A2O法在焦化廢水處理中的運行與管理

1、a-a/o 法在焦化廢水處理中的運行與管理作者：邢向軍閱讀： 679 次上傳時間： 2006-05-04 推薦人： xxj1997xxj1997 (已傳論文1 套)簡介： 根據(jù)本溪北營鋼鐵公司的實際污水處理工程建設(shè)與運行調(diào)試情況, 介紹了焦化廢水a(chǎn)-a/o 系統(tǒng)的工藝流程和原理，并對開工調(diào)試中污泥培養(yǎng)馴化及影響硝化反硝化反應(yīng)的因素進行了探討。關(guān)鍵字： 焦化廢水硝化反硝化運行管理相關(guān)站中站：水處理工藝調(diào)試要點operation management of a-a/o process in coking waste water treatment system xing xiang jun1 zh

2、ou ji ti1 cheng yao wu2 tong jian1(1.school of environmental and biological science and technology, dalian university of technology, dalian 116024 2.bei gang group company, benxi 117000) abstract:according to the actual circumstance of construction and operation of wastewater treatment project in be

3、i gang group company, biological denitrogenation theory ,a-a/o technological process and mire taming and operation management were discussed in this paper 。 it also discussed the primary influence factors in the biological denitrogenation 。key words:coking waste water nitrification-denitrification p

4、rocess operation management 1 前言焦化廢水是在原煤高溫干餾、煤氣凈化和化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的廢水，其主要來源有三個：一是剩余氨水，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產(chǎn)生出來的廢水，其水量占焦化廢水總量的一半以上，是焦化廢水的主要來源；二是在煤氣凈化過程中產(chǎn)生出來的廢水，如煤氣終冷水和粗苯分離水等；三是在焦油、粗苯等精制過程中及其它場合產(chǎn)生的廢水。焦化廢水是含有大量難降解有機污染物的工業(yè)廢水，其成分復(fù)雜，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物質(zhì)，超標(biāo)排放的焦化廢水對環(huán)境造成嚴重的污染。目前，國內(nèi)約有50%焦化廠使用傳統(tǒng)的好氧污泥法處理廢水1，雖然出水的酚、氰、bod5基本達

5、到排放標(biāo)準(zhǔn)，但對氨氮和codcr值一直很難達標(biāo)。北營鋼鐵集團焦化公司一煉焦焦化廢水處理系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的活性污泥工藝，其出水codcr、nh3-n 嚴重超標(biāo)。2000 年該公司在焦?fàn)t大修改造時，又配套建成焦化化產(chǎn)回收工藝和處理能力為70m3/h 的酚氰廢水處理站，采用 -/工藝處理蒸氨廢水和其它廢水。經(jīng)過污泥培養(yǎng)、馴化、調(diào)試運行，外排水中污染物達到了鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb13456-1992）中的二級標(biāo)準(zhǔn)。2 水質(zhì)與工藝流程2.1 焦化廢水水質(zhì)目前北鋼集團焦化公司工業(yè)廢水主要包括終冷洗滌水、粗苯分離水、剩余氨水等廢水，這些廢水全部集中在一起送往蒸氨塔蒸氨，水量不大但污染物濃度很高。具體指標(biāo)

6、見表1 表 1 處理站進水指標(biāo)種類水質(zhì) /mg.l-1ph 值水量/m3.h-1酚氰codcr氨氮進站廢水1202000 20100 400010000 300700 5.59.0 2545 設(shè)計值700 20 3000 300 69 35 國家標(biāo)準(zhǔn)0.5 0.5 150 25 69 2.2 工藝流程及原理22.2.1 工藝流程圖見圖1 2.2.2 a-a/o 工藝原理污水中的氮主要以有機氮或氨氮形式存在。有機氮可通過細菌分解和水解轉(zhuǎn)化成氨氮。生物脫氮的基本原理是先通過硝化將氨氮氧化成硝酸氮（no3-n），再通過反硝化將硝酸氮還原成氮氣（n2）從水中逸出。生物硝化作用包括；兩個步驟，第一步是通

