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焦化废水处理工程调试运行研究 闵玉国 1 崔利平 1 薛英连 1 车彤 1 单明军 2 1. 北京钰鼎环保科技有限公司，北京 100102;2. 辽宁科技大学化工学院，辽宁 鞍山 114044 摘要 针对焦化废水处理调试运行存在的问题， 以实际运行中的焦化废水处理工程为例， 介绍了其调试运行过程。指 出焦化废水调试及稳定运行的控制要点， 并提出调试运行过程中可能出现的问题及解决措施， 为同类废水的调试和运 行提供参考。 关键词 焦化废水;生物调试;系统恢复;高效运行 RESEARCH ON COMMISSIONING AND OPERATING IN TREATMENT OF COKING WASTEWATER Min Yuguo1Cui Liping1Xue Yinglian1Che Tong1Shan Mingjun2 1. Beijing Yuding Environmental Technologies Co． ， Ltd，Beijing 100102，China; 2. Chemical School of University of Science and Technology Liaoning，Anshan 114044，China AbstractFor the problems of commissioning and operating on coking wastewater treatment， this paper takes the normal operational coking plant as the instance， describing the commission and operation works of the coking wastewater． It also points out the optimum conditions and summarizes the problems and solutions in the commissioning and operating process，which may be a reference for the commissioning and operating of the same kind of coking wastewater project． Keywordscoking wastewater;biological commissioning;biochemical system rehabilitation;efficient operation 0引言 焦化废水主要来源于剩余氨水经蒸氨后的废水， 煤气净化过程、 苯精制过程以及其他辅助生产过程中 产生的废水。其中， 前者占废水总量的一半以上， 是 氨氮污染物的主要来源。废水中 B/C 为 0. 2 ～ 0. 4， 毒性大、 可生化性差， 属于高 COD、 高氨氮、 成分复杂 的难处理工业废水 ［1- 6］。 目前， 国内焦化废水处理以生化法为主， 主体工 艺有 SBR、 A/O、 A2/O、 O/A/O、 A2/O2等。由于焦化 废水毒性大、 难降解且水质水量波动较大， 国内目前 现运行的焦化废水处理站实际达标排放率很低。究 其原因， 除了设计方面的因素， 调试、 运行管理方面也 存在较大问题。焦化废水的生化处理主要是异养微 生物脱除 COD 和自养微生物转化氨氮的协同作用过 程。无论哪种工艺处理焦化废水， 生物脱氮技术的核 心是硝化反硝化， 兼有部分厌氧氨氧化和同步硝化反 硝化工艺 ［7］。 1工程调试实例 1. 1新建焦化废水处理工程调试 江苏某钢厂焦化废水量 Q 20 m3/h， 该工程主 体工艺为 A/O 工艺。调试过程 投加种泥， 种泥来源 于原有生化系统的剩余污泥和原有曝气池的活性污 泥， 投加量为 O 池有效容积的 17 左右。由于原有 生化系统闲置了 3、 4 个月， 因此， 所投加种泥的无机 成分较多， 污泥指数 SVI 在 39 左右。现场测量污泥 浓度在6. 7 g/L左右， 污泥活性较差。菌种投加初期， 系统在低负荷状态下开始进水， 为防止前期启动过程 中受进水条件的负荷冲击， 采用生活污水作为稀释 水。根据微生物的生长规律及生化系统中的污泥菌 种所承受的能力， 采用连续进水连续出水的方式进行 污泥培养、 驯化， 由低到高逐步提升负荷。经过一段 时间的驯化后， A/O 池的污泥 SV30保持在 33 左右， 污泥指数 SVI 在 64 左右， 污泥浓度下降到5. 0 g/L 左右， A/O 池需要控制的运行参数指标基本保持在 01 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 最佳状态， 通过检测发现 系统污泥状况良好， 出水水 质稳定， 并通过环保局的抽样检测。