本鋼北營焦化廢水零稀釋、零排放運營的管理與控制

張成展 翟偉光

本鋼集團(tuán)北營焦化廠，中國·遼寧 本溪 117017

1 引言

焦化廢水屬于有毒有害、難降解的高濃度有機(jī)廢水，其中有機(jī)物酚類化合物、芳香族化合物和含碳、氮、氧的雜環(huán)化合物，無機(jī)物主要以氨氮、氰化物、硫氰化物為主，處理難度大，如何實現(xiàn)廢水長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)并將廢水實現(xiàn)綜合利用，已成為現(xiàn)階段環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域亟待解決的難題。為了降低運營成本，優(yōu)化人力資源配置，減少污染物排放總量和提高水資源的利用率，本鋼北營焦化廠采取將三個生產(chǎn)區(qū)蒸氨廢水進(jìn)行合并處理的改造方案。該方案采用零稀釋、零排放的運營模式，將廢水集中到三區(qū)進(jìn)行處理，在借鑒其他焦化行業(yè)運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，該單位技術(shù)人員經(jīng)過不斷地調(diào)試與探索，成功總結(jié)出一套行之有效的管理與控制措施，主要包括以下幾個方面。

2 原水系統(tǒng)的控制

原水系統(tǒng)的控制包括水量控制、水質(zhì)控制、溫度控制、pH控制，從某種程度上來說，原水系統(tǒng)的控制好壞直接決定了廢水系統(tǒng)處理的成敗。

①原水水量的變化決定了廢水在系統(tǒng)中的停留時間長短和水力負(fù)荷大小，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，該單位要求在保證進(jìn)入系統(tǒng)總進(jìn)水量小于設(shè)計進(jìn)水量140立/小時的前提下，每小時的進(jìn)水量波動不能超過5立。

②原水水質(zhì)包括COD、氨氮、硫化物、氰化物、硫氰酸根、石油類、揮發(fā)酚、氯離子等，結(jié)合該單位焦化廢水的組成成分和生化系統(tǒng)微生物對廢水中有毒物質(zhì)的最大承受極限值，該單位要求原水水質(zhì)COD≤4000mg/L，氨氮≤50mg/L，硫氰化物≤1000mg/L，揮發(fā)酚≤800mg/L，氰化物≤30mg/L。

③原水水溫的控制對生化系統(tǒng)影響很大，尤其是在冬季和夏季。系統(tǒng)中的微生物在低溫和高溫環(huán)境中對有機(jī)物的降解速率都將受到影響，尤其在高溫條件下微生物細(xì)胞組織中的蛋白質(zhì)和核酸將會產(chǎn)生不可逆的破壞，因此該單位要求冬季原水溫度控制在50℃左右，夏季水溫不大于40°，以保證預(yù)曝氣池的水溫在不大于35°，好氧池的水溫在28°~32°[1]。

④pH控制。pH過高或過低都將抑制生化系統(tǒng)中微生物的活性，因此該單位要求原水的pH控制在7.5~8，過量堿控制在不大于150mg/L。

3 預(yù)處理系統(tǒng)的控制

預(yù)處理系統(tǒng)主要包括重力除油池、氣浮池、均和調(diào)節(jié)池。作為廢水進(jìn)入生化系統(tǒng)的前置環(huán)節(jié)，預(yù)處理系統(tǒng)處理效果的好壞對生化系統(tǒng)的影響很大。

3.1 重力除油池的控制

該單位要求每年對重力除油池中的沉積重油進(jìn)行有計劃清掏，并將清掏出的油渣混合澄清槽油渣一起外發(fā)。

3.2 氣浮池的控制

氣浮池的作用是去除輕油和疏水性物質(zhì)，而在實際生產(chǎn)中大多的氣浮池運行效果并不理想，存在泡沫過大、池體腐蝕、浮渣堵塞管道等問題。該單位在改造過程中采用納米多相混溶氣浮池，池體及其附件均為白鋼材質(zhì)，運行時八角釋放器釋放的氣泡細(xì)密均勻，刮出的浮渣通過螺旋輸送器輸送至渣槽，再由螺桿泵將浮渣裝車外運。良好的氣浮效果（氣浮出水含油小于10mg/L）為后部生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行創(chuàng)造了良好的條件。

3.3 均和調(diào)節(jié)池的控制

該單位通過3000立內(nèi)設(shè)推流器的均和調(diào)節(jié)池，對原水進(jìn)行溫度、pH、水質(zhì)、水量的均和調(diào)節(jié)，為生化系統(tǒng)提供穩(wěn)定合格的進(jìn)水。

