环境工程中焦化废水处理工艺.

1、焦化废水处理工艺焦化废水的处理一直是国内外污水处理领域的一大难题。 该污水中污染物成 分复杂，含有挥发酚、多环芳烃和氧硫氮等杂环化合物， 属于难生化降解的高浓 度有机工业废水。焦化废水用常规的活性污泥法处理，对去除酚、氰、油及其它 易于生物降解的污染物一般来说是有效的，但对氰化合物及构成毒性的某些污染 物却难以处理。表1焦化废水有机物组成序冇机物名称疋?7分比傑）所占COD 浓度（吨心序IIIV有机物名称所占履lt（%）所占COD浓 度WL）毗鮭1J161.51?21邻苯二甲酸酯0.165HJ102乙荼5.1076313221 1JS42GJOO3笨乙舫1.1111.41423（E）-9-菲醛

2、腭0.1131.169426J723471424烷基狀10.1253255甲墓苯韵I0J151321025苯井时1 0.1597.1676哇琳11.1461491026苯基毗喘0,1557.1157异嚨唏5.1086.41727二甲基苯酚3.19250.110B甲皐哇啡5.15117.B6280JJ3,1699某料苯酚衍生物1L13014.619出0.1354.15510甲基韻L1542.010300.1455JB5nC2烷基嗖喑2J032.61431硝基苯二甲截D.19512.140122 4一环戊二烯0,139|0.51132二苯基毗曙0,1060.178-1 一次甲基苯330,1111,

3、143131 泰睛0.176|0.919349H 丽0.1334291斗二苯井咲哺0.1283.164350.1281164152甲 #-10.1300.319361(r-(i 3-T0.1101.130-异鼠化荼二烧一1 ,4一）二16C2烷靠毗碇0.1050J6517苯井咪眸0.1390,51137秉乙烯胡O,1M0.152ja异喘叫爾1.169221038二苯井咲哺0,130119019联苯0J7BL0113913 -*0.1151.1952094W0+B&031940荒甲殼1,13117.10390 J 5會计1300XQJ985表2焦化工艺各段水质水量表辄化物确化物挥垠更水温tiig

4、/D(mjf/L)(itib/L)废水已脱爵150-20040-1201500WDOiOOC5000-8000200500ID 2550-7012050980.34L05祖学廿髙水3Q0-6LH)1000- 25001W-250J*-21QO2W)4685终褂水萍污100-300700100Q200350IDO-25D血505010030D.5350550-250050-7505-3035-850 0120.022古耳窿废水却5100.015术劉甫排水102OD-30O尸101077罚f 3DOOlf 04浙雪池持污1020-4020-402040目前，国内焦化厂的废水处理系统主要采用一级处理

5、和二级处理，采用三级处理的还很少。一级处理是指从高浓度污水中回收利用污染物， 其工艺包括氨水 脱酚、隔油等。二级处理主要指酚氰污水无害化处理，主要以活性污泥法为主， 还包括强化生物处理技术，这对提高处理效果有一定的作用。 三级深度处理是指 在生化处理后的水仍不能达到排放标准时所采用的再次深度净化。其主要工艺有活性炭吸附法、膜法及氧化塘法等。由于焦化废水的水质特点，因此脱氮是这类废水处理的关键。 污水中氮主要 以氨氮和有机氮形式存在，通常只含有少量或没有亚硝酸盐和硝酸盐形态的氮， 在未经处理的污水中，氮有可溶性的，也有非溶性的。可溶性有机氮主要以尿素 和氨基酸的形式存在。一部分非溶性有机氮在初沉

6、池中可以去除。 在生物处理过 程中，大部分的非溶性有机氮转化成氨氮和其他无机氮，却不能有效地去除氮。 废水生物脱氮的基本原理就在于，在有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化反应 将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化反应将硝态氮转化为氮气从水中 逸出，从而达到脱氮的目的。微生物脱氮转化过程如图 1所示。细菌分解氧化氧化蛋白质、尿素k |氨氮| k亚硝酸盐氮| * |硝酸盐脱硝反硝化水解作用H（有机碳）异化作用同化作用氮气细菌细胞（有机氮）图1氮转化示意图下面将氮的转化过程分为硝化反应与反硝化反应两方面来讨论：1 硝化反应硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐氮的过程。硝化反应是由一群自养型好氧微 生物完

