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气浮、 A/O 生物脱氮工艺在处理焦化污水中的应用 董利珠 中国京冶工程技术有限公司，北京 100088 摘要 焦化厂污水中含有大量油类、 酚氰和氨氮等污染物。介绍采用气浮、 A/O 厌氧 /好氧 生物脱氮工艺处理焦化厂 酚氰污水的流程， 各阶段的设计、 运行参数。设计处理能力为65 m3/h。目前系统运行稳定， 出水各项指标达到国家 GB 89781996 污水综合排放标准 中二级排放标准。 关键词 污水处理;焦化污水;A － O 法;回流污泥 APPLICATION OF AIR FLOATATION AND A/O BIO- DENITRIFICATION PROCESS IN TREATMENT OF COKING WASTE WATER Dong Lizhu China Jingye Engineering Corporation Limited，Beijing 100088，China AbstractThere are plenty of pollutants，such as oils，phenol-cyanogen，ammonia nitrogen，etc，in coking waste water． It is introduced flow sheet，design ＆ running parameter of air floatation and A/O anaerobic / aerobicbio-denitrification process for treatment of sewage from a coking plant． The design treatment capacity of the process was 65 m3/h． At present，the system runs steady， the treated water quality reachs scondary discharge standard of“Integrated Wastewater Discharge Standard” GB 89781996 ． Keywordssewage treatment;coking waste water;A/O process;return sludge 焦化废水产生于炼焦、 制气过程， 废水中含有大 量铵盐、 硫、 氰化物、 酚类、 单环及多环芳香族化合物 以及氮、 硫、 氧的杂环化合物， 因此， 焦化废水的处理 一直是个难点。本工程对某焦化厂的酚氰污水采用 气浮、 A/O 生物脱氮工艺进行处理， 结果表明 废水 处理后能达到国家 GB 89781996污水综合排放标 准 中二级标准。该工艺运行稳定， 管理简单方便， 易操作。 1排水水量和水质 酚氰污 水 来 自 煤 气 净 化 系 统 排 水， 其 组 成 见 表 1。 表 1排水水量水质分析 名称 水量 / m3h － 1 水温 / ℃ 杂质质量浓度 / mgL － 1 全氨酚T － CN油COD 蒸氨废水30≤4020070012905 000 煤气水封排水260151301 400 泵轴冷却水17≤40少量少量 合计49 2主要设计技术参数及排放标准 1 由于污染物浓度较高， 设计处理水量确定为 65 m3/h。 2 排放标准 处理后达到国家 GB 89781996 中 二级标准 ρ COD≤150 mg/L; ρ 氨氮 ≤25 mg/L; ρ SS≤150mg/L;ρ 酚挥 发 ≤0. 5 mg/L; ρ 氰化物 ≤0. 5 mg/L; ρ 油≤10 mg/L; pH 值 6 ～ 9。 3废水处理工艺 3. 1工艺流程 为达到目标水质， 采用“A － O 法” 为核心的生物 脱氮焦化废水处理工艺， 流程分为预处理、 生化处理、 深度处理及泥处理。 预处理的主要目的是去除重油和轻油， 去除较大 颗粒悬浮物， 并去除一部分 COD。采用的主要处理 设备有 平流隔油池、 气浮装置、 调节池等。 预处理阶段油的去除率为 90 ， COD 去除率为 30 。预处理后水经泵提升， 与二沉池回流上清液一 85 环境工程 2011 年 12 月第 29 卷第 6 期 起均匀地进入生化处理池。 生化处 理 采 用 内 循 环 工 艺， 主 要 任 务 是 去 除 COD 和氨氮及硫化物、 氰化物、 酚等有害物质。