A/O生物脱氮工艺在焦化废水处理中的应用

宋涛，王玉雷，吴玉红

（山东泰山钢铁集团有限公司，山东莱芜 271100）

A/O生物脱氮工艺在焦化废水处理中的应用

宋涛，王玉雷，吴玉红

（山东泰山钢铁集团有限公司，山东莱芜 271100）

泰钢焦化公司采用前置反硝化（A/O）工艺处理焦化废水，并在生化处理后增加芬顿氧化处理工艺。焦化废水处理工艺改造后，脱除氨氮的效果好，出水COD和氨氮能达到间接排放标准，出水水质指标CODCr降到150 mg/L以下，氨氮降到25 mg/L以下，减少好氧池加碱量，降低运行成本。

生物脱氮；焦化废水；A/O；COD；NH3-N

1 前言

泰钢焦化公司焦化废水处理原工艺采用A2/O2工艺，运行过程中指标波动较大，CODCr及NH3-N指标达不到国家规定的排放标准。2016年在原焦化废水处理工艺的基础上，采用前置反硝化（A/O）工艺并在生化处理后增加芬顿氧化处理工艺，进行焦

图1 改造后的废水处理工艺流程

化废水处理工艺改造。

2 工艺改造

改造后的废水处理工艺采用生物强化A/O+接触氧化+混凝沉淀+Fenton+过滤器的处理工艺，改造后的废水处理工艺流程见图1。生化系统共有2套对称系统，并联使用，处理废水能力60 m3/h。

2.1 预处理

预处理段包括斜管除油池、气浮池、调节池。焦化废水进入斜管除油池，加入除油剂及絮凝剂，通过物理沉淀的方法去除轻油及重油。除去轻油及重油后的清液进入一级气浮池，加入絮凝剂去除乳化油及胶状油，自流至调节池，搅拌均匀，达到进A/O池水质指标后，用泵提升至二级气浮池并加入絮凝剂，进一步除油后，自流入缺氧池。

2.2 生物处理

生物处理段包括缺氧池、好氧池、接触氧化池。焦化废水经调节后进缺氧池，由反硝化细菌以焦化污水中含碳有机物质为碳源，分解污水中COD物质，同时将污水中的NO3-、NO2-离子还原成为N2，实现NO3-、NO2-的反硝化；在好氧池中鼓入充足的空气，并加入微生物所必需的各种营养，利用好氧性微生物去除污水中的残留COD等污染物，同时在好氧池中利用硝化细菌及亚硝化细菌的作用将污水中的NH3-N氧化成NO3-、NO2-离子；出水经中间沉淀池沉淀后进入接触氧化池进一步处理，去除水中的有害物质。

2.3 深度处理

深度处理段包括芬顿处理，最终沉淀、过滤。生化处理后出水经过最终沉淀、进一步去除水中的有机物和浊度，自流至中间水池，调节pH值到酸性，泵送芬顿反应槽，同时投加芬顿试剂进行充分反应；然后自流入接触氧化槽，再通过加碱回调至中性，并同时加入絮凝剂；进入高效沉淀池沉淀，物化后的污泥自流入污泥池，最终出水自流入三级气浮池进一步除油后自流入复用水池（悬浮物较多时进过滤器处理），通过复用泵外供或回用，实现污水零排放。剩余污泥及物化污泥用泵提升至污泥浓缩池进行浓缩，再进入压滤机房压滤，泥饼掺入煤中炼焦。

3 工艺运行控制

3.1 废水预处理

预处理系统的目的是利用所加入的硫酸亚铁、PAM及PAC等化学药剂同污水中的污染介质起化学反应，生成低毒或无毒难溶于水的化合物，再用沉淀和气浮的方法把这些物质从水中分离出来，降低生化处理负荷，减轻有毒物质对微生物冲击。

1）废水指标控制。由于蒸氨废水水质指标波动较大，进入废水处理系统水质指标较高，COD达到4 000～6 000 mg/L，硫化物50～80 mg/L，氰化物50～80 mg/L。废水经过预处理后COD要达到2 500 mg/L以下，硫化物、氰化物控制在20 mg/L以下。

2）废水流量控制。焦化废水流量的波动影响絮凝剂、除油剂处理效果。进入生化处理的水量控制在55 m3/h左右，达到设计处理能力，同时避免微生物受到负荷的冲击。

3.2 缺氧池运行

调节后的废水首先进入缺氧池进行反硝化反应。反硝化反应就是异养型微生物（反硝化细菌）将硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮或N2O。在反硝化过程中消耗NO3-和有机物碳源（COD）。

1）有机碳源的控制。当废水的BOD5∶TN（总氮）＞3.0时，碳源充足，不需投加外碳源。当碳源不足时，可投加甲醇等易降解的有机物作为外加碳源。废水首先进入缺氧池，能提供充足的碳源。在运行过程中定期补充一定量的葡萄糖来满足反硝化反应的进行。

2）硝化液回流比的控制。硝化液回流比与脱氮率呈一定比例关系，回流比过高能源消耗增加，过低则脱氮率下降，常用的混合液回流比为300%～400%。实际控制回流比在300%左右。

