关键词：焦化废水；A/O；臭氧催化氧化；设计；调试
0 引言
焦化废水排放量大，成分复杂，焦化污水的水量、水质因焦化生产的规模、采用的煤气净化工艺以及对化工产品加工的深度不一而有所不同[1]，但通常含有高浓度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮，同时还含有难以生物降解的油类、吡啶等杂环化合物和联苯、萘等多环芳香化合物（PAHs）[2]，焦化废水的治理一直是行业中的重点、难点，如何有效的进行焦化废水达标排放及回用工作是未来重点。
某国内大型钢铁企业焦化废水处理系统采用传统活性污泥处理工艺，由于国家环保要求的提高，原工艺出水水质无法满足排放要求，2018年该企业对焦化废水处理设施进行升级改造，新建系统原水处理能力为150m3/h，采用预处理-A/O-混凝沉淀-生物滤池-臭氧催化氧化的组合工艺，项目建成并调试完成后，出水水质满足《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012表2直排标准要求，达到了预期处理目标。
1 水质及工艺流程
1.1 设计进、出水水质
主要设计进、出水水质见下表1。
1.2 工艺流程及简介
项目采用预处理-A/O-混凝沉淀-生物滤池-臭氧催化氧化的组合工艺，该工艺流程全面，整体稳定可靠，具有良好的适用性和较强的抗冲击能力，解决了传统工艺水质不易达标，出水频繁波动等问题，同时，深度处理部分响应国家环保要求，考虑了总氮及有机物的深度脱除，可实现焦化废水的稳定达标。组合工艺分为预处理单元、生化处理单元及深度处理单元三部分，工艺流程见下图1。
2 主要构筑物及设备
2.1 预处理单元
2.1.1 重力除油池
重力除油采用三斗式平流除油池，重油池内设有蒸汽盘管，防止重油凝结。重力除油池水平流速宜小于2mm/s，上升流速宜小于0.05cm/s。
2.1.2 气浮除油池
气浮采用部分污水回流加压溶气气浮，通过空气压缩机，将空气加压溶于水中，形成溶气水，然后通过释放器聚然减压，快速释放，产生大量微细气泡，使水的分散微细油粒和悬浮物，形成絮体漂浮物浮出水面，进而从污水中分离出来。
2.1.3 调节池与事故池
废水在调节池进行水质均和，保证后续单元进水的稳定性，同时应设置事故池，对于异常进水进行临时储存。调节池HRT宜大于20h，事故池HRT宜大于12h。
2.2 生化处理单元
2.2.1 缺氧池
反硝化菌利用回流液中的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮进行反硝化反应，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮经过反硝化反应变成氮气而得到去除。缺氧池HRT宜为20~40h，填料层污泥浓度不低于2000mg/L MLVSS，反硝化速率0.04~0.12mg NO3-N /mg MLVSS·d，硝化液回流宜为200~500%。
2.2.2 好氧池
好氧反应分为碳氧化段、硝化段，碳化反应首先将有机物、氰化物、硫氰化物等有机物进行好氧降解，通过硝化反应，氨态氮转化为硝酸盐氮，通过工艺回流到缺氧池。好氧池HRT宜为50~80h，污泥浓度不低于3000mg/L MLVSS，污泥负荷0.05~0.2 kg BOD/kg MLSS·d。
2.2.3 二沉池
二沉池上清液部分回流至缺氧布水器。沉降到底部的活性污泥由中心传动刮泥机刮到集泥斗、经回流污泥泵加压后送至好氧池，以此保持好氧池内的污泥浓度。辐流式二沉池表面负荷宜为0.5-1.5m3/m2·h；斜板式沉淀池宜为3-5m3/m2·h。
2.3 深度处理单元
2.3.1 混凝反应及沉淀池
包括混合单元、反应单元和沉淀系统。混合时间约为1min，反应时间宜为10~30min，表面负荷0.5-1.5m3/m2·h。
2.3.2 反硝化滤池
经过生化处理装置后的废水，含有大量的硝态氮，在反硝化滤池滤料生物膜作用下进行反硝化脱氮反应，达到脱总氮的效果。表面水力负荷宜为6~10m3/[m2·h]，空床停留时间20~40min。
2.3.3 砂滤池
利用砂滤池进一步去除悬浮物砂滤池主要过滤废水中的悬浮物。表面水力负荷宜为3~6m3/[m2·h]，空床停留时间：20~40min。
2.3.4 臭氧催化氧化装置
经过臭氧催化氧化反应器后，废水中无法通过生物降解的有机物被降解为小分子或直接矿化后，进入后续处理单元，多余的O3可自行分解为O2[4]。
臭氧催化氧化装置HRT宜为0.5~1h。
