焦化廢水處理系統(tǒng)提升改造的措施

楊昌進(jìn)(臨沂燁華焦化有限公司，山東 臨沂 276000)

0 引言

焦化廢水是一種高濃度、高污染的有機(jī)廢水，其毒性大，可生物降解性差，是最難處理的一類工業(yè)廢水。已有的污水處理系統(tǒng)在工藝設(shè)計(jì)上存在先天缺陷。預(yù)處理系統(tǒng)和生化系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)布置上未達(dá)到針對焦化廢水的規(guī)范要求，設(shè)計(jì)不合理，池形結(jié)構(gòu)不符合焦化廢水生物處理系統(tǒng)工藝要求，致使容積負(fù)荷超高，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。相關(guān)設(shè)備損壞老化等因素影響，生物系統(tǒng)處理效率低，二沉池出水水質(zhì)差，致使后處理(高級氧化工藝)負(fù)荷高，運(yùn)行效果難以保證。

1 設(shè)計(jì)思路目標(biāo)

本次改造為系統(tǒng)提標(biāo)改造工程，主要針對現(xiàn)行工藝中預(yù)處理系統(tǒng)和生物AAO系統(tǒng)進(jìn)行改造，即對二沉池上游工序進(jìn)行工藝升級改造，優(yōu)化調(diào)整，以期達(dá)到專門針對焦化廢水處理的工藝效果。相關(guān)污染指標(biāo)在二沉池處出水能得到有效下降。改造工程完成后，二沉池出水COD基本穩(wěn)定在300 mg/L以下，氨氮5 mg/L以下，水色基本清亮，不夾帶污泥顆粒進(jìn)入后處理系統(tǒng)，確保后處理能正常穩(wěn)定并節(jié)省費(fèi)用運(yùn)行[1]。改造、調(diào)試期間，根據(jù)生產(chǎn)需要，系統(tǒng)正常進(jìn)水，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量利用現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備進(jìn)行提升改造，最大限度降低投資和運(yùn)行費(fèi)用，主要目的是確保酚氰廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過后段深度處理工藝后，最終出水水質(zhì)達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

2 水質(zhì)和水量

2.1 改造前工藝運(yùn)行處理水量

改造前工藝運(yùn)行處理水量如表1所示。

表1 改造前工藝運(yùn)行處理水量

2.2 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)范圍

進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)范圍如表2所示。

表2 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)范圍

3 改造內(nèi)容

3.1 預(yù)處理系統(tǒng)改造

3.1.1 化學(xué)除氮池改造

把現(xiàn)有化學(xué)除氮池進(jìn)行改造，改造成為高效沉淀池，用來沉淀產(chǎn)生的化學(xué)污泥。廢水自流進(jìn)入化學(xué)除氮池，在池前增加進(jìn)水反應(yīng)槽，設(shè)置反應(yīng)區(qū)。根據(jù)水質(zhì)，通過投加藥劑，使廢水和藥劑充分混合，降低來水中硫、氰化物的濃度，同時起到破乳凝聚作用。沉淀池內(nèi)安裝高效排渣提泥裝置，定期清理化學(xué)污泥，通過管道泵送到污泥濃縮池[2]。

3.1.2 氣浮池改造

安裝新型高效渦凹?xì)飧C(jī)一套，處理能力40 m3/h，廢水經(jīng)過氣浮處理后，廢水中的乳化油、輕油含量由100 mg/L降低到30 mg/L以下，基本達(dá)到生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行水質(zhì)要求。

3.1.3 調(diào)節(jié)池改造

將4個調(diào)節(jié)池改造為1#、2#活性污泥預(yù)曝好氧池。預(yù)曝池污泥通過原好氧池排放的剩余污泥進(jìn)行補(bǔ)充，預(yù)曝池系統(tǒng)安裝使用懸掛、管式曝氣系統(tǒng)，設(shè)置大流量氣提污泥回流系統(tǒng)，系統(tǒng)代謝污泥排入污泥濃縮池處理。氣浮出水自流進(jìn)入高濃度活性污泥預(yù)曝池預(yù)處理后，通過內(nèi)置的高位分離器分離，上清液泵入AAO生物處理系統(tǒng)。

3.2 AAO生化系統(tǒng)改造

生化系統(tǒng)包括厭氧池、缺氧池、好氧池，二沉池，各池均為單池。本次改造工程計(jì)劃利用現(xiàn)有池容、池型，進(jìn)行針對性改造。厭氧、缺氧池為氧化溝式活性污泥池，好氧池是多廊道迂回串聯(lián)生物活性污泥池和矩形推流二沉池。

