焦化廠蒸氨廢水回用處理技術
蒸氨廢水屬于焦化廢水的一類，主要是由剩余氨水經脫硫、蒸餾等工藝得到，廢水中常包含硫氰酸鹽、硫化物、氨與氰等物質。其具有毒性大、有機物質含量高、難處理等特點。目前，蒸氨廢水處理工序大體可劃分為預處理工藝段、生化處理工藝段、深度處理工藝段的三級處理工藝。預處理工藝段一般為提高廢水可生化性服務，常采取組合式處理方法，包括厭氧水解（酸化）法、稀釋法、混凝沉淀法、氣浮法、微電解法等。生化處理工藝段不僅限于生物脫氮法（A/O、A-A-O、SBR工藝）、還包含了生物強化技術、生物流化床、固定化微生物法等工藝。深度處理工藝段分為生化法和物化法兩大類，后者包含混凝、吸附、膜分離、微電解、電絮凝、高級氧化等技術。
山西臨汾某蒸氨廢水處理廠根據自身經濟、環(huán)境條件及目前國家《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB16171-2012）進行設計建造，采用隔油反應池+AS強化處理系統+A/O處理系統+BDS總氮脫除系統+生物流化床系統+OAT深度處理系統+新型組合PMUF/LERO中水回用處理系統的組合處理工藝，實現了良好的凈水效果及中水回用目的。全篇就該蒸氨廢水處理工程的設計參數及實際運行情況展開，逐個分析相應處理系統對廢水的處置情況，并借此為同種廢水的處理工程設計、運行及改造提供一定的思路及參考。
1、廢水來源及水質情況
蒸氨廢水是由焦化工序中產生的化工分離廢水和剩余氨水經脫硫、蒸餾等工藝得到，該焦化廠共有兩套蒸氨系統，分別為65m3/h的一期蒸氨系統、50m3/h的二期蒸氨系統，廢水總量為115m3/h，設計處理量為150m3/h，按24h連續(xù)運行。設計處理出水應穩(wěn)定滿足GB16171-2012內最新排放標準的同時，后續(xù)中水回收系統還應起到很好的節(jié)能減排的作用和效果。
設計進水水質及出水水質見表1。
2、廢水組合處理系統
綜合蒸氨廢水實際水質及水中污染物特點，采用隔油反應池+AS強化處理系統+A/O處理系統+BDS總氮脫除系統+HOK生物流化床系統+OAT深度處理系統+新型組合PMUF/LERO中水回用處理系統的組合處理工藝，其流程如圖1所示。
2.1 預處理工藝段
2.1.1 隔油池
一、二兩期蒸氨廢水通過配水槽進入矩形平流隔油池。隔油池內設有由刮油機帶動的刮油板，可將隔油池表面浮油刮至油槽中，再經重力作用匯入儲油池內，定期外運。隔油池內沉淀下來的重油及其他雜質由重力作用積聚在池底重油斗中，重油斗連通排油管及排油閥，可定期排油并收集。
2.1.2 調節(jié)池
經除油后的蒸氨廢水自流進入調節(jié)池內，利用調節(jié)池的有效池容積對廢水起到調節(jié)水量的作用。調節(jié)池同時也接收焦化廠區(qū)內低濃度的清洗水、雨水、地溝水及生化污泥分離水，上述污水的匯入即是對蒸氨廢水的稀釋，并通過池內的曝氣裝置對以上廢水進行混合、調節(jié)廢水水質，有利于降低后續(xù)生化處理系統的運行負荷。
2.1.3 AS強化處理系統
調節(jié)池25%~30%出水流入缺氧集水井內，其余出水全部進入AS強化處理系統。AS強化處理系統設有兩系，每系又包含兩個連續(xù)AS池、一個AS分離池。控制AS池的曝氣強度，使DO（溶解氧）質量濃度保持在2~3mg/L、SV30控制在5%左右的狀態(tài)，在培養(yǎng)出針對高濃度蒸氨廢水的好氧菌的同時，還能去除掉大部分對硝化菌存在毒害的氰化物、硫氰酸鹽及揮發(fā)酚等物質。AS池內的好氧菌群在降解CODCr的同時將大部分有機氮及含氮的類無機鹽進行氨化，保障后段雙系A/O系統反硝化脫氮更加完全，提高了整個系統的脫氮效率。
經AS池處理后的廢水自流至AS分離池進行泥水分離，AS分離池出水自流至A/O段缺氧池，大部分污泥回流至AS池進水端作為菌種補充，回流污泥體積比控制在80%~90%，剩余污泥排入污泥濃縮池。此外，可定期向AS強化處理系統內排入適量二沉池活性污泥，以此保持AS池內的污泥活性。
2.2 生化處理工藝段
2.2.1 A/O系統