7、成的，它包括两个基本反应步骤：第一阶段是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚 硝酸盐（NQ-），称为亚硝化反应；第二阶段则由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为 硝酸盐，称为硝化反应。其反应形式如下：NH4+ + 1.50 2 NO 2+2H+ + H2ON0 + 0.50 2 N0 32 反硝化反应反硝化反应是由一群异养性微生物完成生物化学过程。它的主要作用是在缺 氧（无分子态氧）的条件下，将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气态 氮或NO NO反硝化过程中亚硝酸盐和硝酸盐的转化是通过反硝化细菌的同化 作用和异化作用来完成的。异化作用就是反硝化菌将N0和N0还原为NO N20N等气体物质，主要是 N。而同化

8、作用是反硝化菌将 NO和NQ还原成 NUN供新细胞合成之用，氮成为细胞质的成分。生物反硝化过程可简单地用下 式表示：NO + 3H +（电子供体有机物）1/2N2 + H 2O + OH-NO + 6H +（电子供体有机物）1/2N2 + H 2O + OH基于上面的分析，目前的硝化及反硝化处理工艺主要有 A/O法及SBR法,下 面分别予以介绍：第一部分A/O法处理焦化废水A/O法是在70年代，由美国的一些专家在厌氧好氧（An-O）法脱氮工艺的 基础上开发的，其宗旨是开发一项能够同步脱氮除磷的污水处理工艺。 该法在国 内焦化厂实际应用的时间虽然还不算很长，但从已运行的厂家来看，其处理效果 还是

9、比较好的。1. A/O法的分类A/O法有以下4种组合方式：第1种A/O法，即缺氧好氧法；第2种A7O 法，即厌氧-缺氧-好氧法；第 3种A/O2法，即缺氧-好氧-好氧法；第 4种 A2/O2法，即厌氧-缺氧-好氧-好氧法。第1种处理方法（A/O法），流程最短，投资最少，但处理效果较差；第 3 种方法（A/O2法）由两部分组成：缺氧反应槽和两级好氧槽。废水首先进入缺氧 反应槽，在这里细菌利用原水中的酚等有机物作为电子供体而将回流混合液中的 含氮离子还原成气态氮化物。反硝化出水流经两级曝气池，使残留的有机物被氧 化，氨和含氮化合物被硝化。污泥回流的目的在于维持反应器中一定的污泥浓度，防止污泥流失。

10、第2种和第3种处理方法，其流程、投资及处理效果介于第1和第4种之间；第4种处理方法（A/O法）流程最长，是生化处理最完善的技 术，处理效果最好。根据实践经验，第4种方法中的厌氧段通过水解酸化作用可 以有效地将废水中难以生物降解的大分子有机污染物分解为小分子，提高废水的可生化性，这对保证后续处理构筑物的去除效果大有好处，最后一段接触氧化将极大地提高出水水质。总之，A/0法为整个工艺的最初形态，它可以基本满足焦化废水脱氮的要求， 因此在早期的焦化废水处理中有较广泛的应用。安钢焦化厂、昆钢焦化厂等都是 采用该工艺。但是随着环保意识的加强，国家制定的N及COD放标准更加严格， 因此A/0法渐渐不能满足

11、出水要求。A70法及A/02法目前广泛应用于工程实践 （如邯钢、包钢采用A/0法，宝钢化工公司采用A/02），取得了良好的经济和社 会效益。它们具有A/0的一切优点，且出水水质更好、运行更稳定、管理更方便。 只是由于增加了一个构筑物，因此基建费用有所增加。A2/02法具有极好的出水水质，但是由于其投资过高，占地面积过大，目前很少于工程实践。2. A/0法工艺流程下面以较常见的传统A2/0为例。简要介绍其工艺流程：淤會就回沆图2传统A2/0工艺流程来水经隔油、气浮等预处理后，进入升流式水解酸化池（A）。水解酸化对于焦化废水的处理十分必要，难降解的多环芳烃和杂环化合物，如吲哚、喹啉、 多环芳香物族

