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水质检测

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水质检测

  出水水质难以稳定达标的问题,首次采用“前端各厂 AO 预处理—后端园区 OAO + Fenton 深度处理”的工艺模式,极大地提高了系统抗冲击能力,保障工业园区内焦化厂熄焦用水稳定达标。工程调试运行表明,两级生物处理模式解决了焦化废水生物系统易冲击问题,最终出水 COD、NH- N、TN 分别降至 20 ~ 30、< 2、< 10 mg /L,去除率分别高达 99% 、98% 、95% 。同时,出水 COD、NH +4 - N、TN、TP、氰化物、硫化物、挥发酚、油类均优于《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB 16171—2012) 直排标准,并达到膜前标准,为焦化废水零排放奠定了基础。

  焦化废水是一种典型的有毒/难降解工业废水,水质检测是煤在高温干馏、煤气净化和副产品回收和精制过程中产生的,除含有高浓度的氨、氰化物、硫氰化物、氟化物等无机污染物外,还含有酚类、吡啶、喹啉、多环芳烃( PAHs) 等有机污染物[1 - 2]。目前,工程中焦化废水 处 理 工 艺 主 要 有 AO[3]、AO - 接触氧化、OAO[4]、AOAO[5]等。金涛等[6]通过工程改造表明,采用 AO 工艺处理焦化废水,COD 和 NH4+- N 去除率分别达到 94. 7% 和 97% 。李欢等[7]采用 AOO 工艺处理焦化废水,出水 NH4+- N 降至 5 mg /L 以下,COD 及 TN 去除效果较差。因受煤质、炉顶温度和蒸氨工艺影响,焦化废水水质水量极不稳定,生化处理易受冲击,导致熄焦水无法长期稳定达标,大量有毒有害污染物随着熄焦过程排放到大气环境。某焦化工业园区 5 000 m3/ d 污水集中处理项目,首次提出“前端各厂 AO 预处理—后端园区 OAO + 深度处理”模式,具有较强的抗冲击负荷能力,彻底解决了工业园区内 5 家焦化厂熄焦水稳定达标问题,为焦化废水零排放奠定基础。

  某市工业园区内现有 5 家焦炭生产企业,设计年产焦炭 550 × 104 t,每年排放近 200 × 104 m3高浓度含酚、含硫氰化物、含氮的焦化废水。5 家焦化厂生产废水污水厂已建成,因水量波动及管理等问题,水质检测出水水质无法达到国家相关标准( 见表 1) ,故统一建设园区污水处理厂。

  工程设计规模为 5 000 m3/ d,主要用于集中处理预处理后的焦化废水。依据《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB 16171—2012) 直排标准,设计进、出水水质见表 2。

  采用两级处理模式,前端各厂预处理后废水排入园区污水处理厂进行深度处理,工艺流程如图 1所示。各焦化厂原水经前端生化预处理,进入园区调节池,经一级好氧处理去除部分 COD 及氨氮,出水进入缺氧池反硝化脱除总氮,水质检测由调节池分流部分进入缺氧或投加适量葡萄糖提供反硝化碳源,再经二级好氧进一步脱除残留污染物。残留难生物降解污染物经原位吸附池和强化 Fenton 氧化池加以去除,为保证熄焦池水质达标,出水最后经活性炭吸附塔后回至各焦化厂熄焦。

  利用前端各焦化厂生化 AO 处理系统,主要流程为 调 节 池 ( 2000 m3) /AO ( 4000m3) /二沉池( 500 m3) ,为园区深度处理做预处理,去除废水中抑制硝化及反硝化菌属生长的 SCN-、酚类、CN-等,提高整个焦化废水处理系统的抗冲击能力。

  一级好氧池共 2 座,设计尺寸为 35 m × 12 m ×6. 5 m,有效容积为 5 000 m3,钢筋混凝土结构,推流式运行,水力停留时间为 24 h,配有可提升式硅橡胶膜微孔曝气管。配罗茨鼓风机,Q = 30 m3 /min,P =6. 5 kPa,N = 45 kW,2 用 1 备。

  二级缺氧池 1 座,主要进行反硝化脱氮,设计尺寸为 20 m × 17 m × 6. 5 m,有效池容为 4 000 m3,停留时间为 20 h,钢筋混凝土结构,配有水下搅拌器 4套,功率为 7. 5 kW。配有碳源储罐以及碳源投加计量泵 2 台( 1 用 1 备) ,向缺氧池投加适量碳源。