4 生化系統(tǒng)的控制

生化系統(tǒng)作為廢水處理系統(tǒng)的核心，其處理效果直接影響后部的深度處理系統(tǒng)能否正常運行。包括預(yù)曝氣池、厭氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、后混加藥及混凝沉淀池。

4.1 預(yù)曝氣池的控制

預(yù)曝氣池為該單位對系統(tǒng)升級改造時增設(shè)的池體，包括曝氣池和回流沉淀池兩部分，其主要作用是降解COD和SCN-，提高系統(tǒng)的抗沖擊能力。其主要控制指標(biāo)包括：溫度25℃~35℃；溶解氧4~6mg/L；污泥濃度4~6g/L；進(jìn)水量≤35m3/h；SV30控制在40%~60%[2]。

4.2 厭氧池的控制

厭氧池的主要作用是進(jìn)行水解酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸化、產(chǎn)甲烷化，提高廢水的可生化性。該單位對其主要控制參數(shù)包括：溫度35℃~40℃；DO≤0.2mg/L；營養(yǎng)物質(zhì)比例C∶N∶P=350∶5∶1；進(jìn)水量≤35m3/h。

4.3 缺氧池的控制

缺氧池的主要作用是進(jìn)行反硝化反應(yīng)，同時去除部分COD。該單位對其主要控制參數(shù)包括：溫度35℃~40℃；DO≤0.5mg/L；營 養(yǎng)物 質(zhì) 比 例C∶N∶P=350∶5∶1；COD≤800mg/L；硫氰化物≤200mg/L；pH范圍在7~8。

4.4 好氧池的控制

好氧池的主要作用是降解COD和發(fā)生硝化反應(yīng)。該單位對好氧池的控制參數(shù)包括溫度28℃~32℃；DO一段在0.5~1.5mg/L，二段在2.0~4.0mg/L，三段在4.0~6.0mg/L；污泥濃度3500~4500mg/L；SV30控制在40%~60%；pH在7~7.5。

4.5 二沉池的控制

二沉池的主要作用是對好氧池混合液進(jìn)行泥水分離，并將部分沉積濃縮污泥回流至好氧池。其控制指標(biāo)包括污泥回流沉降比≥90%，泥位0.5~1.5m。

4.6 后混加藥及混凝沉淀池的控制

該部分通過投加凈水劑、聚合硫酸鐵、液堿、聚丙烯酰胺，以達(dá)到降低COD和去除色度的目的。該單位根據(jù)二沉池出水水量和水質(zhì)及時調(diào)節(jié)加藥比例，保證后混出水COD≤80mg/L，氨氮≤15mg/L，濁度≤5NYU。

5 深度處理系統(tǒng)的控制

主要包括多介質(zhì)過濾器的運行與維護(hù)；超濾膜的運行與維護(hù)；反滲透膜的運行與維護(hù)[3]。

5.1 多介質(zhì)過濾器的運行與維護(hù)

多介質(zhì)過濾器可以除去顆粒、懸浮物和膠體，過濾出水水質(zhì)取決于雜質(zhì)和過濾介質(zhì)的大小、表面電荷和形狀、原水組成和操作條件等。其控制參數(shù)為進(jìn)水濁度＜5NTU，出水濁度＜2NTU。

5.2 超濾膜的運行與維護(hù)

超濾適用于分離大分子物質(zhì)、膠體、蛋白質(zhì)，所分離溶質(zhì)的分子量下限為幾千，過濾精度在0.002~0.1μm，有效地去除了水中的懸浮物、膠體、有機(jī)物等雜質(zhì)。該單位采用旭化成浸沒式超濾膜，具有抗污性能好的優(yōu)點，其運行參數(shù)為運行壓力＜-30Pa，產(chǎn)水濁度＜1NTU，產(chǎn)水COD＜50mg/L。

5.3 反滲透膜的運行與維護(hù)

反滲透是在壓力驅(qū)動下，水分子通過半透膜，而離子大部分被截流，從而達(dá)到水離子分離的過程。該單位采用陶氏CR-110型高抗污一級兩段反滲透膜。其運行參數(shù)為系統(tǒng)回收率＞64%，產(chǎn)水電導(dǎo)率＜500μs/cm，段間壓差＜0.1MPa。

6 結(jié)語

焦化廢水處理是一個環(huán)環(huán)相扣的工作，在運行過程中每個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。經(jīng)過對上述逐個工藝環(huán)節(jié)的優(yōu)化與控制，本鋼北營焦化廢水處理系統(tǒng)實現(xiàn)了零稀釋、零排放、長期穩(wěn)定合格運行的目標(biāo)，其回用水指標(biāo)CODcr＜30mg/L，NH3-N＜5mg/L，SS＜10mg/L。為其他焦化企業(yè)的廢水處理工作提供了良好的借鑒。