AOOAO Fenton 两级生物法处理工业园区内焦化废水

作者:电竞竞猜 | 2020-07-11 06:18

  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,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,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,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。

  原位吸附及强化 Fenton 氧化沉淀池的设计尺寸及参数参照二级沉淀池。

  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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