调试过程中各阶 段主要进出水水质见图 1。 图 1进出水水质指标变化 1. 2运行参数调整的焦化废水处理站调试过程 辽宁某钢厂焦化废水量 Q 180 m3/h， 该工程主 体工艺为 A2/O。原系统处理出水不达标， 调整系统 控制参数， 提高系统各相应环节的处理能力， 使得最 终出水可达标。首先， 从蒸氨工序入手， 严格控制蒸 氨系统运行参数， 保证蒸氨效果， 蒸氨后的废水确保 氨氮含量在200 mg/L以下， 避免因蒸氨系统的不稳定 运行， 导致氨氮、 酚、 氰化物等高毒性污染物质浓度的 波动对生化系统进行冲击; 其次， 对原来的生化系统 控制参数进行调整、 修正和优化， 严格控制各个工序 的运行参数， 健全运行管理制度。经过调整， 系统出 水达国家一级排放标准。系统调整前后， 主要进出水 水质指标见图 2。 图 2焦化废水处理工程主要进出水水质指标变化 1. 3工艺改造的焦化废水处理站调试过程 辽宁某焦化厂年产焦炭 80 万 t， 蒸氨废水流量约 40 m3/h。该工程原工艺为 A2/O， 出水长期不达标， 甚至出现出水氨氮浓度超过进水的现象。针对该情 况， 通过对设计参数的校核， 确定先对系统进行工艺 改造， 然后进行生物调试。改造过程 将原有系统的 进水管线由 A 池改到 O 池， 对 O 池稍作调整， 整个系 统调整为 O/A/O 工艺。然后开始生物调试过程 重 新投加市政污水厂污泥作为种泥， 并且投加适量葡萄 糖及铁盐， 刺激微生物活性， 进行污泥的培养、 驯化; 经 1 个月的培养， 污泥浓度达4 g/L， 污泥活性好， 系 统开始出现硝化反应; 逐渐提高系统进水负荷， 直到 满负荷运行。经过 3 个月的调试， 系统出水 COD 和 氨氮等水质指标均达国家一级排放标准， 系统运行稳 定。调试期间主要进出水水质指标见图 3。 图 3工艺改造的焦化废水处理站调试过程 主要进出水水质指标变化 2工程调试总结 2. 1调试前的准备 2. 1. 1物料准备 根据焦化废水的特征， 在生物调试前需要准备一 些必要的物料。 1 种泥 焦化废水属于高毒性、 高含氮有机废 水， 生化处理工艺一般采用延时曝气法， 污泥龄长， 所 以， 生化过程中产泥量少， 足量投加种泥是快速启动 的必 备 条 件。种 泥 投 加 量 最 好 按 照 有 效 容 积 的 20 ～ 30 估算。 2 营养物质 在培养初期， 进入系统的废水水量 较少， 需要补充部分葡萄糖或甲醇等有机物作为碳 源， 以保证微生物正常的生长、 繁殖; 同时， 由于焦化 废水缺乏磷元素， 因此需要补充适量的磷盐作为营养 盐。碳源及磷盐投加量可以按照 ρ BOD5 ∶ ρ N ∶ ρ P 100∶ 5∶ 1或调试人员的经验值来估算。 3 其他辅助药剂 硝化反应要消耗碱度， 所以调 试及运行期需要不定期向生化系统补充碱， 投碱量需 要根据氨氮的量以及经验值来综合估算; 预处理和后 处理过程中， 需要足量的混凝药剂， 混凝药剂的品种 及数量可根据设计要求， 现场试验来确定; 另外， 有些 焦化厂根据本厂实际运行情况， 投加一些生物强化药 剂， 如活性炭、 铁盐、 生物酶以及高效微生物菌种等。 2. 1. 2人员准备 国内许多焦化厂废水处理站在启动初期时， 应设 11 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 有专业人员指导。 1 专业工程师 焦化废水处理专业性较强， 需要 专业人员来指导或执行调试、 运行的任务。 2 分析化验人员 焦化废水水质波动大， 需要及 时分析化验水质情况， 针对变化， 采取控制措施。 3 操作人员 主要包括现场操作人员、 电工及专 职的设备维护、 保养人员。 2. 2参数控制 1 蒸氨工序。加碱量和蒸氨塔温度对蒸氨效果 有直接影响， 进而影响下一步生化处理的效果， 所以 必须对其严格控制。在实际应用中建议根据蒸氨效 果来确定最佳加碱量和温度控制。并且与焦炭生产 车间保持联系， 根据生产废水的排放规律来控制和调 节蒸氨塔的运行。 2 预处理。预处理主要包括除油、 气浮、 调节工 序。除油工序主要是降低废水中的焦油含量; 气浮主 要去除部分浮油和 SS， 进一步降低进入生化系统的 负荷， 气浮药剂的投加量可通过试验来确定; 调节池 主要是调节水质水量， 焦化废水水质水量随生产情况 变化而波动， 均衡水质水量避免对后续生化处理形成 冲击负荷和毒性抑制， 在该环节主要检查进出水泵和 搅拌机械的完好性， 确保废水混合均匀。 3 生化处理。生化处理是废水处理工艺的核 心， 在整个处理工程中， 绝大多数污染物在生化处理 工序得到降解。生化处理发挥作用的是微生物， 所以 在这里既要投加微生物生长、 繁殖的必需营养物， 还 要给微生物提供良好、 稳定的环境， 确保生化反应的 最佳条件， 促进污染物的降解。