出水水質(zhì)需達到《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準（GB13456―2012）》中的要求，部分裝置設計進(jìn)出水指標如表1所示。

2、處理工藝流程及簡(jiǎn)介

工藝流程如圖1所示。來(lái)自鋼鐵廠(chǎng)的綜合廢水經(jīng)過(guò)提升后首先進(jìn)入沉淀池，在混凝劑的作用下，廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離去除，沉淀池出水進(jìn)入前置反硝化接觸池，原水中的硝酸鹽氮穩定脫除。在此過(guò)程中，部分有機物得以協(xié)同消耗降解，減輕后續單元運行壓力，然后廢水進(jìn)入后續曝氣生物濾池，進(jìn)行碳化及硝化反應，脫除廢水中的COD的同時(shí)將氨氮轉換為硝酸鹽氮，曝氣生物濾池出水后進(jìn)入后置反硝化濾池，在反硝化濾池的缺氧環(huán)境中進(jìn)行反硝化反應，進(jìn)一步去除水中總氮。從反硝化濾池出水后，進(jìn)入沙濾池，砂濾池出水進(jìn)入催化氧化池，在催化劑作用下，廢水中無(wú)法生物降解的有機物被礦化，廢水得到完全凈化。

3、運行研究

3.1 總氮脫除工藝研究

本工程中，總氮的有效脫除是系統運行的難點(diǎn)之一，由于原水中BOD較低，同時(shí)進(jìn)水中含有部分硝酸鹽氮，僅靠一級反硝化裝置出水TN難以穩定達標。因此，本處理系統分別設置前置及后置反硝化裝置，其中，前置反硝化裝置內裝有簾式懸掛填料，后置反硝化裝置內填充生物陶粒。廢水首先進(jìn)入前置反硝化裝置，原水中的硝酸鹽氮得以脫除，在此過(guò)程中，部分有機物協(xié)同脫除，為后續更為精密的生物濾池減輕負擔，氨態(tài)氮進(jìn)入曝氣生物濾池轉化為硝酸鹽氮，隨后進(jìn)入后置反硝化濾池，在外加碳源的作用下，完成總氮的最終脫除。

通過(guò)以上工藝流程研發(fā)，經(jīng)過(guò)多年運行實(shí)踐，得到系統總氮脫除效果如圖2所示。

由圖2可以看出：經(jīng)過(guò)前置反硝化濾池后，原水中大部分硝態(tài)氮得以降解，剩余約10mg/L，總氮為30mg/L左右，經(jīng)過(guò)后置反硝化濾池后，出水總氮穩定小于15mg/L，系統進(jìn)水COD為60~90mg/L，經(jīng)過(guò)全流程處理后，出水COD穩定小于50mg/L。

3.2 總氮脫除藥劑研究

運行初期，本系統以葡萄糖作為外加碳源，由于葡萄糖為多分子有機物，不易被反硝化細菌直接利用，造成反硝化濾池產(chǎn)泥量大，出水濁度高，濾池堵塞嚴重，需要頻繁進(jìn)行反洗，不僅操作壓力大，同時(shí)為系統的穩定運行帶來(lái)巨大風(fēng)險。

有研究表明，采用不同的碳源對反硝化細菌的培養可產(chǎn)生不同影響，為探索不同碳源對總氮脫除效果影響，進(jìn)行了中試試驗，分別選取乙酸、甲醇及葡萄糖進(jìn)行對比，經(jīng)過(guò)約1.5個(gè)月中試后，總氮脫除結果如圖3所示。

圖3表明：碳源由葡萄糖更換為乙酸及甲醇后，反硝化細菌很快完成適應，穩定運行后，投加乙酸及甲醇均取得了良好效果，試驗進(jìn)水總氮為20~30mg/L，出水總氮均為10mg/L左右，總氮脫除效果優(yōu)于投加葡萄糖組。

根據不同試驗組碳源投加情況，整理結果如表2所示。

由表2所示：對比葡萄糖，利用乙酸、甲醇作為反硝化碳源效果更優(yōu)，處理相同當量的總氮投加量會(huì )更少，同時(shí)系統反洗周期明顯降低，出水水質(zhì)更好。

3.3 有機物穩定達標研究

本工程進(jìn)水B/C比為0.2，可生化性較差，同時(shí)，向脫除總氮系統中投加了碳源，易造成系統出水有機物升高現象，出水有機物穩定達標難度大。為此，系統末端設置了臭氧催化氧化裝置，形成了混凝沉淀―生化處理―深度化學(xué)氧化處理體系。首先，通過(guò)物化沉淀去除廢水中的膠體及微小懸浮顆粒，部分有機物同時(shí)得以沉淀脫除，然后，廢水進(jìn)入生化處理單元，在生物硝化―反硝化協(xié)同作用下，進(jìn)一步降低有機物，最后，利用臭氧的強氧化能力對系統進(jìn)行保安，保障出水有機物穩定達標，經(jīng)過(guò)運營(yíng)統計，系統有機物變化情況如圖4所示。

由圖4所示：系統進(jìn)水COD為60~90mg/L，經(jīng)過(guò)混凝及生化處理后，出水COD為50mg/L左右，經(jīng)過(guò)臭氧深度氧化后，最終出水COD穩定小于50mg/L。

4、取得的效果

該工程于2015年末竣工，隨后進(jìn)行調試運行，系統處理水量2000m3/h，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的系統調試及探索，系統已經(jīng)穩定運行，操作維護順暢，處理出水見(jiàn)表3。由表3可知，出水水質(zhì)優(yōu)于《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標準（GB13456―2012）》中的水質(zhì)指標。

5、結語(yǔ)

（1）采用物化沉淀―前置反硝化接觸池―曝氣生物濾池―后置反硝化濾池―深度化學(xué)氧化相結合的處理鋼鐵綜合廢水，效果良好，進(jìn)水總氮30~60mg/L，COD60~90mg/L，經(jīng)過(guò)處理后，出水總氮穩定小于15mg/L，COD小于50mg/L。

（2）應用前置與后置反硝化組合工藝，可有效解決進(jìn)水總氮高，水質(zhì)波動(dòng)大的問(wèn)題，廢水首先進(jìn)入前置反硝化裝置，原水中的硝酸鹽氮可降低10mg/L，在此過(guò)程中，部分有機物協(xié)同脫除，為后續更為精密的生物濾池減輕負擔，在外加碳源的作用下，后置反硝化濾池完成總氮的深度脫除。

（3）對比葡萄糖，利用乙酸、甲醇作為反硝化碳源效果更優(yōu)，處理相同當量的總氮投加量會(huì )更少，同時(shí)系統反洗周期明顯降低，出水水質(zhì)更好。

（4）系統末端設置臭氧催化氧化裝置，形成混凝沉淀―生化處理―深度化學(xué)氧化處理體系，可有效保障出水有機物穩定達標。（來(lái)源：北京中科圣泰環(huán)境科技有限公司，鞍鋼集團工程技術(shù)有限公司）