7、過亞硝酸菌的作用將氨氮氧化為亞硝酸氮（no2-n），第二步是通過硝酸菌的作用將亞硝酸氮進一步氧化為硝酸氮。進行硝化作用的兩類細菌都是革蘭氏陰性無牙孢桿菌，并為嚴格好氧的專性化能自養(yǎng)菌。反應(yīng)式如下：式中 c5h7o2n 為亞硝酸細菌和硝酸細菌的細胞。如果不考慮硝化過程中硝化細菌的增殖，可以下式表示硝化過程由上述反應(yīng)式計算可知，將1g 氨氮氧化為硝酸氮需4.57g 氧，并消耗7.14g 堿度（以 caco3計）。另外硝化過程產(chǎn)生酸度，對于堿度低和氨氮濃度高的廢水必須外加堿以維持硝化作用所適宜的ph 值。硝化作用的最佳 ph 值范圍為 8.08.4。生物反硝化作用是反硝化細菌以有機碳為碳源，將硝酸氮

8、還原為氮氣而逸入空氣中。反硝化細菌是兼性異氧菌。反應(yīng)式為：由上述反應(yīng)式計算可知，每還原1g 硝酸氮可提供3.74g 堿度（以 caco3計）。另外欲去除4 個硝酸氮必須提供 5 個有機碳。 1 個碳氧化成二氧化碳需2 個氧， 5 個碳折算成bod 值為 160（32 5=160），因此理論上反硝化池的bod/tn 必須大于 2.86（32 5）/（14 4）=2.86，這樣才能滿足反硝化細菌對碳源的需要。反硝化反應(yīng)在缺氧條件下進行，其適宜的ph 值為中性或微堿性。如果污水中的有機物可用于反硝化反應(yīng)，則不需另加有機物，如果不具備這種條件，需另投加有機物，一般投加甲醇，此時反硝化反應(yīng)可寫為：-/工

9、藝 ,由三段生物處理裝置組成,根據(jù)微生物存在形式不同,-/工藝又包括活性污泥法和生物膜法。該工藝將預(yù)處理的廢水依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧三段處理,其特點在于在一般缺氧/好氧工藝（a/o ）的基礎(chǔ)上增加厭氧段。厭氧段能較好地對污水水解酸化,以便提高缺氧/好氧的處理效率(水解酸化促使焦化廢水可生化性提高)。目前該工藝是國內(nèi)較先進的處理焦化廢水的生物脫氮工藝。圖 1 酚氰處理站工藝流程圖2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備2.3.1 預(yù)處理：包括重力除油池、調(diào)節(jié)池及浮選除油池等內(nèi)容。2.3.1.1 重力除油池蒸氨廢水及其它酚氰廢水大約35m3/h,進入除油池，重油沉在底部，由重油泵抽送至重油罐儲存，經(jīng)進一步油水分

10、離后裝車外運；輕油浮至除油池表面，由除油池刮油機收集到集油罐中，通過管道自流入2#吸水井。2.3.1.2 調(diào)節(jié)池當(dāng)生物處理過程不穩(wěn)定或系統(tǒng)發(fā)生故障時，來水不能進入下段處理構(gòu)筑物時，由調(diào)節(jié)池儲存來水量。當(dāng)系統(tǒng)運行正常后，再把廢水均勻送到1#吸水井。經(jīng)泵送到除油池進行處理。2.3.1.3 浮選除油池采用部分水加氣浮選工藝，去除乳化油。除油池出水經(jīng)泵加壓后進入浮選器，溶氣水采用生產(chǎn)水，壓縮空氣由生產(chǎn)水經(jīng)水射器送入溶氣罐，在壓力溶氣罐中生產(chǎn)水溶入壓縮空氣，充分溶氣的生產(chǎn)水進入浮選器，經(jīng)釋放器將水放出，廢水中的乳化油與微氣泡吸附并浮至浮選器表面，由浮選器內(nèi)刮油板收集到集油槽中，通過管道進到油水分離池中。

