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全国能源与热工2004学术年会A/O一气浮法处理焦化废水研究秘,J(l合肥燃气集团有限公司、玲’凌2300412琪’安徽建筑工业学院230022)摘要焦化废水成分复杂且多变。作者针对合肥姗气集团有限公司的水质特点,深入研究A/-0一气浮法处理焦化废水的方法,并探讨影响A/O工艺生物脱氮效率的各种因素。采用人/卜气浮工艺处理焦化废水的生产实践表明:该工艺能同时去除焦化废水中的有机物和氨氮,主要出水指标COD、氛化物、硫化物、氨氮等达到了国家一级排放标准。这一成功的生产实例对A/O一气浮工艺的推广应用具有重要意义.关健词A/0一气浮法焦化废水生物脱氮TN去除率tSudyonTrealntentofCharringW血stewaterby1A0一AirFloatationeTehnologyJiXi-aolingLingQi(1HefeiGasGoruPCO.,LTD2300412Ahnuilsnti加肥ofAcrhietc枉叮e230022)ABSTRACrhTecomop幼tionofeh别rringw出祝waetr15comPlexandviarable.Wiretr比scarchesanddveeloPsmehtodsonetramtentofeh别rring脚出起wa征r勿刃O一山rfloatationteChnologyinaccodrancewihtwastewaetrqu目iyteh出,tCeirsticsofhteHefeiGasGoruPCO,LTD.AndreseacrhesallsosrtofeffectfaetosrofBiologi司niotrgen花movalinjAotechnology.T卜e传sulstofPorduetlonParCtieest越e:传sulsthtatjAO一iarflo川以itonetehnologycould代moveBODandaJ的monia加meh别rringw出祝w掀cr`simulanteousl.yThemianwasetwaterqu目iytdischargeindicesCdischargings切口dardhTesuec.SSfueXetnsiveu父.u目iytdiSChargeindicesCOD、Pordu诵onex..PlePorvi山sNC’、52’、NH3书etc.eanmeetnation川one『adewas忱watern似ssayrerfeernccbasisforA/O二iarifoalationetehnologyKEyWORDSA/O一iar月。别attjonetchoology,比山五ngw妞蛇ewater,biolgoicalni加gen花movia,TNermovaleiffeienyC引言焦化废水是在煤制焦炭、煤气净化和焦化产品回收的过程中,产生的大量以含酚为主的高浓度有机废水.焦化废水成分复杂、多变,含有较高浓度的氨氮和许多微生物难以降解的稠环芳烃和杂环化合物,叫噪、莱、哇琳、苟等,对环境有较大危害,是一种公认的难生物降解的工业废水。所以研究该污水的处理方法非常必要。近几年我国焦化废水治理取得较大进展,新建焦化企业大都采用A/于一气浮法工艺处理焦化废水,效果较好,废水中的印D、闻出-N达到BG8978一1996规定的要求,而且运行管理也取得了相当成熟的经验〔。.合肥燃气集团有限公司污水处理装!选用了A/Oee气浮法工艺,设计处理能力1560m乍天。该装!于1996年建成,投入运行后经过近十年的生产实践,出水水质达到COD150lug/L,眺书25mg/.L3242焦化废水的产生及水质2.1焦化废水的产生炼焦就是煤在炭化室经高温,近16小时隔绝空气干馏变成焦碳。