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环境保护AZ/O生物处理工艺在焦化废水处理中的应用项吴定上海焦化有限公司(上海200241)摘要:主要介绍了上海焦化有限公司污水处理改扩建工程中实际应用AZ/0生物处理工艺处理焦化废水的基本情况、试运行效果,比较AZ/0生物处理焦化废水工艺与A/0生物处理工艺,并结合实践表明AZ/O生物处理工艺处理有毒难降解有机废水(焦化废水)的可行性。关键词:焦化废水生物处理工艺A勺O门冈~_A__1二__`二____fAZ/才、D二_1__二__In_______二__户_1__nl___1IneAPPllcatlonotA`/UUlologlcalrrocessIn七Oke犷lantWastewaterTreatmentiXagn两idgnA加tract:hTis耐eleehieifyintrodueedAZ/0Bioloigealetr日it刀entPoeessandirsmeehanism,AndbasedonhtevareiteeinShanghaiCoking&ChemistrylPant,itsavdantagesoverhtepcoressA/0was山0saettddetaileidyinhtispaPer.Aconcluisonhtathtisn姗wasetwatertre日七刀entPcoressisfeasibleandeffeeitveesPeeiallyforeokingawstewaterwaserachedathteend.:Cokepl,tawsteawter;Biologle目etramtentporeess:AZ/01焦化废水特点分析上海焦化有限公司是以煤为主要原料的综合性的大型化工企业,位于上海西南黄浦江畔的吴径化学工业区,是上海市最大的煤气生产企业。公司主要产品有城市煤气、焦炭和化工原料等,在煤的炼焦、制气、煤气净化过程和化工产品的生产过程中,产生大量含有有毒有害物质的废水。煤中碳、氢、氧、氮、硫等元素,在干馏过程中转变成各种氧、氮、硫的有机和无机物,废水中含有很高的氮和酚类化合物以及大量的有机氮、CN一、SCN一、硫化物及多环芳烃等多种有毒有害的污染物。上海焦化有限公司现有焦炉六座和“三联供”一期工程U一GAS炉、德士古炉、甲醇、空分4大装置,设计年产冶金焦190万吨,日产城市煤气320万立方米,年产甲醉20万吨及数十种化工产品。在生产过程中每天产生约1300吨剩余氨水和3600吨的终冷废水等废水。其中’1一体焦炉产生的剩余氨水经溶剂脱酚后与,5、’6焦炉产生的剩余氨水混合,然后一起经固定按加碱蒸氨处理进人废水处理系统;煤气终冷废水经蒸汽汽提法除氰生成黄血盐后,产生的废水与生产中的其他各股废水一起进人废水处理系统。表1是焦化废水污染物情况:表1上海焦化有限公司污水水质(单位:毫克/升)污染指标CODcrNH,一N范围700一1370峰值1370150~174.7174.7酚氛化物油类50~98.171~2.885~13.398.172.8813.3随着生产发展和环保要求的提高,公司原有一套A/0工艺废水处理装置已不能满足废水处理的要求。2000年上海焦化有限公司投资三千余万元实施焦化污废水处理改扩建工程,采用AZ/0工艺新建一套能力为210吨/时的处理系统,新系统采用钢结构一体化装置。在老系统A/O工艺废水处理装置前增加一套厌氧酸化装置,改造为处理能力210吨/时的AZ/0工艺系统。新老系统从工艺流程状态监测到每一步具体操作,采用电脑在线监测和PLC控制,自动化程度高。自2001年1月试运行以来,处理效果显著提高。工艺流程和特点1排放标准,白.2作者简介:项吴定男1966年生1988年毕业于华东理工大学工程师现任上焦环保运营工程分公司经理2002年第l期上海化工DOI:10.16759/j.cnki.issn.1004-017x.2002.01.003环境保护根据上海市污水综合排放标准二级标准及市政排放标准:府“北排”接管标准,废水处理后需达到表2所示的表2上海焦化有限公司污水处理排放标准(除温度、pH外,其余单位为毫克/升)污染指标CODoNH3一N酚氰55排放标准150250.50.5200注:表中COcD,、NH,一N、水温为上海市政府“北排”接管标准要求。