11、浮選器出水經(jīng)管道自流到3#吸水井。進水量35m3/h。2.3.2 生化處理主要設(shè)施有厭氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、污水污泥回收設(shè)施、加藥幾次消泡設(shè)施等。2.3.2.1 厭氧池浮選器出水由泵送至厭氧池，廢水與池中組合填料上生物膜（厭氧菌）充分接觸進行生化反應(yīng)。為滿足厭氧池和生化池生化反應(yīng)需要，為微生物提供磷，在3#吸水井內(nèi)考慮了磷鹽管道，運行中應(yīng)根據(jù)實際情況進行操作。2.3.2.2 缺氧池在此以進水的有機物作為反硝化的碳源和能源，以回流沉淀池出水中的硝態(tài)氮為反硝化的氧源，在池中組合填料上生物膜（兼性菌團）作用下進行反硝化脫氮反應(yīng)，使回流液中的no2-n;no3-n 轉(zhuǎn)化為 n2排出，同時降解有

12、機物。2.3.2.3 好氧池微生物的生物化學(xué)過程主要在好氧池中進行的。廢水中的氨氮在此被氧化成亞硝態(tài)氮及硝態(tài)氮。缺氧池出水流入好氧池，與經(jīng)污泥泵提升后送回到好氧池的活性污泥充分混合，由微生物降解廢水中的有機物，充氧采用雙螺旋嚗氣器，同時對混合液進行攪拌。另外還需投加純堿（na2co3）及磷鹽，純堿沿好氧池混合液流向分段投加。回流污泥量應(yīng)為好氧池處理水量的34 倍。為了均和好氧池進水水質(zhì)，在好氧池的進水槽中加入稀釋水，以生產(chǎn)消防水作為稀釋水。好氧池上設(shè)有消泡水管道，當(dāng)好氧池中泡沫多時，應(yīng)打開消泡水管閥門進行消泡。2.3.2.4 二沉池好氧池末端出水管自流進入二沉池中心管，在二沉池中進行泥水分離。

13、二沉池出水經(jīng)自流管道流到混凝系統(tǒng)，其中一部分出水由泵送到粉焦沉淀池進行熄焦，多余水流到混凝沉淀系統(tǒng)的混合反應(yīng)池。二沉池分離出來的活性污泥經(jīng)回流污泥泵提升后，大部分作為回流污泥送回好氧池循環(huán)使用，剩余部分作為生化過程中產(chǎn)生的剩余污泥，送污泥濃縮池進行濃縮處理。2.3.2.5 回流沉淀池也是用來分離好氧池出來的泥水混合液。好氧池2/3 處出水自流進入回流沉淀池中心管，在回流沉淀池中進行泥水分離。其出水經(jīng)自流管道流到4#吸水井，和厭氧池出水一起由泵送至缺氧池，經(jīng)過進水布水器均勻布水，在缺氧池中進行反硝化脫氮?；亓鞒恋沓胤蛛x出來的活性污經(jīng)管道和二沉池的活性污泥一起經(jīng)回流污泥泵提升后，作為回流污泥送回好

14、氧池循環(huán)使用。2.3.3 后混凝沉淀進一步降低 cod 和懸浮物，包括混合反應(yīng)池、混凝沉淀池等。2.3.3.1 混合反應(yīng)池二沉池部分出水用于熄焦后，剩余部分流入混合井，在此投加聚合硫酸鐵（pfs）混凝劑，聚丙烯酰胺（pam ）助凝劑，藥劑量根據(jù)實際需要加入。而后流入絮凝反應(yīng)池，在混合攪拌機的攪拌下，混凝劑等藥劑與廢水充分混合反應(yīng)，其目的使廢水中懸浮物形成較大的絮凝體，以便從廢水分離出來，經(jīng)混合反應(yīng)池出水管道自流到混凝沉淀池進行泥水分離。2.3.3.2 混凝沉淀池分離后的出水排入生產(chǎn)雨水排水管道，沉淀于池底的污泥經(jīng)管道送污泥濃縮池處理。2.3.4 污泥處理主要由污泥濃縮池等組成。2.3.4.1

