對A-A-O工藝處理焦化廢水的優(yōu)化與改進(jìn)

翟偉光，張成展

（本鋼集團(tuán)北營焦化廠，遼寧 本溪 117017）

0 引 言

本溪北營鋼鐵（集團(tuán)）股份有限公司焦化廠三區(qū)污水站目前需要接納一區(qū)、二區(qū)焦化廢水集中處理，水量增大為140 m3/h，超出原設(shè)計(jì)處理能力；同時(shí)因三區(qū)污水站建設(shè)較早，部分設(shè)備和管道出現(xiàn)老化損壞現(xiàn)象，故需進(jìn)行較大規(guī)模的改造。且北營焦化廠蒸氨廢水產(chǎn)生量約140 m3/h，如回用于工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)和高爐沖渣，每天可節(jié)省約3 000 m3的水量。中水回用于工業(yè)循環(huán)水時(shí)對水質(zhì)要求較高，須在原有污水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加深度處理系統(tǒng)才可滿足工業(yè)循環(huán)水的需要。綜合評估現(xiàn)有的污水系統(tǒng)，要想實(shí)現(xiàn)污水系統(tǒng)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，需對污水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。

A-A-O活性污泥處理工藝具有運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于焦化廢水處理行業(yè)中。同時(shí)也具有抗沖擊能力差，運(yùn)行效果不穩(wěn)定且受沖擊后恢復(fù)時(shí)間長等缺點(diǎn)，成為制約保證焦化廢水處理效果長期穩(wěn)定合格的主要因素，具體體現(xiàn)在以下3個方面。

（1）進(jìn)入焦化廢水處理系統(tǒng)的原水水質(zhì)和水量波動較大，原水pH值控制較高且不精確。

（2）生化系統(tǒng)曝氣效果不理想，曝氣頭檢修難度大，好氧消泡系統(tǒng)噴頭易堵塞，對菌膠團(tuán)的影響較大，堿度穩(wěn)定控制困難。

（3）后混加藥量不精確，噸水處理成本高，出水指標(biāo)波動大，濁度超標(biāo)影響中水系統(tǒng)超濾膜、反滲透膜的穩(wěn)定運(yùn)行。

為了解決上述問題，本鋼集團(tuán)北營焦化廠的研究人員分別對預(yù)處理系統(tǒng)、生化系統(tǒng)、后混系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，取得了顯著的成效。

為了實(shí)現(xiàn)廢水長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)并將廢水綜合利用，需要采用零稀釋、零排放的運(yùn)營模式，以確保水處理系統(tǒng)在零稀釋條件下能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)工藝參數(shù)和出水指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，該單位運(yùn)營技術(shù)人員在改造過程中結(jié)合以前的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)對A-A-O工藝進(jìn)行了一系列的優(yōu)化與改進(jìn)，具體包括預(yù)處理工藝的優(yōu)化與改進(jìn)、生化系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)和后混系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)3個方面。

1 預(yù)處理工藝的優(yōu)化與改進(jìn)

對預(yù)處理系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)，包括以下4個方面。

（1）新安裝多相混容納米氣浮設(shè)備。多相混溶氣浮作為一種新型氣浮設(shè)備，能夠更方便、高效地的去除焦化廢水中的油脂類、膠狀物和懸浮固體，同時(shí)，結(jié)合針對浮渣設(shè)置的螺旋輸送起和噴灑消泡裝置，使得進(jìn)入生化系統(tǒng)的水質(zhì)得到良好的保障。

（2）氣浮出水進(jìn)厭氧吸水井加電動調(diào)節(jié)閥，并將厭氧吸水井液位與電動調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)連鎖，這樣不僅可以讓厭氧吸水井液位保持穩(wěn)定，避免因液位波動造成進(jìn)入系統(tǒng)的流量波動進(jìn)而影響系統(tǒng)負(fù)荷變化，同時(shí)還大大減輕了員工反復(fù)調(diào)節(jié)厭氧井液位的工作量，可以讓員工將更多的精力投入到其他生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制中。

（3）在調(diào)節(jié)池內(nèi)安裝推流器，這樣就保證了進(jìn)入系統(tǒng)的水量、水質(zhì)、水溫、pH始終處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，對于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保證。