2.3.5 曝气生物滤池
废水中残余有机物被曝气生物滤池固载的好氧菌氧化分解，同时剩余低浓度氨氮发生硝化反应得到去除。表面水力负荷宜为5-8m3/[m2·h]；BOD负荷宜为0.5~1kg BOD/m3·d；空床停留时间宜为30～60min。
废水中残余有机物被曝气生物滤池固载的好氧菌氧化分解，同时剩余低浓度氨氮发生硝化反应得到去除。表面水力负荷宜为5-8m3/[m2·h]；BOD负荷宜为0.5~1kg BOD/m3·d；空床停留时间宜为30～60min。
3 调试与运行
该焦化废水处理站建成后，2018年3月进入调试阶段，同年9月份完成系统调试，整个调试过程可分为如下几个阶段：
3.1 清水试车检查池
体及砌体渗漏和耐压情况，同时检查全工艺流程水路是否畅通，包括水泵、电力系统运行、仪表校准、阀门（气、手动）操作情况、曝气系统等。
3.1 清水试车检查池
体及砌体渗漏和耐压情况，同时检查全工艺流程水路是否畅通，包括水泵、电力系统运行、仪表校准、阀门（气、手动）操作情况、曝气系统等。
3.2 生化系统调试
3.2.1 好氧池污泥接种
首先对好氧内注入蒸氨废水与稀释水，通过调配比例，宜控制COD不大于1000mg/L，氨氮不大于100mg/L，然后选择与本系统性质相近的污泥进行投加，一次投加量宜为池容的1/4~1/5，污泥接种后MLSS宜为1～2g/L。
3.2.2 好氧池闷曝及菌种驯化
污泥接种后，开启风机进行闷曝，焦化废水水质宜控制为BOD5:N:P=100:5:1，磷元素通过磷酸盐药剂补充，经过一段时间的闷曝后，系统各项理化指标会明显降低，污泥浓度逐渐升高。
3.2.3 好氧负荷提升及缺氧池启动
当好氧池SV30稳定大于20%，MLSS稳定大于2g/L后，进入蒸氨废水，并逐渐提升负荷，出水自流进入二沉池，污泥回流至好氧池补充污泥浓度，上清液回流至缺氧池，开始缺氧系统启动。调试期间，本系统好氧池COD及氨氮容积负荷情况如下图2所示。
由图2看出：随着调试过程中水量的逐渐提升，系统COD及氨氮容积负荷呈递增趋势，表明好氧池菌群活跃，能够充分利用进水底物，既满足了自身增殖，同时对水中有机物进行了有效分解。COD容积负荷为0.1~0.5kg COD/m3·d，氨氮容积负荷为0.01~0.02kg。
3.2.4 提升至满负荷及稳定运行
当好氧池、二沉池、缺氧池完全联动后，逐渐增加焦化废水原水进水量，循序渐进，直至满负荷，单次提升量宜为总进水量的10～20%。系统满负荷后，记录污泥情况如下表2所示。
由表2可以看出：系统提升至满负荷后，污泥情况良好，各项污泥指标参数范围适中，其中污泥负荷偏低，说明系统处理能力仍有余量。
3.3 深度处理单元调试
3.3.1 混凝系统调试
首先取二沉池出水进行混凝烧杯试验，混凝药剂采用聚合硫酸铁，可配合阴离子聚丙烯酰胺使用，摸索到最佳加药量后应用到工程现场，并根据实际运行效果调整。
3.3.2 反硝化生物滤池调试
总氮去除宜控制TN：BOD≈1:5，药剂选择以甲醇、乙酸钠等短链小分子碳源为宜。
3.3.3 臭氧催化氧化单元调试
通过调整臭氧发生器，选择较优的氧气量及浓度，直至系统COD及色度达到要求，同时控制尾气排放。调试期间，记录反硝化滤池及臭氧催化氧化单元数据变化情况见下图3。
由图3可以看出：
（1）由于生化A/O系统调试良好，为反硝化生物滤池的启动创造了良好的条件，碳源投加后，反硝化细菌增殖较快，启动一周后硝酸盐氮明显降低，稳定运行后，降低至20mg/L以下。
（2）臭氧催化氧化单元开启后迅速完成了调试，稳定运行后，出水COD为60mg/L左右，优于国家排放标准的要求。
3.3.4 曝气生物滤池调试
经过臭氧催化氧化处理后，废水中部分难降解有机物转化为易降解，为曝气生物滤池的启动创造了条件，可适当投加菌种，开启风机闷曝启动，运行稳定后，系统出水有机物可进一步降低。
4 结语
（1）实践证明，焦化废水预处理-A/O-混凝-生物滤池-臭氧催化氧化组合工艺可行，出水水质达到了《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012表2直排标准要求。
（2）焦化废水作为工业废水中的处理难点，需要从设计开始抓起，选择合理的工艺参数及设备是工艺成败的关键。
（3）要重视焦化废水的调试及运行管理工作，从数据积累中掌握运行规律，分析系统运行参数，以科学的角度指导生产。
原标题：焦化废水全流程工艺设计与调试
原作者：杨志超
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