15、污泥濃縮池混凝沉淀池排出的絮凝污泥和二沉池及回流沉淀池排出的剩余污泥，分別由泵送到污泥濃縮池中，污泥在污泥濃縮池中濃縮，分離后的上清液經(jīng)出水槽收集，并經(jīng)管道自流回到污水提升井，進入系統(tǒng)重新處理。污泥濃縮池的運行，應(yīng)根據(jù)實際情況進行，也可按兩天排一次泥進行操作，排泥時間約2 小時，濃縮后污泥含水率應(yīng)不大于98%。濃縮后的污泥經(jīng)污泥泵提升至槽車送到煤場，摻混在煤中焚燒。3 調(diào)試運行及影響因素3.1 調(diào)試運行該焦化廠酚氰污水處理站自2003 年初開始投入使用， 從本鋼焦化廠接種污泥，在好氧池投加了占池容1%左右的焦化污泥，厭氧池和缺氧池未投加污泥。由于接種污泥量少且缺少污泥培養(yǎng)馴化經(jīng)驗，故整個系統(tǒng)一

16、直運轉(zhuǎn)不正常，至10 月底好氧池污泥沉降比僅為4%，蒸氨廢水處理量為13t/h，整個系統(tǒng)出水酚為140mg/l,cod 為 2000mg/l。 后與大連理工大學(xué)環(huán)境工程研究設(shè)計所合作于11 月初重新對生物系統(tǒng)進行了培養(yǎng)馴化工作。根據(jù)當(dāng)時接種污泥量有限和現(xiàn)場實際情況，決定采用對厭氧池、缺氧池和好氧池同步培養(yǎng)馴化。3.1.1 厭氧池和缺氧池的培養(yǎng)馴化向厭氧池和缺氧池投加了占池容約2.5%活性污泥， 控制初始蒸氨廢水負荷在10t/h，同時考慮到蒸氨廢水中氨氮、酚和氰等有毒物質(zhì)濃度較高（高于設(shè)計進水水質(zhì)），所以在厭氧池進水處采用一倍多的工業(yè)水進行稀釋。 20 天后，在預(yù)先放置的供觀察生物膜情況的填料串

17、上可看到有一層很薄的生物膜，后逐漸增加蒸氨廢水處理量。由于好氧池污泥相對增長較快，在其sv 達到 30%以上后，于其污泥回流管道上引管至厭氧池和缺氧池，連續(xù)進行投泥，經(jīng)過兩個月后，出水cod 基本穩(wěn)定?？刂七M水氨氮濃度300mg/l ，酚200mg/l 氰 20mg/l ；并保證厭氧池溫度在3545，缺氧池溫度在2535,兩池 ph 值在 69，3.1.2 好氧池的培養(yǎng)馴化利用好氧池原有污泥進行培養(yǎng)馴化，同時向好氧池投加工業(yè)葡萄糖作為微生物的補充碳源，按照進水濃度、進水量和公式（bod5）： n：p=100：5：1 計算磷源（采用磷酸二氫鉀作為磷源）用量。另外考慮到好氧池污泥濃度低，耐負荷能力

18、較生物膜系統(tǒng)差，又在進好氧池添加部分工業(yè)水進行稀釋，根據(jù)好氧池污泥性狀和出水指標(biāo)，逐步增加蒸氨廢水流量，減少稀釋水用量。經(jīng)過兩個月的培養(yǎng)馴化，sv30達到 30%左右，蒸氨廢水處理量為3035t/h，好氧池出水酚、氰0.5/mg/l,cod 基本穩(wěn)定在200300mg/l。3.1.3 硝化細菌與反硝化細菌的馴化培養(yǎng)在缺氧池和好氧池污泥培養(yǎng)過程中，根據(jù)進水 ph 的變化采用純堿調(diào)節(jié)，使其穩(wěn)定在78.5 之間， 并隨污泥的增長逐漸加大曝氣量，使do 保持在 35mg/l, 經(jīng)過 1 個月后，缺氧池開始有氣泡生成，并隨回流污水量的加大，氣泡也增多。經(jīng)過對缺氧池和好氧池進出水水質(zhì)的化驗也表明氨氮和硝態(tài)

19、氮的去處率也在逐漸增加。但在好氧池的sv% 增長到 25%，mlss 在 2.5g/l 左右時，由于風(fēng)量供應(yīng)不足，使得do 明顯降低，缺氧池氣泡也明顯減少，硝化和反硝化效果變差。3.1.4 后混凝系統(tǒng)的調(diào)試首先對聚合硫酸鐵混凝劑作了靜態(tài)和動態(tài)的試驗，結(jié)果表明投加量在100300mg/l 時效果最佳。由于二沉池有部分外排水送到熄焦池熄焦導(dǎo)致進入混凝系統(tǒng)的水量有規(guī)律波動，因此投藥量也要作相應(yīng)調(diào)整，否則影響外排水質(zhì)；另外，混凝沉淀池排泥要及時，防止出水懸浮物和cod 濃度增高。3.2 影響因素3.2.1 溶解氧（ do）硝化菌是專性好氧菌，以氧化nh3-n 或 no2-n 以獲得足夠的能量用于生長。