A/O系統設有雙系，每系均由缺氧池、好氧池、二沉池組成。每系好氧池均由3個平行廊道串聯筑成，廢水在好氧池中呈“S型”流動。為使得各構筑物內泥水混合液保持勻質狀態(tài)，在缺氧池內采用水下推流器攪拌、好氧池內采用風機鼓風曝氣。缺氧池DO質量濃度控制在0.6mg/L以下，pH控制在7.5~8.0;好氧池第一、二、三廊道DO質量濃度依次保持在2~4、3~5、4~5mg/L，各廊道SV30控制在15%~25%范圍以內，特別的，第三廊道MLSS濃度為2.5~4.5g/L好氧池內pH應維持在7~8以內。廢水的脫氮過程中，整個水體中有近半量堿度被消耗。為保證硝化過程中pH值保持中性或微堿性，好氧池內要加入一定量的堿液?？紤]到運行成本、水體堿度過高會對后續(xù)中水回用系統的運行造成負面影響，因此在保證A/O系統正常運行的前提下，應盡量減少堿使用量。
A/O系統內設置有缺氧池與好氧池之間的硝化液內循環(huán)系統，硝化液回流體積比控制在180%~220%。好氧池泥水混合液自流進入二沉池，并實現泥水分離，產生的污泥大部分通過污泥提升泵回流至缺氧池進水端，回流體積比控制在70%~80%，剩余污泥排入污泥濃縮池;二沉池上清液經泵提升至BDS總氮脫除系統。
2.2.2 BDS總氮脫除系統
該系統也設雙系，對接前端兩系的A/O系統。BDS總氮脫除系統包含BDS脫氮池、BDS沉淀池。通過接種特種菌種，將好氧處理后難降解的有機物通過微生物進行再處理，同時將含氮物質氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽后進一步脫氮。并通過補充生物營養(yǎng)劑馴化出專有的反硝化菌種，將混合回流中的NO2--N和NO3--N轉化為N2逸出，從而達到系統化脫總氮的目的。
BDS脫氮池混合液通過BDS沉淀池進行泥水分離，上清水進入后續(xù)處理系統;被分離沉淀的活性污泥作為硝化液回流進入BDS脫氮池進行循環(huán)脫氮處理。
2.3 深度處理工藝段
2.3.1 HOK生物流化床系統
BDS沉淀池上清液自溢流入HOK生物流化床系統。本系統分為由進水艙和出水艙構成的長方形槽體、氣動反應室及混凝沉淀池。廢水通過布水組件進入進水艙，并與主體為凈水劑-Ⅱ（硅藻精粉、生物微米碳等）的生物載體接觸，此時廢水中的微生物會附著在生物載體上并進入出水艙;在出水艙內，廢水和其中的生物填料接觸，使得廢水中的難降解有機物被生物填料中的微生物高密度吸附、氧化分解并部分轉化為新的生物膜，而生物膜直接受到魚刺式曝氣組件向上噴射的氣流攪動，加速了生物膜的更新，使其保持較高活性，從而廢水得到凈化。此時DO質量濃度控制在2~3mg/L。
廢水經出水艙后進入氣動反應室。反應室底部設有曝氣攪拌裝置，上部存在助凝劑添加管道。經處理后的廢水在此加入2~3ppm的陰離子聚丙烯酰胺使水中微小絮體、顆粒等快速結絮，為進入混凝沉淀池做準備。經助凝處理的混合液在混凝沉淀池內得到高效分離，沉降污泥部分回流至進水艙進水端，其余泵入板框式壓濾機脫水處理，壓濾后干泥拉至配煤進行焚燒。
2.3.2 多介質過濾器、OAT深度處理系統
經混凝沉淀處理后的清水進入清水池暫存，并由泵提升至多介質過濾器進一步去除懸浮物，而后進入OAT深度處理系統。該系統由臭氧氧化系統、紫外線破壞系統、高效斜板澄清池組成。每方清水臭氧投加量控制在20~30g，可使其COD降低15~20mg/L。臭氧還能對清水進行消毒、部分去除水中金屬離子并使清水脫色。經過臭氧充分處理后的清水流經去除水中殘留臭氧的紫外線破壞系統，最后流進高效斜板澄清池內，上清液去原水池中。OAT深度處理系統排出的含臭氧尾氣經配套臭氧破壞裝置處理合格后排出系統。
2.3.3 組合PMUF/LERO中水回用系統
原水由泵提升進入PMUF池，利用超濾膜去除水中的大分子有機物、懸浮物、膠體、細菌等雜質，滿足反滲透裝置的進水水質要求。超濾進水需投加次氯酸鈉（質量濃度10%）以起到殺菌、延緩膜污堵等作用，次氯酸鈉投加量控制在3~5ppm。
超濾出水進入超濾產水池，經給水泵泵入LERO系統。經反滲透裝置前保安過濾器截留大于5μm的膠體、顆粒等雜質后，由高壓泵加壓送入反滲透膜系統，經過反滲透膜系統的加壓逆滲透，水中TDS（總溶解性固體）、硬度、硫酸根、氯離子等均被去除95%以上，進水回收率保持70%以上。LERO系統產水進入回用清水池，用作化產循環(huán)水系統、電廠用水系統補水;濃水進入熄焦系統內補水。
3、主要構筑物及設備選型
3.1 預處理工藝段
隔油池。2座，鋼筋?o結構，內部尺寸20m×4m×7m，有效容積1040m3，水力停留時間（HRT）9.0h。內設刮油機2臺，單臺功率3.0kW。
