如何解決：5000m3/d焦化廢水處置出水水質(zhì)難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的問題
關(guān)鍵詞:焦化廢水;兩級(jí)生物處理;硝化反硝化;抗沖擊能力
焦化廢水是一種典型的有毒/難降解工業(yè)廢水，煤在高溫干餾、煤氣凈化和副產(chǎn)品回收和精制過程中產(chǎn)生的除含有高濃度的氨、氟化物等無機(jī)污染物外，還含有酚類、吡啶、喹啉、多環(huán)芳烴(PA H等有機(jī)污染物［12］。目前，工程中焦化廢水 處 理 工 藝 主 要有 AO［3］、AO接觸氧化、OA O［4］、AOA O［5］等。金濤等［6］通過工程改造標(biāo)明，采用 AO工藝處置焦化廢水，COD和 NH4+N去除率分別達(dá)到94． 7%和 97%李歡等［7］采用 AOO工藝處置焦化廢水，純水設(shè)備出水 NH4+N降至 5mg/L以下，COD及 TN去除效果較差。因受煤質(zhì)、爐頂溫度和蒸氨工藝影響，焦化廢水水質(zhì)水量極不穩(wěn)定，生化處置易受沖擊，導(dǎo)致熄焦水無法臨時(shí)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，大量有毒有害污染物隨著熄焦過程排放到大氣環(huán)境。某焦化工業(yè)園區(qū) 5000m3/d污水集中處置項(xiàng)目，提出“前端各廠 AO預(yù)處理—后端園區(qū) OA O+深度處置”模式，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，完全解決了工業(yè)園區(qū)內(nèi) 5家焦化廠熄焦水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)問題，為焦化廢水零排放奠定基礎(chǔ)。
1工程概況
某市工業(yè)園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有 5家焦炭生產(chǎn)企業(yè)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)焦炭 550104t每年排放近 200104m3高濃度含酚、含氮的焦化廢水。5家焦化廠生產(chǎn)廢水污水廠已建成，因水量動(dòng)搖及管理等問題，出水水質(zhì)無法達(dá)到國家相關(guān)規(guī)范(見表 1故統(tǒng)一建設(shè)園區(qū)污水處置廠。
2工程設(shè)計(jì)方案
2.1設(shè)計(jì)水量和水質(zhì)
工程設(shè)計(jì)規(guī)模為 5000m3/d主要用于集中處置預(yù)處理后的焦化廢水。依據(jù)《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放規(guī)范》GB161712012直排標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表 2
2.2工藝流程
采用兩級(jí)處理模式，前端各廠預(yù)處置后廢水排入園區(qū)污水處置廠進(jìn)行深度處置，工藝流程如圖 1所示。各焦化廠原水經(jīng)前端生化預(yù)處理，進(jìn)入園區(qū)調(diào)節(jié)池，經(jīng)一級(jí)好氧處置去除局部 COD及氨氮，出水進(jìn)入缺氧池反硝化脫除總氮，由調(diào)節(jié)池分流局部進(jìn)入缺氧或投加適量葡萄糖提供反硝化碳源，再經(jīng)二級(jí)好氧進(jìn)一步脫除殘留污染物。殘留難生物降解污染物經(jīng)原位吸附池和強(qiáng)化 Fenton氧化池加以去除，為保證熄焦池水質(zhì)達(dá)標(biāo)，出水最后經(jīng)活性炭吸附塔后回至各焦化廠熄焦。
2.3主要處置單元設(shè)計(jì)
2.3.1前端各廠預(yù)處理系統(tǒng)
利用前端各焦化廠生化 AO處置系統(tǒng)，主要流程為調(diào) 節(jié) 池 2000m3/A O4000m3/二沉池(500m3為園區(qū)深度處置做預(yù)處理，去除廢水中抑制硝化及反硝化菌屬生長的SCN酚類、CN等，提高整個(gè)焦化廢水處置系統(tǒng)的抗沖擊能力。
2.3.2園區(qū)深度處置系統(tǒng)
① 調(diào)節(jié)池及事故池