在焦化废水处理中， 目前生化处理的主流技术是硝化反硝化。硝化反硝 化技术控制条件见表 1。 4 后处理。根据烧杯试验确定混凝药剂的投加 量， 在达到处理效果的基础上尽可能的降低成本。 2. 3冲击负荷 焦化废水含有氨氮、 酚和氰化物等对微生物有毒 害、 抑制生化反应的物质。在实际生产过程中， 系统 不可避免的要受到冲击， 在系统进水氨氮质量浓度大 于500 mg/L， 且长时间受到冲击时， 系统将存在崩溃 的危险。 2. 4系统恢复 1 轻微冲击。轻微冲击主要表现为 系统出水 不达标， 但是尚有一定的处理能力， 出水带有颗粒状 浮泥。主要原因是系统中的微生物在受到有毒、 有害 表 1硝化反硝化技术控制条件 项目硝化反硝化 溶解氧DO 2 ～ 5 mg/LDO ＜ 0. 2 mg/L 混合液污泥浓度2 000 ～ 4 000 mg/L2 000 ～ 4 000 mg/L 投磷量 ρ BOD5 ∶ ρ P 100∶ 1 ρ BOD5 ∶ ρ P 100∶ 1 水温25 ～ 35 ℃25 ～ 35 ℃ pH7 ～ 87 ～ 8 碱度 以 CaCO3计 ＞ 200 mg/L ρ C /N＞ 2 ＞ 4 物质冲击后， 首先表现在对环境的不适应， 原、 后生动 物活动能力减弱， 微生物活性下降， 菌种的菌胶团发 散， 微生物的新陈代谢能力下降， 处理污染物的能力 自然下降。此类问题要及早发现， 及时处理。此阶段 可采取的措施如下 降低负荷， 投加部分清水， 降低系 统处理能力; 投加少量易降解碳源， 刺激微生物的活 性， 待系统微生物活性恢复再进水; 可根据受冲击的 程度， 适当投加一定量的解毒剂， 该解毒剂主要作用 是刺激微生物的酶系统， 使微生物尽快恢复活性; 补 充投加高效微生物菌种， 增加系统中高效菌的数量， 从而降低负荷。 2 系统崩溃。系统崩溃表现为 系统已基本无 去除能力， 活性污泥成片漂浮， 大量流失， 只有少部分 无机成分含量比较高的污泥存在。主要原因是系统 在受到轻微冲击后， 系统的处理能力下降， 并未引起 运行管理人员的重视， 依然对微生物进行所谓的“屠 杀” 行动。微生物在遇到不适应的环境时， 首先是活 动能力下降， 表现在处理能力下降， 转变成胞囊， 进行 自保， 处理能力进一步下降， 随着系统条件的持续恶 化， 微生物大量死亡， 随水流出系统， 最终系统崩溃。 此时， 系统微生物需要重新进行接种、 培养和驯化。 2. 5高效运行 一套系统的良好运行， 需要全厂所有工序的协同 配合。首先， 从源头出发， 及时取得生产车间的生产 计划及相应的废水排放规律， 将事故池投入到运行当 中， 对高浓度废水进行蓄存; 蒸氨工序需要根据废水 的排放规律， 采取相应措施， 在氨氮浓度高时需要加 大投碱量， 严格控制运行温度; 除油和气浮阶段要及 时清理重油和浮渣; 生化阶段， 按照要求严格控制运 行参数， 发现问题及时解决， 避免系统崩溃; 后处理阶 段， 根据来水的情况确定投药量， 尽可能的降低生产 成本， 实现高效运行。 下转第 23 页 21 环境工程 2011 年 6 月第 29 卷第 3 期 在温排水流量为 2. 0 103m3/h， 温排水与江水 温差为4 ℃ 的条件下， 模拟结果显示温升值超过1 ℃ 的水域面积占整个水域面积的 8. 59 。选取1 ℃ 温 升值作为温升带的边界控制值 ［9］， 并在热泵系统最 大负荷工况下， 根据 W Q ΔT 计算江河热环境容 量， 得出研究水域的热环境容量为 19. 402 m3℃ /s， 剩余热环境容量为17. 736 m3℃ /s。 3结论 对重庆市嘉陵江化龙桥段瑞安新天地江水水源 热泵系统温排水排入受纳水域的过程进行二维数值 模拟， 得出水域受水源热泵温排水影响后， 温升梯度 随距离温排水排放口的距离增大而减小。在温排水 流量为 2. 0 103m3/h、 温差为4 ℃ 的条件下， 得出研 究水域下游方向温升值超过1 ℃ 的最大影响距离为 150. 4 m， 上游方向为14. 5 m， 对岸方向为35. 7 m， 温 升值超过1 ℃ 的水域面积约为1 525 m2， 为模拟水域 面积的 8. 59 。选取1 ℃ 温升值作为温升带的边界 控制值， 并在热泵系统最大负荷工况下， 计算得出研 究水域的热环境容量为19. 402 m3℃ /s， 剩余热环境 容量为17. 736 m3℃ /s。 由计算结果表明 嘉陵江化龙桥段瑞安新天地江 水水源热泵的温排水量只是受纳水域热环境容量的 8. 59 ， 其对温排水排出口水域水体的影响范围和影 响程度均相对小。经数值模拟实际论证， 温升值及温 升范围均未超出国家相关标准的规定， 说明该水源热 泵示范工程符合附近水域热承载力的要求， 不会对水 源热泵附近水域环境造成污染。 参考文献 ［1］Ryan P. 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