利用 微生物的新陈代谢， 在温度、 pH 值、 营养物及溶解氧 均适合的情况下， 通过生物化学作用， 降解污水中有 毒有害物质。生化处理的主要构筑物是 A/O 生化池 即缺氧池、 好氧池 ， 并配有相应的二沉池、 风机房、 药剂制备间、 回流泵房等及相应的监控系统和必要的 检化验设施。 经生化处理的污水， NH3-N 去除率可达 95 以 上， COD 去除率达到 86 ～ 90 。 混凝沉淀作为后续深度处理设施， 旨在进一步降 低原水 COD 中生物不能降解的部分。混凝沉淀对残 余 COD 的降解能力为 30 ～ 50 ， 使出水 COD 可达 到 150 mg/L 以下，用于焦炉熄焦补充水或原料场抑 尘、 烧结厂混合机用水。 生化池剩余污泥、 混凝沉淀池底排泥浆至浓缩池 经泵加压去污泥脱水间脱水， 脱水后污泥泥饼含水率 为 75 ， 用汽车装运送煤场综合利用。工艺流程见 图 1。 图 1工艺流程 3. 2主要构筑物及设计参数 3. 2. 1平流隔油池 设计水量为 65 m3/h。隔油池为钢筋混凝土结 构， 2 格。水力停留时间为 4. 0 h， 有效水深为1. 8 m， 每格长15 m， 宽 3 m， 池上设刮油刮渣机， 将浮油刮至 出水端的收集槽， 底部设集油斗， 浮油及重油集油斗 中的油均依靠重力排入废油贮池， 送煤场配煤或回收 利用。隔油池出水进入气浮装置。 3. 2. 2气浮装置 隔油池出水靠自流与溶气水进入气浮池混合室， 充分混合接触， 使微小气泡粘附污水中的小油珠和 SS 使其浮至水面被刮除。池端溢流水进入调节池。 溶气水在溶气罐中， 利用配备的工作泵和循环泵将空 气负压吸入并溶于部分回流水中形成。气浮装置设 为 1 套， 气浮装置设计水量为65 m3/h， 为钢结构，水 力停留时间约0. 4 h。 3. 2. 3缺氧池 缺氧池占地 27 m 9 m 6. 5 m， 分二系列， 地上 部分高 6. 0 m， 地下部分为 0. 5 m。有效水深 6 m，保 护高 0. 5 m。池内满布固定生物填料， 控制溶解氧小 于 0. 5 mg/L。1Q Q 65 m3/h 原水与二沉池 3Q 流 量的上清液至缺氧池进口， 回流水中大量硝态氮和亚 硝态氮由厌氧反硝化菌生理活动将其还原成氮气逸 出， 此反应以进水有机物为碳源， 故对进水 COD 有较 高去除率。此反应产生一些好氧反应所需碱度。缺 氧环境最大限度提高了污水中难于生物降解有机物 的可生化性， 提高了后续好氧处理效率。本缺氧池为 竖流式， 底部配水和池面集水考虑负荷均匀， 出水自 流进入好氧池。缺氧池污水名义停留时间为22 h。 3. 2. 4好氧池 好氧池占地 27 m 24 m 6 m， 分二系列， 地上 部分高 5. 5 m， 地下部分为 0. 5 m。有效水深 5 m，保 护高 1. 0 m。内设微孔曝气器。上部溢流出水通过 集水槽汇入配水井， 经管道进入二沉池。污水名义停 留时间 49 h。 缺氧池出水重力流入好氧池， 二沉池 2Q 流量的 回流污泥也返至好氧池进口， 两液混合后在好氧池中 推流运行， 在微孔曝气器充氧 总充气量150 m3/min， 充氧效率 15 ～ 25 ，DO 2 ～ 5 mg/L， pH 值 7. 0 ～ 6. 4 工况下， 经活性污泥好氧生化作用， 按顺序逐步 去除酚、 氰、 硫氰化物等并将氨氮转化为亚硝态氮和 硝态氮。硝化过程需补充碳酸钠以补充硝化反应消 耗的重碳酸盐碱度， 并需适量投加磷盐以维持细胞合 成碳氮磷的比例关系， 碳酸钠碱液和磷盐由设在生化 池上加药箱供给。 3. 2. 5二沉池 设 14 m 辐流式沉淀池 2 座， 有效水深 3. 0 m， 池深 4. 8 m。采用中心筒进水周边出水池型， 内设刮 泥机。出 水 经 上 清 液 回 流 泵 提 升 回 流 至 缺 氧 池 3Q ， 底流污泥用污泥回流泵提升至好氧池入口处; 剩余 污 泥 排 至 污 泥 浓 缩 池。二 沉 池 处 理 水 量 为 390 m3/h， 实际水力停留时间为 3. 16 h， 上升流速为 95 环境工程 2011 年 12 月第 29 卷第 6 期 0. 85 m/h。 3. 2. 6混凝沉淀池 9 m 辐流式沉淀池 2 座， 有效水深 3 m， 池深 4. 0 m。采用中心筒进水， 周边出水， 内设刮泥机。混 凝反应池出水挟 SS 絮体低流速进入辐流式混凝沉淀 池进行固液分离， 逐渐增大的絮体缓慢沉于池底， 出 水 SS 降至 70 mg/L以下， 在 SS 去除的同时也去除其 相应 COD 值。