調(diào)節(jié)池主要對(duì) 5家焦化廠預(yù)處理后的廢水進(jìn)行收集，并調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。設(shè)計(jì)尺寸為 40m30m6． 5m有效容積為 7000m3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共 1座。配有提升泵3臺(tái)(1用2備)Q=300m3/hP=210kPaN=22kW另設(shè)有事故池 1座，尺寸為 45m37m6． 5m有效容積為 1000m3
② 一級(jí)好氧池和一級(jí)沉淀池
一級(jí)好氧池共 2座，設(shè)計(jì)尺寸為 35m12m6． 5m有效容積為 5000m3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，推流式運(yùn)行，水力停留時(shí)間為 24h配有可提升式硅橡膠膜微孔曝氣管。配羅茨鼓風(fēng)機(jī)，Q=30m3/minP=6． 5kPaN=45kW2用 1備。
一級(jí)沉淀池 1座，設(shè)計(jì)尺寸為 20m4． 1m有效容積為 800m3外表負(fù)荷為 0． 83m3/m2h配備有中心傳動(dòng)刮泥機(jī)，直徑為 20m線速度為 3m/min減速機(jī)功率為 0． 75kW;配污泥回流泵，Q=300m3/hP=210kPaN=22kW1用 2備，污泥回流至好氧首端，回流比為 50%
③ 二級(jí)缺氧池和二級(jí)好氧池
二級(jí)缺氧池 1座，主要進(jìn)行反硝化脫氮，設(shè)計(jì)尺寸為 20m17m6． 5m有效池容為 4000m3停留時(shí)間為 20h鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，配有水下攪拌器 4套，功率為 7． 5kW 純水設(shè)備配有碳源儲(chǔ)罐以及碳源投加計(jì)量泵 2臺(tái)(1用 1備)向缺氧池投加適量碳源。
二級(jí)好氧池 1座，設(shè)計(jì)尺寸為 20m13m6． 5m有效池容為 3000m3停留時(shí)間約 14h鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，配有可提升式硅橡膠膜微孔曝氣管，曝氣與一級(jí)好氧曝氣由鼓風(fēng)機(jī)房共同提供。
④ 二級(jí)沉淀池
二級(jí)沉淀池 1座，設(shè)計(jì)尺寸為 20m4． 1m有效容積為 800m3外表負(fù)荷為 1． 04m3/m2h配備有中心傳動(dòng)刮泥機(jī)，直徑為 20m線速度為 3m/min減速機(jī)功率為 0． 75kW;配污泥回流泵，Q=300m3/hP=210kPaN=22kW1用 2備，污泥回流至二級(jí)缺氧首端，回流比為 100%
⑤ 原位吸附池和強(qiáng)化 Fenton氧化池
原位吸附池主要通過投加適量凈水劑，去除局部 COD以及 SS設(shè)計(jì)尺寸為 4m8m4m停留時(shí)間為 45min鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。配有 4臺(tái)攪拌機(jī)，功率為 3kW;溶藥池尺寸為 5m4m6m;凈水劑儲(chǔ)罐容積為 15m3螺桿泵 3臺(tái)，功率為 1． 5kW流量為 2m3/h1用 2備;硫酸儲(chǔ)罐容積為 10m3計(jì)量泵 3臺(tái)(2用 1備)流量為 125L/h強(qiáng)化 Fenton氧化池設(shè)計(jì)尺寸為 4m8m4m停留時(shí)間為 45min鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。配 4臺(tái)攪拌機(jī)，功率為 3kW;溶藥池尺寸為 5m4m6m;催化劑儲(chǔ)罐容積為 15m3螺桿泵 3臺(tái)(1用 2備)功率為 1． 5kW流量為 2m3/h;雙氧水儲(chǔ)罐容積為10m3計(jì)量泵 2臺(tái)(1用 1備)流量為 125L/h;硫酸儲(chǔ)罐容積為 20m3計(jì)量泵 3臺(tái)(2用 1備)流量為 125L/h;液堿儲(chǔ)罐容積為 15m3計(jì)量泵 3臺(tái)(2用 1備)流量為 125L/h
⑥ 原位吸附和強(qiáng)化 Fenton氧化沉淀池
原位吸附及強(qiáng)化 Fenton氧化沉淀池的設(shè)計(jì)尺寸及參數(shù)參照二級(jí)沉淀池。
⑦ 可再生活性炭吸附塔
可再生活性炭吸附塔主要強(qiáng)化去除水體中殘留的污染物，焦化廢水處置系統(tǒng)最后一道保證。設(shè)計(jì)塔高為22m底面積為10m2流速為8m/h不銹鋼結(jié)構(gòu)，共 3座。進(jìn)水方式為下進(jìn)上出，四周進(jìn)水，防止短流。純水設(shè)備配有化工泵 4臺(tái)(2用 2備)Q=170