20、故do 的高低直接影響硝化菌的生長及活性。當(dāng)do 升高時，硝化速率亦增加，當(dāng)do 低于 0.5mg/l 時，硝化反應(yīng)趨于停止。焦化廢水的調(diào)試結(jié)果表明，好氧池do 應(yīng)控制在 35mg/l。氧的存在會抑制異化反硝化細菌對硝酸鹽的還原，從而影響脫氮能否進行到底。有資料報道，氧能抑制有些反硝化細菌合成硝酸鹽還原酶，氧可以作為電子受體，從而競爭性的阻礙硝酸鹽的還原。只有在環(huán)境中 do 為零時，反硝化速率才達到最高；隨著do 的上升，反硝化速率逐漸趨于零。測試結(jié)果也表明懸浮污泥反硝化系統(tǒng)缺氧區(qū)的do 應(yīng)控制在 0.5mg/l 以下，生物膜法反硝化系統(tǒng)do可稍微高些，控制在 1.0mg/l以下即可。目前該酚

21、氰處理站鼓風(fēng)系統(tǒng)運行兩臺風(fēng)機，風(fēng)量嚴重不足，尤其進入夏季，氣溫升高，風(fēng)機性能降低，導(dǎo)致好氧池出水溶解氧2mg/l ，有時為零，影響了硝化細菌的增長速度和泥齡的提高，導(dǎo)致硝化速率較低，因此針對風(fēng)量較小一是加快新風(fēng)機的采購，另外適當(dāng)降低污泥濃度， 使 sv 和 mlss 分別控制在 20%和 2.5g/l左右，化驗結(jié)果表明氨氮去除率由原來的30%提高到 60%。3.2.2 溫度溫度對硝化細菌的生長和硝化速率有較大影響。大多數(shù)硝化細菌和反硝化細菌適宜的生長溫度在2535 之間，低于25或高于30生長減慢， 5以下硝化反應(yīng)將基本停止。該系統(tǒng)在冬季通過適當(dāng)提高蒸氨廢水溫度和在4#吸水井加蒸汽管加熱等方法

22、來提高水溫，基本能夠滿足要求。3.2.3ph 或堿度硝化反應(yīng)最佳的ph 為 8.08.4，通過向好氧池投加na2co3來調(diào)節(jié)。反硝化ph 為 78，超 8.5 缺氧池內(nèi)氣泡明顯減少，反硝化率降低，ph 高于 9.0 時，氣泡幾乎消失，反硝化率接近0。由于蒸氨系統(tǒng)操作不穩(wěn)定，經(jīng)常造成生化系統(tǒng)進水ph 值較大波動（ 5.010.0），其中一多半時間ph小于 6.5,相應(yīng)增加了投堿量和工人的勞動強度。2004 年 5 月份通過對蒸氨系統(tǒng)操作系統(tǒng)的改動，向剩余氨水加入 naoh 來去除固定銨，同時達到降低氨氮，穩(wěn)定和適當(dāng)提高ph，極大改善了生化系統(tǒng)的操作。經(jīng)改動后，生化進水氨氮由300700mg/l 降到 100200mg/l，ph 穩(wěn)定在 8.09.0。好氧池氨氮去除率達到80%以上，缺氧池反硝化效果也明顯改善，反硝化率達到60%。3.2.4 有機物與氨氮比值（c/n ）廢水中各種有機基質(zhì)，如苯酚類及苯類物質(zhì)是硝化和反硝化反應(yīng)過程中的電子供體，是微生物的營養(yǎng)之一，它與廢水中的氮含量的比值，是反硝化的重要條件，通常以bod5/tn 大于 3 為前提或以cod/tkn大于 4 的要求來控制進水水質(zhì)。當(dāng)廢水中的bod5/tn 大于 3 時，即可順利進行反硝化