2.2工艾流程混合液回流硫化物油类010PH6~9氟化物水温℃2035r~~~一~~~~一~~一.~~,二老系统进水厌厌氧氧氧接触触触触触触触触酸酸化池池池氧化池池池二沉池池污污泥泥泥污泥泥浓浓缩池池池贮池池污污泥泥泥泥泥泥浓浓缩池池池污泥泥贮贮贮贮贮贮贮池池厌厌氧氧氧接触触触触触触触触酸酸化池池池氧化池池池二沉池池新系统几~.一~~.~~~-一~-一~J混合液回流图1上海焦化有限公司废水处理改扩建工程工艺流程示意图根据同济大学对上海焦化有限公司废水处理的研究结果,结合上海焦化有限公司原有的废水处理工艺(A/0生物膜法),新扩改工程采用A,一A:一0生物膜工艺。新建一套Al一A:一0生化系统,对老系统进行改造,在原有的A/O系统基础上增加一个厌氧酸化池,即改为A、一弋一0生化系统。两套系统各承担一半处理水量。整个废水处理改扩建工程工艺流程如图l所示。全公司的煤气冷凝废水经过隔油、气浮处理后进人.2调节池与,1调节池出水混合。焦炉剩余氨水经固定铁加碱分解装置处理,再经淋洒式冷却器冷却,煤气终冷废水经黄血盐蒸汽汽提法脱氰处理,再经喷雾冷却后与全厂生活污水一起在#1调节池中混合,然后进人佗调节池。混合废水由废水提升泵分两路送往两套Al/AZ/0装置进行处理,然后分别经过聚铁絮凝法降低COD的处理,处理后的清液排放,产生的污泥重力浓缩后用带式压滤机机械脱水,干污泥进一步焚烧处理。2.3工艺特点焦化废水中除了含有大量的有毒难降解有机物外,还含有浓度较高的氨氮等含氮物质,其主要存在形式有3种:有机氮、氨态氮(N玩N凡+)和无机含氮物质(如SCN一、CN一)。生物脱氮主要通过微生物的硝化和反硝化作用将废水中的氨氮及其他形式的氮转化为气态氮从水中逸出,其过程如图2。有机氮辱堕些鱼鱼三丛竺竺李匀而不赢勺司夔鲤鸟仄右厂而好氧状态t图2生物脱氮过程示意图2.3.1厌氧酸化(Al段)从各车间出来的生产废水及生活污水统一进人调节池,调节池的主要作用是均衡废水的水质和水量,保证后续生化处理设施运行的稳定性。由于废水的含磷量极少,故在调节池中加人磷营养盐,提供微生物所需的营养。调节池出来的废水由两台泵分别提升至新老两套A、一A:一O生化系统,首先进人厌氧酸化段。在该上海化工2002年第1期环境保护段,废水中的苯酚、二甲酚以及喳琳、异喳琳、叫噪、毗吮等杂环化合物得到了较大的转化或去除,厌氧酸化段的设置对于复杂有机物的转化与去除是十分有利的。因此,废水经过厌氧酸化段后水质得到了很好的改善,废水的可生化性较原有废水有所提高,为后续反硝化段提供了较为有效的碳源。在厌氧状态下,部分无机氮可以转化为氨态氮,其反应方程式如下:SCN一+2H20一NH3+HS一+C022.3.2缺氧反硝化(AZ段)在缺氧段进行的主要是反硝化反应,从厌氧酸化段出来的废水进人缺氧段,同时好氧段处理后的出水也部分回流至缺氧段,为缺氧段提供硝态氮。另外,由于焦化废水中所含反硝化碳源不足,当硝化效果比较好,产生的NO3一N和NO:一N比较多时,需在缺氧池中加人甲醇废水作为补充碳源。反硝化有机碳源以甲醇为例,其反硝化方程式如下:6N压一+seH,oH返通鱼翅狙争3N,+seoZ+7HZo+6oH-2刊UZ一+UH3Uh一)剑2+七认+且ZU+ZUn-理论上,每克NO3一N需消耗1.909甲醇,而每克NOZ一N需消耗1.149甲醇,甲醇实际消耗量分别为2.589、1.539,同时,分别产生3.579的碱。经过缺氧段的处理,硝态氮被转化为氮气,达到脱氮的目的。废水以较低的COD进人好氧段,这对于好氧段进行的硝化反应是十分有利的,但如果进人好氧段的有机物浓度过高,会对硝化细菌的生长起抑制作用。2.3.3好氧硝化(0段)废水经过缺氧段的处理后进人好氧段。