（4）對3個區(qū)來水安裝在線監(jiān)測裝置以及時(shí)掌握原水水質(zhì)變化情況。3區(qū)廢水處理系統(tǒng)承擔(dān)的是北營焦化廠3個區(qū)的蒸氨廢水處理工作，而每個區(qū)的剩余氨水發(fā)生量、生產(chǎn)工況、蒸氨塔形式等都不相同，因此導(dǎo)致每個區(qū)的蒸氨效果都不相同，為了達(dá)到該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的進(jìn)水指標(biāo)要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和掌握每個區(qū)的實(shí)時(shí)來水水質(zhì)，該項(xiàng)目在每個區(qū)的來水管道上都分別安裝了一套在線氨氮檢測裝置和COD檢測裝置，可根據(jù)來水情況每1～24 h之間任意設(shè)定時(shí)間對來水指標(biāo)進(jìn)行自動采樣檢測，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到中控室，中控室電腦上設(shè)定水質(zhì)報(bào)警范圍，一旦某個區(qū)指標(biāo)超標(biāo)，崗位工會第一時(shí)間將信息發(fā)布到廢水預(yù)警群中，相關(guān)作業(yè)區(qū)會根據(jù)應(yīng)急處置預(yù)案進(jìn)行減水或停水操作，待指標(biāo)恢復(fù)正常后再恢復(fù)送水量，從而保證了進(jìn)入三區(qū)廢水系統(tǒng)的原水都是合格的原水。從在線檢測設(shè)備投入使用至今，已先后數(shù)十次發(fā)現(xiàn)三個區(qū)的原水異常情況，并及時(shí)對異常廢水進(jìn)行處理，避免了對系統(tǒng)的沖擊和影響，其作用不言而喻。

2 生化系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)

（1）好氧池更換為旋插式可提升曝氣器。好氧池采用推缺氧池流出的廢水自流入推流式活性污泥曝氣池，在此完成的硝化過程。由于好氧池中的硝化菌為嚴(yán)格的好氧菌，需要混合液中維持一定的溶解氧濃度才能進(jìn)行增殖，而溶解氧的提供需要借助鼓風(fēng)機(jī)和曝氣器。三區(qū)原有系統(tǒng)的微孔曝氣器出現(xiàn)大量脫落，檢修更換需將系統(tǒng)徹底放空，嚴(yán)重影響曝氣效果。鑒于原有系統(tǒng)的弊端，該項(xiàng)目將好氧池曝氣器更換為旋插式可提升曝氣器，在滿足系統(tǒng)溶氧供給的同時(shí)，還大大方便了今后出現(xiàn)故障時(shí)的檢修，解決了長期困擾曝氣池運(yùn)行過程中因曝氣器脫落無法停產(chǎn)檢修更換而導(dǎo)致系統(tǒng)處理能力下降的問題。好氧池在更換旋插式可提升曝氣器后，由于充氧效率提升，使得生化風(fēng)機(jī)由原來的兩運(yùn)轉(zhuǎn)一備用變成一運(yùn)轉(zhuǎn)兩備用，每臺生化風(fēng)機(jī)的功率為二百千瓦，不說每年的材料消耗費(fèi)用和維修工時(shí)費(fèi)，單電費(fèi)一項(xiàng)每年就可節(jié)省約80萬元。與此同時(shí)，為了預(yù)防生化系統(tǒng)或預(yù)曝氣系統(tǒng)風(fēng)機(jī)突然停電或是遇到其他緊急情況，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人員提出將預(yù)曝氣風(fēng)機(jī)出口管路與好氧池生化風(fēng)機(jī)出口管路相連通，這樣就可以實(shí)現(xiàn)供氧系統(tǒng)的備用切換，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行增添了一道保障。

（2）好氧池消泡方式由用末端混合液消泡改為用缺氧池出水消泡。原工程初步設(shè)計(jì)采用好氧池末端混合液對好氧池進(jìn)行消泡，投產(chǎn)后在運(yùn)行的過程中發(fā)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)存在下列弊端：一是混合液經(jīng)過潛水泵提升輸送由噴頭噴出的過程中污泥絮體被打散，好氧池出水沉降比居高不下，且處理效果不理想，有時(shí)會超過設(shè)計(jì)的生化出水指標(biāo)；二是采用混合液消泡會出現(xiàn)噴出的水霧隨風(fēng)四處飄散，腐蝕池上曝氣管道及護(hù)欄，且嚴(yán)重影響環(huán)境的目視效果；三是混合液消泡過程中并不能取得很好的消泡效果，需輔助消泡劑進(jìn)行消泡，如果噴灑消泡劑不及時(shí)，就會造成好氧池中泡沫溢出廊道的問題，既污染環(huán)境又增加人力進(jìn)行清掃的勞動成本。北營焦化廠相關(guān)技術(shù)人員在經(jīng)過多次研究論證后，提出用缺氧池出水替代好氧池混合液進(jìn)行消泡，同時(shí)對好氧池的消泡噴頭進(jìn)行整體壓低，使其不高于池面走道。該項(xiàng)優(yōu)化改造相比于用好氧池混合液消泡具有如下優(yōu)勢：一是缺氧池出水消泡不會增加好氧池負(fù)荷，也不會縮短廢水在好氧池和二沉池中的停留時(shí)間；二是缺氧池出水相對于好氧池混合液懸浮物要少很多，不會堵塞噴頭和影響目視效果；三是這樣避免了好氧池混合液中的污泥絮體被打散，有利于提高處理效果；四是噴頭被壓低后就解決了泡沫溢出廊道的問題等優(yōu)勢。