  二级好氧池 1 座,设计尺寸为 20 m × 13 m ×6. 5 m,有效池容为 3 000 m3,停留时间约 14 h,钢筋混凝土结构,配有可提升式硅橡胶膜微孔曝气管,曝气与一级好氧曝气由鼓风机房共同提供。

  可再生活性炭吸附塔主要强化去除水体中残留的污染物,是焦化废水处理系统最后一道保障。设计塔高为22 m,底面积为10 m2,流速为8 m / h,不锈钢结构,共 3 座。进水方式为下进上出,四周进水,防止短流。配有化工泵 4 台( 2 用 2 备) ,Q = 170

  污泥经浓缩后送往压滤机房进行脱水处理,包括生化系统剩余污泥、原位吸附池和强化 Fenton 氧化池产生的化学污泥。设计尺寸为 20 m × 5. 9 m,共 1 座,钢筋混凝土结构。配叠螺式污泥脱水机及附属设备,处理量为 20 m3/ h,出泥含水率为 80% ,共 3 台( 1 用 2 备) 。

  为满足工业园区内 5 家焦化企业正常生产熄焦用水量,园区需在 1 个月内将处理量由最初的 1 000m3/ d 提升至 5 000 m3/ d。由于前端 5 家企业生化系统对 COD 具有一定去除能力,对氨氮及总氮脱除效果较差,焦化废水进入园区污水厂后,COD 去除负荷较低,氨氮及总氮去除负荷较高。调试过程中,园区一级好氧污泥回流比为 50% ,二级好氧污泥至缺氧回流比为 100% 。

  园区生化段 COD 去除负荷较低,主要受到硝化负荷的限制。针对焦化废水硝化负荷的工程数据较为缺乏的问题,水量提升前,经批量试验评价园区一段、二段的污泥硝化负荷分别为 15. 98、21. 24kgNH4+- N / h。调试后,处理量为 4 000 m3/ d 时,一段、二段污泥硝化负荷分别提升至 35. 33、33. 35kgNH4+- N / h。以试验数据为基础,指导工程中硝化负荷的提升,结果见图 2、3,可见该方法可以快速提升水量以及硝化负荷且保持硝化效果稳定。

  系统对 COD、NH4+- N 的去除效果分别见图 4、5。如图 4 所示,强化 Fenton 出水 COD 已降至 60 ~70 mg /L,去除率达 97% 以上,再经活性炭出水后COD 低至 20 ~ 30 mg /L,去除率高达 99% 。如图 5所示,园区二段二沉池出水氨氮长期保证在 6 mg /L以下,活性炭出水稳定在 2 mg /L 以下,去除率达98% 。园区污水厂回水至各焦化厂熄焦用水 COD、NH4+- N 可以满足熄焦池水标准,降低熄焦过程中产生的挥发性有机物,提高焦炭品端 5 家污水厂遇到多次冲击,前端响,但园区污水厂依旧稳定运行。

  硝化调试完成后,水量主要进入一段好氧池,如图 5 所示,NH4+- N 在一段好氧基本降解完成,在二段缺氧池进行反硝化,无需增加硝化液回流管线。生物脱氮过程中,COD ∶ TN = 4 ~ 6 无需外加碳源,但本工程碳源不足,需要投加一定碳源。如图 6 所示,脱氮稳定后,园区二沉池出水总氮在 30 mg /L 以下,基本稳定在 20 mg /L,最终活性炭出水总氮在 10mg /L 以下,脱氮效率在 95% 以上。

  调试完成后,随机抽取 3 天园区最终出水水质,平均值如表 3 所示。从表 3 中数据可以看出,园区出水水质均远低于《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB 16171—2012) 直排标准,且满足工程设计标准。

  工业园区内焦化废水“前端各厂预处理—后端园区深度处理”两级处理出水指标均满足《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB 16171—2012) ,处理效果稳定良好,奠定了焦化废水零排放基础。

  [4] 易欣怡,韦朝海,吴超飞,等. O/H/O 生物工艺中焦化废水含氮化合物的识别与转化[J]. 环境科学学报,2014,34( 9) : 2190 - 2198.

  [5] 李媛媛,潘霞霞,邓留杰,等. A/O1 /H/O2 工艺处理焦化废水硝化过程的实现及其抑制[J]. 环境工程学报,2010,4( 6) : 1231 - 1237.

  [6] 金涛,陈迪勤,冯卫强. 焦化废水处理工程优化改造及运行[J]. 中国给水排水,2015,31( 16) : 85 - 87.

  [7] 李欢,陶若虹,孙斌,等. 焦化废水处理工程设计实例及运行效果[J]. 中国给水排水,2018,34 ( 4) : 97 -101.

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