溢流水至污泥脱水间回用储水池， 经 回用水泵加压去熄焦。底排泥浆 含 水率 98 ～ 99 至浓缩池经泵加压去污泥脱水。混凝沉淀池 处理水量为 65 m3/h， 水力停留时间为5. 8 h， 上升流 速为0. 52 m/h。 3. 2. 7污泥脱水间 设 6 m 污泥浓缩池 1 座， 内设中心传动式污泥 浓缩机 1 台， 二沉池底排剩余污泥和混凝沉淀池底排 泥浆 浓度 98 ～ 99 经过污泥浓缩池浓缩后 浓 度 98 送厢式压滤机脱水。厢式压滤机依靠污泥 泵输出的泥浆压力和隔膜压缩空气膨胀挤压进行脱 水， 脱水后泥饼含水率为 75 。 3. 2. 8药剂制备间 内设深度处理使用混凝剂、 加助凝剂 PAM， 阳 离子型， 分子量大于 900 万 和调 pH 值剂 Ca OH 2 等药剂的贮存、 制备、 计量和加压设施， 并考虑药剂储 存用地。 在污水处理工艺的不同部位按水量比例投入具 有不同功效的药剂， 投配位置及投配量如下 1 好氧生化池投加 Na2CO3， 调节好氧池的 pH 值和提供微生物需要的碳源， 投加量为45 kg/h。按 溶液浓度 5 投加。 2 好氧生化池投加 Na2HPO4或 Na3PO4， 为微生 物提供合成细胞所需磷盐， 投加量为8 kg/h。按溶液 浓度 5 ～ 10 投加。 3 投加混凝剂 DM301， 投加量为 65 kg/h。按溶 液浓度 10 ～ 20 投加。 4 投加助凝剂 PAM 和调 pH 值用 Ca OH 2。助 凝剂 PAM 投加量为 0. 15 kg/h， 按溶液浓度 0. 1 投 加。Ca OH 2 投 加 量 为 20 kg/h， 按 溶 液 浓 度 为 5 ～ 10 投加。 4调试与运行 生物处理系统稳定高效的运行是整个处理系统 调试的核心， 系统碱、 磷等药剂投加量、 溶解氧、 温度 的控制， 不仅影响处理后出水水质是否达标， 而且还 关系到处理成本的高低。 系统运行初期 Na2CO3投加量为 1. 44 t/d， 后逐 渐稳定在 0. 90 t/d， 受加碱设备及入水NH3-N波动等 影响， 好氧池 pH 值不易控制， 波动较大， 会对整个系 统稳定运行造成影响。 温度对生化系统的稳定运行起着非常大的作用， 由于 A － O 工艺停留时间较长， 水温受环境温度影响 较大， 冬季运行时， 采用蒸汽给系统加热对生化稳定 运行帮助很大， 但夏季受前段工艺影响， 排入生化的 原水水温很高， 最高达 37℃ ， 曾对生物处理造成一定 冲击。 硝化细菌生长缓慢， 产率低， 当系统负荷受冲击 后恢复缓慢， 并且硝化细菌对有毒物质十分敏感， 当 有毒物质浓度超过一定数量时即对硝化细菌生长产 生抑制作用， 调试初期， 入水波动较大， 系统中硝化细 菌常受冲击， 致使硝化反应缓慢， 造成 NO2-N 积累， 影响 出 水 COD 指 标。通 过 控 制 入 水 水 质， 出 水 NO2-N小于10 mg/L， 系统运行趋于稳定。 5结语 1采用除油、 气浮反硝化、 硝化工艺综合处理蒸 氨后焦化酚氰污水， 污水处理效果良好， 出水各项指 标均达到了排放标准。 2在缺氧、 好氧工艺中含有大量的原生动物及 后生动物， 它们具有吞食过量的细菌及细菌尸体的作 用， 从而减少了剩余污泥。 3本工艺利用水中的有机物作为反硝化脱氮的 碳源。脱氮过程产生的碱可为硝化反应阶段利用。 既充分利 用 了碳 源 又节 省 了 碱， 从 而 降 低 了 运 行 成本。 4废水中难以好氧降解的有机物， 在缺氧段被 降解为简单脂肪有机物， 从而提高了污水的可生化 性， 确保废水中 BOD5、 COD 等污染指标均能达到排 放标准。 参考文献 ［1］张景来， 王剑波， 常冠钦， 等． 冶金工业污水处理技术及工程实 例［M］． 北京 化学工业出版社， 2003． ［2］王笏曹， 钱平， 邹德才， 等． 钢铁工业给水排水设计手册［M］． 北京 冶金工业出版社， 2002． ［3］唐受印， 戴友芝． 水处理工程师手册［M］． 北京 化学工业出版 社， 2000． ［4］李常留， 张兴文， 徐鹏飞． 阶段式流入多级 A /O 生物脱氮工艺 设计及应用 ［J］． 环境工程， 2010， 28 2 45- 48． 下转第 78 页 06 环境工程 2011 年 12 月第 29 卷第 6 期 出铁的出铁场除尘， 这种管道设置， 即有利于节能， 又 保证了除尘系统运行的可靠性。 