AO/OAO/ Fenton 兩級生物法處理工業(yè)園區(qū)內(nèi)焦化廢水

水處理網(wǎng)訊:摘 要: 針對某市工業(yè)園區(qū) 5 000 m3 / d 焦化廢水處理出水水質(zhì)難以穩(wěn)定達標的問題，首次采用“前端各廠 AO 預處理—后端園區(qū) OAO + Fenton 深度處理”的工藝模式，極大地提高了系統(tǒng)抗沖擊能力，保障工業(yè)園區(qū)內(nèi)焦化廠熄焦用水穩(wěn)定達標。工程調(diào)試運行表明，兩級生物處理模式解決了焦化廢水生物系統(tǒng)易沖擊問題，最終出水 COD、NH4+－ N、TN 分別降至 20 ～ 30、＜ 2、＜ 10 mg /L，去除率分別高達 99% 、98% 、95% 。同時，出水 COD、NH +4 － N、TN、TP、氰化物、硫化物、揮發(fā)酚、油類均優(yōu)于《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》( GB 16171—2012) 直排標準，并達到膜前標準，為焦化廢水零排放奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞: 焦化廢水; 兩級生物處理; 硝化反硝化; 抗沖擊能力

焦化廢水是一種典型的有毒/難降解工業(yè)廢水，是煤在高溫干餾、煤氣凈化和副產(chǎn)品回收和精制過程中產(chǎn)生的，除含有高濃度的氨、氰化物、硫氰化物、氟化物等無機污染物外，還含有酚類、吡啶、喹啉、多環(huán)芳烴( PAHs) 等有機污染物［1 － 2］。目前，工程中焦化廢水 處 理 工 藝 主 要 有 AO［3］、AO － 接觸氧化、OAO［4］、AOAO［5］等。金濤等［6］通過工程改造表明，采用 AO 工藝處理焦化廢水，COD 和 NH4+－ N 去除率分別達到 94． 7% 和 97% 。李歡等［7］采用 AOO 工藝處理焦化廢水，出水 NH4+－ N 降至 5 mg /L 以下，COD 及 TN 去除效果較差。因受煤質(zhì)、爐頂溫度和蒸氨工藝影響，焦化廢水水質(zhì)水量極不穩(wěn)定，生化處理易受沖擊，導致熄焦水無法長期穩(wěn)定達標，大量有毒有害污染物隨著熄焦過程排放到大氣環(huán)境。某焦化工業(yè)園區(qū) 5 000 m3 / d 污水集中處理項目，首次提出“前端各廠 AO 預處理—后端園區(qū) OAO + 深度處理”模式，具有較強的抗沖擊負荷能力，徹底解決了工業(yè)園區(qū)內(nèi) 5 家焦化廠熄焦水穩(wěn)定達標問題，為焦化廢水零排放奠定基礎(chǔ)。

1 工程概況

某市工業(yè)園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有 5 家焦炭生產(chǎn)企業(yè)，設(shè)計年產(chǎn)焦炭 550 × 104 t，每年排放近 200 × 104 m3 高濃度含酚、含硫氰化物、含氮的焦化廢水。5 家焦化廠生產(chǎn)廢水污水廠已建成，因水量波動及管理等問題，出水水質(zhì)無法達到國家相關(guān)標準( 見表 1) ，故統(tǒng)一建設(shè)園區(qū)污水處理廠。

2 工程設(shè)計方案

2. 1 設(shè)計水量和水質(zhì)

工程設(shè)計規(guī)模為 5 000 m3 / d，主要用于集中處理預處理后的焦化廢水。依據(jù)《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》( GB 16171—2012) 直排標準，設(shè)計進、出水水質(zhì)見表 2。

2. 2 工藝流程

采用兩級處理模式，前端各廠預處理后廢水排入園區(qū)污水處理廠進行深度處理，工藝流程如圖 1所示。各焦化廠原水經(jīng)前端生化預處理，進入園區(qū)調(diào)節(jié)池，經(jīng)一級好氧處理去除部分 COD 及氨氮，出水進入缺氧池反硝化脫除總氮，由調(diào)節(jié)池分流部分進入缺氧或投加適量葡萄糖提供反硝化碳源，再經(jīng)二級好氧進一步脫除殘留污染物。殘留難生物降解污染物經(jīng)原位吸附池和強化 Fenton 氧化池加以去除，為保證熄焦池水質(zhì)達標，出水最后經(jīng)活性炭吸附塔后回至各焦化廠熄焦。

2. 3 主要處理單元設(shè)計

2. 3. 1 前端各廠預處理系統(tǒng)