m3/hP=500kPaN=22． 8kW
⑧ 污泥濃縮池
污泥經(jīng)濃縮后送往壓濾機(jī)房進(jìn)行脫水處理，包括生化系統(tǒng)剩余污泥、原位吸附池和強(qiáng)化 Fenton氧化池產(chǎn)生的化學(xué)污泥。設(shè)計(jì)尺寸為 20m5． 9m共 1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。配疊螺式污泥脫水機(jī)及附屬設(shè)備，處置量為 20m3/h出泥含水率為 80%共 3臺(tái)(1用 2備)
3調(diào)試與運(yùn)行效果
為滿足工業(yè)園區(qū)內(nèi) 5家焦化企業(yè)正常生產(chǎn)熄焦用水量，園區(qū)需在1個(gè)月內(nèi)將處置量由最初的1000m3/d提升至 5000m3/d由于前端 5家企業(yè)生化系統(tǒng)對(duì) COD具有一定去除能力，對(duì)氨氮及總氮脫除效果較差，焦化廢水進(jìn)入園區(qū)污水廠后，COD去除負(fù)荷較低，氨氮及總氮去除負(fù)荷較高。調(diào)試過程中，園區(qū)一級(jí)好氧污泥回流比為 50%二級(jí)好氧污泥至缺氧回流比為 100%
3.1日處置量提升及硝化負(fù)荷分配
園區(qū)生化段 COD去除負(fù)荷較低，主要受到硝化負(fù)荷的限制。針對(duì)焦化廢水硝化負(fù)荷的工程數(shù)據(jù)較為缺乏的問題，水量提升前，經(jīng)批量試驗(yàn)評(píng)價(jià)園區(qū)一段、二段的污泥硝化負(fù)荷分別為 15． 9821． 24kgNH4+N/h調(diào)試后，處置量為 4000m3/d時(shí)，一段、二段污泥硝化負(fù)荷分別提升至 35． 3333． 35kgNH4+N/h以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，指導(dǎo)工程中硝化負(fù)荷的提升，結(jié)果見圖 23可見該方法可以快速提升水量以及硝化負(fù)荷且堅(jiān)持硝化效果穩(wěn)定。
3.2CODNH4+N去除效果
系統(tǒng)對(duì) CODNH4+N去除效果分別見圖 45如圖 4所示，強(qiáng)化 Fenton出水 COD已降至 6070mg/L去除率達(dá) 97%以上，再經(jīng)活性炭出水后COD低至 2030mg/L去除率高達(dá) 99%如圖 5所示，園區(qū)二段二沉池出水氨氮長期保證在6mg/L以下，活性炭出水穩(wěn)定在2mg/L以下，去除率達(dá)98%園區(qū)污水廠回水至各焦化廠熄焦用水 CODNH4+N可以滿足熄焦池水標(biāo)準(zhǔn)，降低熄焦過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物，提高焦炭品端 5家污水廠遇到多次沖擊，前端響，但園區(qū)污水廠依舊穩(wěn)定運(yùn)行。
3.3反硝化總氮去除效果
總氮去除效果見圖 6
硝化調(diào)試完成后，水量主要進(jìn)入一段好氧池，如圖 5所示，NH4+N一段好氧基本降解完成，二段缺氧池進(jìn)行反硝化，無需增加硝化液回流管線。生物脫氮過程中，COD∶ TN=46無需外加碳源，但本工程碳源不足，需要投加一定碳源。如圖 6所示，脫氮穩(wěn)定后，園區(qū)二沉池出水總氮在30mg/L以下，基本穩(wěn)定在20mg/L最終活性炭出水總氮在10mg/L以下，脫氮效率在95%以上。
3.4最終出水水質(zhì)
調(diào)試完成后，隨機(jī)抽取 3天園區(qū)最終出水水質(zhì)，平均值如表 3所示。從表 3中數(shù)據(jù)可以看出，園區(qū)出水水質(zhì)均遠(yuǎn)低于《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放規(guī)范》GB161712012直排標(biāo)準(zhǔn)，且滿足工程設(shè)計(jì)規(guī)范。
4結(jié)語
工業(yè)園區(qū)內(nèi)焦化廢水“前端各廠預(yù)處理—后端園區(qū)深度處置”兩級(jí)處置出水指標(biāo)均滿足純水設(shè)備《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放規(guī)范》GB161712012處置效果穩(wěn)定良好，奠定了焦化廢水零排放基礎(chǔ)。
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