3.2.1 厭氧池改造

現(xiàn)有池容4 300 m3，中間位置安裝7.5 kW潛水推流器兩臺，將厭氧池調(diào)整全程混合反應(yīng)池，通過提升缺氧池內(nèi)的小流量泥水混合液進(jìn)入?yún)捬醭?，補(bǔ)充污泥，充分利用水解酸化作用，在短時間內(nèi)使廢水中的不溶性有機(jī)物溶解，可溶性難降解有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，大分子降解為小分子，從而廢水的可生化性得到提高，降低運(yùn)行難度[3]。

3.2.2 缺氧池改造

現(xiàn)有池容3 400 m3，作為生物處理的核心關(guān)鍵設(shè)施，主要為氨氮進(jìn)行反硝化和降解部分有機(jī)物提供必須的功能，是本次改造重點(diǎn)設(shè)施。在池內(nèi)中部安裝低速推流式潛水?dāng)嚢铏C(jī)兩臺，通過合理設(shè)置，使整池攪拌，泥水充分混合、接觸。在缺氧池部分關(guān)鍵區(qū)域放置模塊化彈性填料組件，彈性填料規(guī)格：直徑150 mm×3 500 mm，彈性填料框架：3 000 mm×3 000×3 500 mm，彈性填料框架：60×40方管框，DN 10鋼管支架，方管中增加配重裝置。采用鋼管分別制成上、下兩層固定框架，填料的有效長度為兩層之間的距離，將每根填料的二端留有的縛扎繩，分別扎于上下兩層框架上，扎結(jié)必須扎實(shí)，不可移動。缺氧池投放數(shù)量：48只，共計(jì)1 512 m3，制作完成后，用吊車將框架投放到池內(nèi)。此次改造計(jì)劃在缺氧池投放填料1 512 m3，占總有效池容50%，用于維持較高的污泥濃度，提高池內(nèi)脫氮效率，改善缺氧池現(xiàn)有氧化溝短程、短流現(xiàn)象。

3.2.3 好氧池改造

好氧池池容8 600 m3，對好氧池當(dāng)前曝氣設(shè)施進(jìn)行更換，安裝可提升管式曝氣器，根據(jù)焦化廢水的污泥濃度、耗氧量等工藝條件確定，管式曝氣器的排列根數(shù)按池的長度及池底的進(jìn)氣分管大小計(jì)算空氣流速而定，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：(1)曝氣器間距為1 000 mm；(2)曝氣管和曝氣管左右間距為2 000 mm；(3)管式曝氣器安裝離池底500 mm；(4)曝氣管長1 000 mm共計(jì)安裝曝氣管942套，調(diào)試期間，由于系統(tǒng)正常進(jìn)水污泥生長緩慢，為加快污泥馴化時間，中途投加上海某公司“倍活”硝化菌種400 kg，COD菌種400 kg，完全投加完成后，15～20d內(nèi)污泥迅速增殖，出水氨氮下降，縮短調(diào)試周期，經(jīng)過好氧生化處理后，廢水COD去除率將提高到80%～90%，氨氮去除率95%，揮發(fā)酚95%。

4 項(xiàng)目周期

本次提升改造計(jì)劃周期90 d，實(shí)際設(shè)備安裝40 d，系統(tǒng)調(diào)試35 d，從2020年4月至2020年7月，共計(jì)75 d。

5 改造后廢水處理工藝特點(diǎn)

(1)強(qiáng)化預(yù)處理工藝，確保后續(xù)生化工藝進(jìn)水水質(zhì)平穩(wěn)，盡量少受水質(zhì)波動的沖擊。

(2)生物處理工藝采用“厭氧+缺氧+好氧”主體工藝處理廢水，工藝路線成熟，實(shí)例多，處 理效果穩(wěn)定可靠。本工藝對難降解有機(jī)物含量高、氨氮濃度高的廢水處理有特效。本工藝 采用生化法除 COD、降氨氮，運(yùn)行成本相對較低[4]。

(3)利用操作性強(qiáng)、性價比高的技術(shù)工藝確保好氧分離池出水 COD 穩(wěn)定在 200 mg/L。

6 改造后流程圖

改造后流程圖如圖1所示。

圖1 改造后流程圖

7 結(jié)語

2020年7月以來，生化系統(tǒng)出水持續(xù)穩(wěn)定二沉池出水COD基本穩(wěn)定在300 mg/L以下，降低后續(xù)工序芬頓高級氧化運(yùn)行費(fèi)用。改造后的設(shè)計(jì)二沉池和清水池出水水質(zhì)達(dá)到以下指標(biāo)如表3所示。

表3 改造后的設(shè)計(jì)二沉池和清水池出水水質(zhì)

達(dá)到GB16171—2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表1中廢水間接排放標(biāo)準(zhǔn)。目前焦化廢水處理工藝有很多，特別是2013年，生態(tài)環(huán)境部頒布了HJ2022—2012《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》，給廣大焦化廢水工程現(xiàn)場運(yùn)行管理人員提供充分的理論依據(jù)，不管工藝如何變化，采用何種方式，最終都要達(dá)到出水合格這一最終目的。