利用前端各焦化廠生化 AO 處理系統(tǒng)，主要流程為 調(diào) 節(jié) 池 ( 2000 m3 ) /AO ( 4000m3 ) /二沉池( 500 m3) ，為園區(qū)深度處理做預處理，去除廢水中抑制硝化及反硝化菌屬生長的 SCN－ 、酚類、CN －等，提高整個焦化廢水處理系統(tǒng)的抗沖擊能力。

2. 3. 2 園區(qū)深度處理系統(tǒng)

① 調(diào)節(jié)池及事故池

調(diào)節(jié)池主要對 5 家焦化廠預處理后的廢水進行收集，并調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。設(shè)計尺寸為 40 m × 30 m ×6． 5 m，有效容積為 7 000 m3，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共 1座。配有提升泵3 臺( 1 用2 備) ，Q = 300 m3 / h，P =210 kPa，N = 22 kW。另設(shè)有事故池 1 座，尺寸為 45m × 37 m × 6． 5 m，有效容積為 1 000 m3。

② 一級好氧池和一級沉淀池

一級好氧池共 2 座，設(shè)計尺寸為 35 m × 12 m ×6． 5 m，有效容積為 5 000 m3，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，推流式運行，水力停留時間為 24 h，配有可提升式硅橡膠膜微孔曝氣管。配羅茨鼓風機，Q = 30 m3 /min，P =6． 5 kPa，N = 45 kW，2 用 1 備。

一級沉淀池 1 座，設(shè)計尺寸為 20 m × 4． 1 m，有效容積為 800 m3，表面負荷為 0． 83 m3 /( m2·h) ，配備有中心傳動刮泥機，直徑為 20 m，線速度為 3m /min，減速機功率為 0． 75 kW; 配污泥回流泵，Q =300 m3 / h，P = 210 kPa，N = 22 kW，1 用 2 備，污泥回流至好氧首端，回流比為 50% 。

③ 二級缺氧池和二級好氧池

二級缺氧池 1 座，主要進行反硝化脫氮，設(shè)計尺寸為 20 m × 17 m × 6． 5 m，有效池容為 4 000 m3，停留時間為 20 h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，配有水下攪拌器 4套，功率為 7． 5 kW。配有碳源儲罐以及碳源投加計量泵 2 臺( 1 用 1 備) ，向缺氧池投加適量碳源。

二級好氧池 1 座，設(shè)計尺寸為 20 m × 13 m ×6． 5 m，有效池容為 3 000 m3，停留時間約 14 h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，配有可提升式硅橡膠膜微孔曝氣管，曝氣與一級好氧曝氣由鼓風機房共同提供。

④ 二級沉淀池

二級沉淀池 1 座，設(shè)計尺寸為 20 m × 4． 1 m，有效容積為 800 m3，表面負荷為 1． 04 m3 /( m2·h) ，配備有中心傳動刮泥機，直徑為 20 m，線速度為 3m /min，減速機功率為 0． 75 kW; 配污泥回流泵，Q =300 m3 / h，P = 210 kPa，N = 22 kW，1 用 2 備，污泥回流至二級缺氧首端，回流比為 100% 。

⑤ 原位吸附池和強化 Fenton 氧化池

原位吸附池主要通過投加適量凈水劑，去除部分 COD 以及 SS，設(shè)計尺寸為 4 m × 8 m × 4 m，停留時間為 45 min，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。配有 4 臺攪拌機，功率為 3 kW; 溶藥池尺寸為 5 m × 4 m × 6 m; 凈水劑儲罐容積為 15 m3，螺桿泵 3 臺，功率為 1． 5 kW，流量為 2 m3 / h，1 用 2 備; 硫酸儲罐容積為 10 m3，計量泵 3 臺( 2 用 1 備) ，流量為 125 L / h。強化 Fenton 氧化池設(shè)計尺寸為 4 m × 8 m × 4m，停留時間為 45 min，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。配 4 臺攪拌機，功率為 3 kW; 溶藥池尺寸為 5 m × 4 m × 6 m;催化劑儲罐容積為 15 m3，螺桿泵 3 臺( 1 用 2 備) ，功率為 1． 5 kW，流量為 2 m3 / h; 雙氧水儲罐容積為10 m3，計量泵 2 臺( 1 用 1 備) ，流量為 125 L / h; 硫酸儲罐容積為 20 m3，計量泵 3 臺( 2 用 1 備) ，流量為 125 L / h; 液堿儲罐容積為 15 m3，計量泵 3 臺( 2用 1 備) ，流量為 125 L / h。