調節(jié)池。1座，鋼筋?o結構，內部尺寸20m×7m×7m，有效容積910m3，HRT為7.9h。內設潛水攪拌機2臺，單臺功率3.5kW。
事故池。1座，鋼筋?o結構，內部尺寸20m×5m×7m，有效容積660m3。
AS池。4座，鋼筋?o結構，內部尺寸12m×12m×7.5m，有效容積4032m3，HRT為26.6h。內部曝氣系統采用懸插式微孔曝氣。
AS分離池。2座，鋼筋?o結構，內部尺寸Φ12m×4.5m，有效容積905m3，HRT為5.9h。池內設中間傳動刮泥機2臺，單臺功率0.45kW。
3.2 生化處理工藝段
缺氧池。2座，鋼筋?o結構，內部尺寸28m×7m×7m，有效容積2548m3，HRT為22.2h。內部設潛流式推流器2套，單臺功率3.5kW。
好氧池。2座，鋼筋?o結構，內部尺寸21m×21m×7m，有效容積5733m3，HRT為49.8h。曝氣系統采用懸插式微孔曝氣。設鼓風機3臺，2用1備，單臺功率145kW。
二沉池。2座，鋼筋?o結構，內部尺寸Φ13m×4m，有效容積929m3，HRT為5.3h。池內設中間傳動刮泥機2臺，單臺功率0.45kW。
BDS脫氮池。2座，鋼筋?o結構，內部尺寸24m×12m×7m，有效容積3744m3，HRT為25.4h。采用微孔管曝氣系統。
BDS沉淀池。2座，鋼筋?o結構，內部尺寸Φ12m×4.5m，有效容積905m3，HRT為5.0h。池內設中間傳動刮泥機2臺，單臺功率0.35kW。
3.3 深度處理工藝段
HOK生物流化床。1座，鋼筋?o結構，內部尺寸21m×6m×6.3m，有效容積755m3，HRT為4.3h。內設魚刺式曝氣系統及圓盤微孔曝氣攪拌系統。
混凝沉淀池。1座，鋼筋?o結構，內部尺寸Φ22m×4m，有效容積1406m3，HRT為7.2h。池內設中間傳動刮泥機1臺，單臺功率0.45kW。
PMUF膜池。3座，2用1備，鋼筋?o結構，內部尺寸9m×5m×4.5m，有效容積570m3。每座內設中空超濾膜3件，共計9件，膜箱為316不銹鋼材質。
LERO系統。3套，2用1備。單套產水量為67.5m3/h（按75%回收率計），3套共計202.5m3/h。
4、系統運行現況
4.1 廢水處理效果
在此工程完成施工及調試后，該水處理廠便投入正常運行。在此條件下，對其運行過程中的水質指標進行了為期一個月的監(jiān)測，監(jiān)測數據均值如表2所示。系統工藝中主要污染物COD、NH3-N、揮發(fā)酚、氰化物的連續(xù)監(jiān)測數據見圖2。
結果表明蒸氨廢水經預處理、生化處理及HOK生物流化床系統后，出水水質即優(yōu)于《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB16171-2012）中的新建企業(yè)水污染排放濃度限值直接排放標準，經OAT深度處理系統及新型組合PMUF/LERO中水回用系統處理后的產水完全滿足廠區(qū)化產循環(huán)水及電廠冷卻水的水質要求。
4.2 工程投資、運行費用
4.2.1 工程投資
項目設計處理量為150m3/h，總投資3745萬元。
4.2.2 運行費用
蒸氨廢水處理難度常高于其他類別化工廢水，包括電耗、藥劑消耗、人工開支及其他維護雜費的運行成本也普遍較高。
本項目總裝機功率為1074.85kW，運行功率為833kW，以電費單價0.6元/（kW?h）計，噸水電費3.26元。
藥劑包括次氯酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、生物營養(yǎng)劑、磷酸鹽、鹽酸、還原劑、阻垢劑、非氧化性殺菌劑、檸檬酸等在內的噸水消耗費用為5.43元。
噸水人工費用為0.63元。
其他維護雜費噸水約0.12元。
以上各項總計運行成本為9.44元。
5、結論
綜合蒸氨廢水實際水質及廢水中污染物的特點，采用隔油反應池-AS強化處理-A/O工藝-BDS總氮脫除+HOK生物流化床+OAT深度處理+新型組合PMUF/LERO中水回用處理系統的組合處理工藝，處理效果好，出水水質穩(wěn)定且優(yōu)于GB16171-2012中新建企業(yè)水污染排放濃度限值直接排放標準，經中水回用系統處理后的產水完全滿足廠區(qū)化產循環(huán)水及電廠冷卻水的水質要求。是目前蒸氨廢水處理工藝中較為合理、高效且廉價的一種。（來源:江蘇鑫林環(huán)保設備有限公司，帝國理工學院土木與環(huán)境工程系）