12、等经水解和产酸能转化为如乙酸、丙酸等有机酸这类简单的低分子 化合物，为后续的处理提供易于氧化分解的有机物，即提高废水的可生化性。消除了吲哚、喹啉对好氧微生物初期的抑制作用，提高了吲哚、喹啉、萘、咔唑、 联苯、三联苯、吡啶等的好氧降解性能。同时，经水解酸化产生的易降解有机物， 可以作为共代谢物促进微生物在厌氧阶段或后续阶段对难降解有机物的代谢能 力，减轻好氧阶段的负荷，为下一步好氧处理创造了条件，有利于脱氮和硝化。缺氧（A）段的功能主要是去除C0Dn NQN,是脱氮装置的关键部位之一。 主要反应是一个以好氧池回流的 NQN为电子受体，以有机物为电子供体，将 NC0-N还原为2排入大气，同时将有机

13、物降解，并产生碱度的过程。与其他脱氮 除磷上艺有所不同，在此阶段还能去除大量难降解有机物， 主要为稠环芳香烃和 杂环化合物。NQN还原为N的过程进行得是否彻底，关键在于可被微生物利用的电子供体的量即C/N比(COD/NN)。由于焦化废水为难降解污水，一方面好 氧硝化池的出水COD偏低，且主要为难生物降解有机物，所以池中CODt一部分 是无法作为电子供体利用的； 另一方面， 共质代谢作用要求去除难降解有机物需 大量可降解COD因此，焦化废水在反硝化段需要比一般废水更高的C/N比。好氧处理(O段)的主要作用是去除COD和NQN。由于进水中的有机物浓度 高，生化反应的初始阶段异氧菌占优势， 主要发生

14、含碳有机物的生物降解， 当含 碳有机物浓度降到一定程度， 硝化菌的硝化作用在反应中成主生化反应过程。 除 了硝化菌的作用外， 异氧菌和硝化菌在生长过程中的同化作用和好氧池的曝气吹 脱作用也可以去除一部分 NOX-N。3. A/O法的优缺点在焦化废水处理方面，我们将常用的 A7O法及A/O2与A/O工艺相比较可以 看出其优点：3.1 A 2/O 与 A/O 工艺比较(1) 与A/O相比，A2/O具有更好的处理效果，其COD及 NON均有明显降低， 出水水质有较大提高。(2) 在抗冲击负荷能力及稳定性上，AlO要优于A/O。在厌氧(缺氧)、好氧 交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不会发生污泥膨胀

15、， SVI 值一般均小于 1000。3.2 A/O 2与A/O工艺比较(1) 与A/O相比，A/O2可以节省反硝化过程所需要的碳源， 在C/N 一定的情 况下可提高总氮的去除率。(2) A/O 2工艺的需氧量少，动力消耗低。(3) 其水力停留时间可缩短，污泥量也可大大减少。 但是这两种处理方法也有其不足之处，主要表现在：(1) 碳源不足导致脱氮效果难于进一步提高，碳氮比小使得反硝化不彻底。 混合液回流一般以 200%为限，不宜太高。(2) 进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧， 减少停留时间， 防止产 生厌氧状态，但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。(3) 混合液回流

16、方式工程上不好处理， 用泵回流电耗较高， 并且混合液回流 给污水厂日常生产运行、生化池结构布置及曝气管路布置等均带来不便。第二部分 SBR 法处理焦化废水1. 序批式反应器(SBR)的研究与应用SBR(Seque nci ng Batch Reactor)法，即序批式活性污泥法，是一种新型高效低耗的废水生物处理技术。近年来，随着工艺和自动化控制技术的飞速发展， 为间歇式活性污泥法的深入研究和应用提供了有利的条件。美、日、加等国学者于80年代后期分别对SBR进行了重新评价和研究，并陆续兴建了数百座 SBR污 水处理厂。2. SBR的流程SBR为序批式反应器，即其运行工况无论在空间上还是时间上均以