⑥ 原位吸附和強化 Fenton 氧化沉淀池

原位吸附及強化 Fenton 氧化沉淀池的設(shè)計尺寸及參數(shù)參照二級沉淀池。

⑦ 可再生活性炭吸附塔

可再生活性炭吸附塔主要強化去除水體中殘留的污染物，是焦化廢水處理系統(tǒng)最后一道保障。設(shè)計塔高為22 m，底面積為10 m2，流速為8 m / h，不銹鋼結(jié)構(gòu)，共 3 座。進水方式為下進上出，四周進水，防止短流。配有化工泵 4 臺( 2 用 2 備) ，Q = 170

m3 / h，P = 500 kPa，N = 22． 8 kW。

⑧ 污泥濃縮池

污泥經(jīng)濃縮后送往壓濾機房進行脫水處理，包括生化系統(tǒng)剩余污泥、原位吸附池和強化 Fenton 氧化池產(chǎn)生的化學污泥。設(shè)計尺寸為 20 m × 5． 9 m，共 1 座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。配疊螺式污泥脫水機及附屬設(shè)備，處理量為 20 m3 / h，出泥含水率為 80% ，共 3 臺( 1 用 2 備) 。

3 調(diào)試與運行效果

為滿足工業(yè)園區(qū)內(nèi) 5 家焦化企業(yè)正常生產(chǎn)熄焦用水量，園區(qū)需在 1 個月內(nèi)將處理量由最初的 1 000m3 / d 提升至 5 000 m3 / d。由于前端 5 家企業(yè)生化系統(tǒng)對 COD 具有一定去除能力，對氨氮及總氮脫除效果較差，焦化廢水進入園區(qū)污水廠后，COD 去除負荷較低，氨氮及總氮去除負荷較高。調(diào)試過程中，園區(qū)一級好氧污泥回流比為 50% ，二級好氧污泥至缺氧回流比為 100% 。

3. 1 日處理量提升及硝化負荷分配

園區(qū)生化段 COD 去除負荷較低，主要受到硝化負荷的限制。針對焦化廢水硝化負荷的工程數(shù)據(jù)較為缺乏的問題，水量提升前，經(jīng)批量試驗評價園區(qū)一段、二段的污泥硝化負荷分別為 15． 98、21． 24kgNH 4+ － N / h。調(diào)試后，處理量為 4 000 m3 / d 時，一段、二段污泥硝化負荷分別提升至 35． 33、33． 35kgNH4+－ N / h。以試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，指導工程中硝化負荷的提升，結(jié)果見圖 2、3，可見該方法可以快速提升水量以及硝化負荷且保持硝化效果穩(wěn)定。

3. 2 COD、NH 4+ － N 去除效果

系統(tǒng)對 COD、NH4+ － N 的去除效果分別見圖 4、5。如圖 4 所示，強化 Fenton 出水 COD 已降至 60 ～70 mg /L，去除率達 97% 以上，再經(jīng)活性炭出水后COD 低至 20 ～ 30 mg /L，去除率高達 99% 。如圖 5所示，園區(qū)二段二沉池出水氨氮長期保證在 6 mg /L以下，活性炭出水穩(wěn)定在 2 mg /L 以下，去除率達98% 。園區(qū)污水廠回水至各焦化廠熄焦用水 COD、NH 4+ － N 可以滿足熄焦池水標準，降低熄焦過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物，提高焦炭品端 5 家污水廠遇到多次沖擊，前端響，但園區(qū)污水廠依舊穩(wěn)定運行。

3. 3 反硝化總氮去除效果

總氮去除效果見圖 6。

硝化調(diào)試完成后，水量主要進入一段好氧池，如圖 5 所示，NH 4+ － N 在一段好氧基本降解完成，在二段缺氧池進行反硝化，無需增加硝化液回流管線。生物脫氮過程中，COD ∶ TN = 4 ～ 6 無需外加碳源，但本工程碳源不足，需要投加一定碳源。如圖 6 所示，脫氮穩(wěn)定后，園區(qū)二沉池出水總氮在 30 mg /L 以下，基本穩(wěn)定在 20 mg /L，最終活性炭出水總氮在 10mg /L 以下，脫氮效率在 95% 以上。

3. 4 最終出水水質(zhì)

調(diào)試完成后，隨機抽取 3 天園區(qū)最終出水水質(zhì)，平均值如表 3 所示。從表 3 中數(shù)據(jù)可以看出，園區(qū)出水水質(zhì)均遠低于《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》( GB 16171—2012) 直排標準，且滿足工程設(shè)計標準。

4 結(jié)語

工業(yè)園區(qū)內(nèi)焦化廢水“前端各廠預處理—后端園區(qū)深度處理”兩級處理出水指標均滿足《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》( GB 16171—2012) ，處理效果穩(wěn)定良好，奠定了焦化廢水零排放基礎(chǔ)。

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原標題:AO/OAO/ Fenton 兩級生物法處理工業(yè)園區(qū)內(nèi)焦化廢水