好氧池消泡系統(tǒng)經(jīng)改造后，系統(tǒng)的出水COD和氨氮指標(biāo)有了明顯的下降，沉降比也呈下降趨勢，污泥濃度升高，池上泡沫不再溢出，目視效果大大提升，另外消泡劑不再使用，水中的硅離子含量減少，減輕了中水系統(tǒng)膜污染的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）好氧池加藥方式的改進(jìn)。此項(xiàng)改進(jìn)同樣是北營焦化廠技術(shù)人員在運(yùn)行過程中提出并實(shí)施的。眾所周知，好氧池中的的硝化菌為自養(yǎng)好氧菌，在好氧條件下，將廢水中NH3-N氧化為NO3-N，此過程消耗廢水中碳酸鹽堿度計(jì)），一方面需中和過程產(chǎn)生的H+，另一方面，硝化菌細(xì)胞生長需要消耗一定量堿度。每硝化1 g氨氮，需消耗7.14 g堿度（以CaCO3計(jì)）。因此需要在此投加適量Na2CO3，以補(bǔ)充堿度。同時(shí)，投加碳酸鈉的另一個作用是對好氧池的pH進(jìn)行調(diào)整，給微生物創(chuàng)造一個最佳的生存環(huán)境，進(jìn)而進(jìn)行污染物的降解代謝。而碳酸鈉作為緩蝕劑，要想快速調(diào)整系統(tǒng)pH，其效果沒有液堿好。在權(quán)衡藥劑投加成本和系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，北營焦化廠技術(shù)人員提出通過降低蒸氨塔液堿投加量以適當(dāng)提高進(jìn)水氨氮，同時(shí)將節(jié)省下來的液堿投加的好氧池中以穩(wěn)定系統(tǒng)的PH和堿度，此項(xiàng)建議實(shí)施后，在保證系統(tǒng)堿度不低于300 mg/L的情況下，每天可節(jié)省1.4 t的純堿投加量，每年可節(jié)省10.8萬元的藥劑費(fèi)用。

總結(jié)：經(jīng)過生化系統(tǒng)一系列的優(yōu)化與完善，使系統(tǒng)的出水標(biāo)準(zhǔn)滿足COD＜400 mg/L（基本在300 mg/L左右），達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)要求，為后混系統(tǒng)創(chuàng)造了良好的進(jìn)水條件。

3 后混系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)

混凝過程是工業(yè)廢水處理中最基本也是極為重要的處理過程，通過向廢水中投加一些藥劑及深度處理藥劑，使水中難以沉淀的顆粒能互相聚合而形成膠體，然后與水體中的雜質(zhì)結(jié)合形成更大的絮凝體，沉降到沉淀池底部，從而使水質(zhì)得到凈化。北營焦化廠的項(xiàng)目運(yùn)行人員對后混系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)上主要有以下2點(diǎn)。

（1）在后混運(yùn)行過程中，需要投加凈水劑、聚鐵、液堿、陰離子聚丙烯酰胺等藥劑，在這些藥劑中又以凈水劑的投加成本為最高，如何在保證后混設(shè)定出水指標(biāo)的前提下減少凈水劑的投加量就成了重大的攻關(guān)課題。北營焦化廠的項(xiàng)目運(yùn)行人員在實(shí)踐中與藥劑供應(yīng)方發(fā)現(xiàn)投加在廢水中的凈水劑尚有可循環(huán)利用的價(jià)值，于是提出將混凝沉淀池的污泥進(jìn)行部分回流的方案，以減少凈水劑的投加量。這一方案在實(shí)施后每天可節(jié)省約0.5 t的凈水劑，每年可節(jié)省約160萬元的藥劑成本，另外，混凝沉淀池污泥回流后也增加了池內(nèi)的污泥凝聚沉降性能，保證了中水運(yùn)行的關(guān)鍵指標(biāo)濁度有了進(jìn)一步的降低。

（2）在后混出水進(jìn)入中水之前安裝纖維轉(zhuǎn)盤過濾器。后混加藥系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中一旦出現(xiàn)加藥設(shè)備故障或是加藥調(diào)節(jié)不及時(shí)，就可能造成出水濁度快速升高，不符合中水的進(jìn)水要求，導(dǎo)致中水系統(tǒng)停運(yùn)。為了避免出現(xiàn)這種情況，該項(xiàng)目在后混出水進(jìn)入中水前安裝了纖維轉(zhuǎn)盤過濾器，一旦出水濁度升高，超過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，纖維轉(zhuǎn)盤過濾器自動啟動，通過轉(zhuǎn)盤上的纖維濾布將懸浮物過濾下去，為中水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行做好鋪墊。

4 結(jié) 語

北營焦化水處理的運(yùn)營人員通過對A-A-O系統(tǒng)一系列的優(yōu)化與改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了生化系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，焦化廢水處理系統(tǒng)是一系列處理工序的整體組合，每一道工序都為下一道工序做鋪墊，只有將各道工序的處理能力發(fā)揮到最大，才能保證整個系統(tǒng)的處理效果最佳。