17、按序排 列、间歇操作为主要特征。每个SBR的运行操作在时间上按运行次序分为四个阶 段，即进水、反应、沉淀、排水，成为一个完整的运行周期(如图3所示)。V * *VV-iiha*f J卜i-* .4 ii B.ih -B *1! A | B-a*-*：K 44 -F *r itvi#* rie a 4 i a-B r I li F V r 1 I“II H I I V 9 -iadA * di进水 反应沉淀 排水图3 SBR工艺流程(1) 进水期SBR进水阶段的控制有进水方式、进水时间和是否曝气三个方面的控制。SBR的进水方式有连续进水、一次性进水和在缺氧段加大进水量等几种方 式。这几种进水方式

18、均有各自的特点：采用反应期连续进水，反应器中碳源充足， 有较强的脱氮能力，但出水的COD值可能偏高；采用一次性进水方式，操作简便， 但基质一次性投加，冲击负荷较大，且可能出现反硝化过程中碳源不足， 使脱氮 能力受限:采用缺氧段加大进水量，出水 COD可能稍高，但能为脱氮过程提供充 足的碳源，脱氮效果最好。进水时间可分为瞬时进水和一段时间进水。 瞬时进水操作简单，省时，但对 微生物的影响较大，耐冲击负荷能力明显降低；而一段时间进水，则充分发挥了 微生物的降解作用，提高了反应器的耐冲击负荷能力， 达到良好的处理效果。进 水时段的曝气方式有非限制曝气、 半限制曝气和限制曝气三种。非限制曝气是在 进水

19、期同时曝气，一定程度上提高了 SBR的耐冲击负荷并使进水期具有一定的碳 氧化作用；限制曝气是进水期采用静态入流，这种方式适用于污水无毒性或者虽 有毒性但积累的最高基质浓度小于毒性抑制浓度的污水处理；半限制曝气只在进水后期曝气，可提高SBR的耐冲击负荷能力。（2）反应期反应时段的运行方式有两种 : 好氧反应和好氧、缺氧交替运行 （ 又分前置式和 后置式 ） 。前置式指的是缺氧反应置于好氧反应之前，后置式指的是缺氧反应置 于好氧反应之后。仅以去除有机物为目标时采用单纯的好氧反应 （ 在反应阶段始终曝气 ）。为了 保证出水水质，曝气时间至少应占整个周期的 50%以上。但曝气时间过长会增加 能耗，同时

20、也可能会导致污泥膨胀，影响沉淀分离过程，使出水水质变差。为了达到生物脱氮目的可采用曝气、搅拌交替进行的方式。采取交替曝气 时，反应器出水比连续曝气有更低的 SS值、硝态氮浓度，反硝化比连续曝气反 应器彻底。原因是 : 较短的曝气时间可以有效控制硝化程度，及时去除反应器中 产生的NON，避免水中NON的积累而抑制反硝化的进行，同时使吸附于活性 污泥上未分解的有机质成为贮备碳源，有利于维持脱氮所需的COD/NON比。（3）沉淀期 沉淀工序相当于传统活性污泥法的二沉池，在停止曝气和搅拌后，活性污泥 絮体经重力沉降和上清液分离。SBR反应器本身作为沉淀池，避免了在连续流活 性污泥法中泥水混合液必须经过

21、管道流入沉淀池沉淀的过程， 从而也避免了使部 分刚刚开始絮凝的活性污泥重新破碎的现象。 此外，传统活性污泥法的二沉池是 各种流向的沉降分离，而SBRX艺中污泥的沉降过程是在静止的状态下进行的， 和理想沉淀池的假设条件十分相似，因而受外界的干扰甚少，具有沉降时间短、 沉淀效率高的优点。（4）排水期排水的目的是从反应器中排除污泥的澄清液， 一直恢复到循环开始时的最低 水位，该水位离污泥层还要有一定的保护高度。 反应器底部沉降下来的污泥大部 分作为下一个周期的回流污泥，过剩的污泥可在排水阶段排除。3. SBR工艺的优缺点3.1. SBR工艺的优点SBRX艺是一种简易、快速且低耗的废水生物处理工艺，其具有以下优点：（1）工艺简单，造价