因此,在这里进行硝化反应,在好氧段需投加纯碱溶液提供硝化反应所需的碱度。即反应方程式如下:ZCN一+02+4H20一ZN凡于+2C032-SCN一+20:+2H20一N凡十+C02+S认2-e5H7NoZ生些些匕一SCoZ+ZHZo+NH3N凡·、1.5602+一98Heo3一竺些些叶(0.015,0.0024)CSN,NO:+1.04H20+0.98NO3一+1.88H2C03g1氨氮(以N计)完成硝化需要氧4.579,需碱度(以Caco,计)7.149,因此为保证硝化反应正常进行,必须保证足够的溶解氧和碱度。废水经过好氧段的处理后,氨氮基本可全部转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮(硝酸盐氮通过回流至缺氧段,在缺氧段最终转化为氮气后得到有效脱氮),同时,有机物得到进一步的降解。2.3.4废水经生化系统处理出来后,老系统和新系统分别经过机械加速澄清池和二沉池进行泥水分离,在混凝部分投加聚铁,废水中的有机小颗粒和悬浮物混凝吸附、沉降,使出水COD进一步降低。2.3.5从机械加速澄清池和二沉池排出的污泥定时排至污泥浓缩池进行污泥重力浓缩处理,浓缩池上清液回流至调节池再次进行处理,污泥排人污泥贮池中,由污泥脱水机进行脱水处理,脱水时需在污泥中投加聚丙烯酞胺进行絮凝反应,脱水后的干污泥送焦炉焚烧处理。2.4主要工艺参数(见表3)表3项目厌氧酸化池老系统缺氧池好氧池厌氧酸化池新系统缺氧池好氧池水力停留时间(1Z0t/h)/hPH控制oo控制/mg·L一’进水温度/℃回流比有机物负荷/纯·(m一’d一’)氮氮负荷/纯·(m一3d一’)`0.59.47.0~8.00.5~123.05.67.5~8.52~4`0.5`384~50.51~1.90.14~0.469.47.0~8.00.5、124.17.5~8.52~43运行效果分析为了落实环保设施与生产设施一同运行、环保指标与生产指标一同考核的要求,上海焦化有限公司专门成立了环保运营分公司,统一管理废水处理设施的运营管理。经污水处理改扩建工程竣工试运行,表明新老系统运行正常。正常情况下,经废水处理后水质能够达到排放标准。图3、图4是废水处理系统进水、出水COD变化趋势图。表4、表5是2001年7、8月份废水处理数据及其平均值比较表。2002年第l期上海化工表4环境保护单位:光升/升7月份8月份日期进水出水日期进水出水COD氨氮COD氨氮COD氨氮氨氮522007998668123.n6.7.5.49222249343.to4.4.3..0091n20.70703012391.89.96.10942.86.328333173228259.23.20…oo70.3094.11610010211580.12150109970582396.86.88.84.99.川53404645161152966775“106510“26327300562543.89.39.31.31.59.65.65.65.77.72.66.64.96.80.44.62.76.53.74.63.101314巧161720212223242728298.8.8.8.8.8.8.8.8.8.8.8.8.8.32840642452535374833272016108.13123.2.2.0460029406595949“902.1.1.113.8.8.3.4.3.7。27.47.57.67.97.107.117.127.137.167.177.187.197.207.237.247.257.267.277.307.311800160014(X)12(X)10008oo6oo991.00868.491055.49923.89777.22741.30983.81846.721294.80838.04924.77759.65946.971016.80949.00758.82724.42780.001650.00822.50813.0061.8347.0428.0353.3