3）溶解氧的控制。溶解氧对反硝化反应有很大影响，主要由于氧会同硝酸盐竞争电子供体，且会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。控制溶解氧在0.5 mg/L以下。

3.3 好氧池运行

3.3.1 温度的控制

温度对细菌微生物的增长速率及硝化速率有着重要影响。硝化反应的适宜温度为30～35℃，此时硝化菌比增长速率最大；反硝化反应温度范围较广，可在5～27℃进行。

蒸氨后废水温度在30～40℃内，经过调节后，夏季在35℃左右，冬季在25℃以下，冬季投蒸汽加热，处理废水温度控制在28～30℃。

3.3.2 溶解氧的控制

好氧池中溶解氧浓度降低，硝化菌的生长和硝化反应也会随之降低。亚硝酸细菌在较低溶解氧浓度下仍有较强的活性，在水中溶解氧浓度为0.5 mg/L时，亚硝酸菌不受影响，而硝酸菌则被抑制，导致系统中的亚硝酸盐浓度升高，亚硝酸盐积累。要维持正常的硝化效果，混合液溶解氧浓度应大于2.0 mg/L，好氧池溶解氧控制在3～5 mg/L。

3.3.3 pH值的控制

由于硝化反应产生氢离子，形成一定酸度，废水的pH值降低，需要外加碱剂来中和硝化过程所产生的酸，控制系统pH值在合理范围内，使硝化反应正常进行。

硝化菌最佳pH值范围为8.0～8.4，亚硝酸菌的最大硝化速率pH值为8～9，反硝化细菌适宜pH值为6.5～7.5。为保证硝化反应和反硝化反应达到很好的平衡，好氧池控制pH值在8～8.4，缺氧池pH值在7～8；运行中好氧池添加纯碱调节，好氧池pH值控制在7～7.5。

3.3.4 污泥泥龄

为使硝化菌能在系统中存活并维持一定数量，及时排泥可适当缩短泥龄，能促使活性污泥新陈代谢，使活污泥具有良好的活性。根据污泥浓度、沉降比、镜检情况等因素控制情况进行排泥，保证有充分的硝化反应。污泥沉降比控制在30%～40%。

3.4 深度处理

焦化废水经过生化处理后COD≥200 mg/L，仍然达不到回用标准，需要进行深度处理。芬顿法处理主要采用硫酸亚铁和双氧水，H2O2在Fe2+和紫外光的催化作用下通过链式反应产生氧化性极强的羟基自由基，能够处理难降解有机物。芬顿处理再经过混凝沉淀后出水COD达到100 mg/L以下，其他指标也达到排放标准。

3.5 存在的问题及优化

1）废水水质波动影响生化处理。焦化废水来源以蒸氨废水为主，蒸氨废水水质指标直接影响焦化废水生化处理正常运行。在运行过程中调节池内废水指标波动大，尤其是进入生化池的废水含硫化物和氰化物浓度远远高于20 mg/L的标准，导致生化池微生物活性下降，生化处理负荷降低。

为此，改造原厌氧床作为应急水箱，当焦化废水水质指标较高时，部分废水进入处理站进行处理，其余部分排入应急水箱，保证废水处理负荷稳定；当工艺产生废水水质相对较好或废水水量较少时，再将应急水箱内的废水泵送至废水处理站进行处理。

2）芬顿处理成本高、污泥多。芬顿深度处理存在问题是：双氧水成本高、操作难度大；硫酸亚铁投加量大，污泥产生量增加。

在深度处理过程中减少或不加芬顿试剂，在接触氧化池添加絮凝剂FeCl3和PAM，并加片碱调节pH值6～9，通过优化试验，达到较好的混凝沉淀效果，使出水水质满足要求。

4 结语

A/O生物脱氮工艺在焦化废水处理应用后，脱除氨氮的效果好，出水COD和氨氮能达到《炼焦化学工业污染物排放最新标准》（GB 16171-2012）间接排放标准，出水水质指标CODCr降到150 mg/L以下，氨氮降到25 mg/L以下。工艺改造后运行成本降低，减少了溶液泵负荷及风机消耗，动力消耗下降了约25%，同时减少好氧池加碱量，处理后的焦化废水能够作为化产循环水补水及炼铁冲渣炼钢焖渣用水，提高了废水综合利用率。

Application of A/O Biological Denitrification Process on the Coking Wastewater Treatment

SONG Tao,WANG Yulei,WU Yuhong
（Shandong Taishan Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Laiwu 271100,China）

The pre-positive de-nitrification(A/O)process was used to treat coking wastewater in Taishan Steel Coking Company,and Fenton oxidation process was carried out after the biochemical treatment.After transformation for the coking wastewater treatment process, the removal of ammonia nitrogen effect is better.The effluent COD and ammonia can meet the indirect discharge standards.The effluent water quality indicators CODCris reduced to less than 150 mg/L,ammonia nitrogen is reduced to less than 25mg/L.The aerobic pool alkali quantity and operating costs are reduced.

biological denitrification;coking wastewater;A/O;COD;NH3-N

X756

B

1004-4620（2017）02-0057-02

2016-10-08

宋涛，男，1979年生，2002年毕业于安徽工业大学化工工艺专业。现为泰山钢铁集团有限公司化工工程师，从事工程设计工作。