为节省电能和避免大型风机频繁启动对电网的 冲击， 出铁场除尘系统风机采用变频器进行调速。变 频器运行与阀门开启连锁 只要一个出铁口出铁， 相 应出铁场除尘风机就高速运行; 当一个出铁场的两个 出铁口都停止出铁， 变频器 风机 调到低速运行。 两个出铁场分开管路的设计为以上调速节能措施能 够真正得到设施。在高炉出铁的大部分时间， 变频器 可以较低速运行， 达到了节能目的。 在除尘器入口设有冷风阀， 保证除尘器的滤袋始 终保持在允许的温度范围内工作。 4. 5除尘系统风量及主要设备 高炉出铁场除尘系统风量按两个铁口同时出铁 考虑， 一 座 高 炉 的 单 个 出 铁 场 除 尘 系 统 风 量 为 900 000 m3/h可以取得很好的除尘效果 见表 1 。 表 1单个出铁场除尘风量分配一览表 抽风点 抽风量 / m3h － 1 烟气温度 /℃备注 出铁口顶吸罩280 000100 ～ 135 出铁口侧顶吸罩180 000100 ～ 135两面侧顶吸 摆动流嘴300 00070两面侧顶吸 主沟撇渣器80 000160 主铁沟30 000200 漏风30 000 合计900 000 高炉出铁场除尘系统除尘器采用长袋脉冲布袋 除尘器， 过滤风速为1. 25 m/min左右; 滤料为针刺毡， 如表面采用覆膜处理滤料则净化后的气体含尘浓度 可以小于20 mg/m3， 优于国家排放标准。除尘器脉 冲喷吹所用压缩 空气设 有 干 燥 装 置， 以 保 证 清 灰 效果。 除尘器收集下的灰尘由刮板输送机输送到钢灰 仓贮存。钢灰仓中的灰由仓泵气力输送到固体废弃 物处理站处理后回收利用; 或者由钢灰仓下加湿机加 湿后汽车外运。 除尘风机为两台布置， 采用户外型风机、 电机， 不 设风机房。除尘风机选用双吸双支撑的锅炉引风机， 全压为5 500 Pa左右; 配用电机防护等级 IP54。 5炉顶除尘 高炉上料胶带机向炉顶料罐卸料时会产生大量 粉尘， 污染周围环境。为改善炉顶工作条件， 防止环 境污染， 在上料皮带头部和上阀箱处设置抽风罩。炉 顶除尘设计风量为30 000 m3/h。 炉顶除尘一般设置 一套独立除尘系统。 6结束语 高炉除尘系统的设计要在保证高炉安全生产及 炉前操作不受影响的前提下， 确保各环节烟气的有效 捕集。大型高炉除尘不仅限于满足国家和钢铁行业 对环保的要求， 各项指标要求应优于国家标准。设计 选用技术成熟、 先进、 节能的除尘设备， 做到系统设计 合理先进、 运行经济可靠。 参考文献 ［1］中国冶金建设协会． 钢铁企业采暖通风设计手册［M］． 北京 冶 金工业出版社， 1996． ［2］胡学毅， 薄以匀． 首钢 2 号高炉出铁场除尘技术历次改造的剖 析［J］． 环境工程， 2004， 22 5 42- 44． ［3］范卫华， 肖萍， 文福． 武钢炼铁厂 7 号高炉供料系统槽上除尘设 计［J］． 环境工程， 2009， 27 2 7- 8， 11． ［4］迟志勇． 炼铁厂高炉原料矿槽槽上除尘分析及应用［J］． 环境 工程， 2006， 24 4 73- 75． 作者通信处詹茂华243005安徽省马鞍山市中冶华天工程技术 有限公司 E- mailmaszmh 163． com 2011 － 05 － 04 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 60 页 ［5］李欲如， 杨荣武， 沈浙萍， 等． 催化氧化预处理及气浮 － 水解酸 化 － 接触氧化工艺处理原料药废水 ［J］． 环境工程， 2010， 28 5 20- 23． ［6］李亚峰， 谢新立． A /O 法处理水产品加工废水 ［J］． 环境工程， 2011， 29 1 10- 11． ［7］韩卫清， 薛红民， 陈勇， 等． 微电解、 A /O 和膜生物反应器组合 工艺处理高浓度有机氨废水 ［J］． 环境工程， 2011， 29 2 45- 47． ［8］王白杨， 陈莉， 龚小明， 等． UASB A /O BAF 处理高浓度氨氮 废水 ［J］． 环境工程， 2011， 29 2 55- 57. 作者通信处董利珠100088北京市海淀区西土城路 33 号中国 京冶工程技术有限公司建筑设计院 电话 010 82227573、 82227975- 8015 E- maildonglizhu9858 126. com 2011 － 06 － 24 收稿 87 环境工程 2011 年 12 月第 29 卷第 6 期