从焦炉产生的焦炉煤气需要经过一系列的净化工艺,才能得到产品即煤气。在煤气净化过程中,一方面可回收得到多种化工产品,另一方面又会产生许多待处理的废水。焦化厂备煤、炼焦、净化回收、精馏等工序均有废水排出,其中比较难于处理的废水有除尘废水、炼焦废水和煤气净化等过程中产生废水,包括:(1)剩余氮水:原料煤中的游离水和化合水在炼焦过程中会挥发逸出,经初冷器时和其他沸点较低的有机废气冷却后形成的废水。该废水含有高浓度的氨、酚、氛、硫化物、苯并花(BaP)和有机油类等,是煤气洗涤废水治理的重点。(2)生产过程中引入的生产废水和使用蒸汽后产生的废水:一类是不与物料接触在用水和使用蒸综合利用与环境保护汽过程形成的废水;另一类是在工艺过程中与物料接触产生的废水。煤气的冷却和洗涤过程要排出大量的废水,为节约用水和减少排污,一般采用水循环系统,废水经沉淀处理去除悬浮物后,用泵压回洗涤塔循环使用,循环水流量一般为25~40m3h/。随着循环次数的增多,污染物质不断累积,除对管道和设备产生严重腐蚀外,最重要的是煤气发生站内工人的操作条件逐步恶化,特别是硫化物、氮化物和挥发酚的逸出,严重威胁着人体健康.为解决这些问题,现有煤气制气厂采用连续地或周期性地排放部分废水并补充新鲜水的办法,这样势必造成对环境的严重污染(待别是氮化物、硫化物和挥发酚等有毒物质超过排放标准5倍以上),同时也是一种水资源的浪费.因此,根本出路是对循环水进行全部或部分处理,维持系统达标循环,以保护操作工人的身体健康,并实现真正的闭路循环。2.2焦化废水水质多种有害物质,水温55~60℃,pH为8.69,透光率几乎为0.0%.色度(稀释倍数)5000倍。其它性质如下表,废水排放执行国家《污水综合排放标准,,GB8978一96二级标准.表1合肥燃气集团有限公司焦化废水水质(。gL/)水质指标康水水质国家标准fGB8978一96、OH8.696-9COD1300150石油类6810佩化物12.4oj硫化物2510氮氮38025挥发酚279oj由表中可见,合肥燃气集团有限公司的焦化废水COD、挥发酚、油类、氛化物等严重超GB8978一96所定标准且水质组成复杂,实属高难处理废水.3A/O一气浮法工艺流程和机理A/0-气浮法工艺流程由于使用原料的种类、成份(烟煤、无烟煤、褐煤、焦炭)的不同;炉型(伍德炉、二段炉、鲁奇炉、焦炉)的不同;制气工艺(高温干馏、中温干馏、加氢液化)的不同;气化剂(空气、水蒸汽、空气一水蒸汽混合物)的不同,煤气净化方法(氨水洗涤、循环水洗涤、静电除油)的不同,洗涤水循环处理工艺的不同,化产回收流程的不同等等,使得外排待处理的煤气废水水质差别很大,很难归纳出比较一致的水质变化规律。合肥燃气集团有限公司的焦化废水呈深褐色,含有油、氛、硫化物、氨氮和酚等合肥燃气集团有限公司A/O一气浮法工艺包括预处理、A/O生物处理两部分。焦化废水水处理首先进行除油,废水进入重力隔油池,以去除废水中的重油和轻油.然后,进人气浮除油装置进一步除油,以去除水中的乳化油,强化除油效果,使废水含油量下降,减轻后续处理装置的负荷。除油后的废水进行生化处理,生化处理采用A/O工艺。该工艺流程见下图。废水图1合肥燃气集团有限公司A/于一气浮法工艺流程图合肥燃气集团有限公司的焦化废水经过预处理、A/O生物处理后出水PH7.12、COD植为13伽g/L,石油类10mg/L,氛化物0.5呢/L,硫化物1.Omg/L,氨氮为20mg/L,挥发酚0.smg/.L.2^/O工艺方法A/O工艺是应用生物脱氮原理同时去除污水中有机物、氮、磷的一种新型的水处理技术。该工艺的主要特点是在传统鼓风睡气活性污泥法的前部设置一个缺氧区,使污水中的部分有机物在缺氧条件下与回流的硝态氮进行生物反硝化反应以去除部分能够快速分解的有机物并除去部分硝态氮,使氮以氮气的形式得到最终去除.经缺氧区后有机污水在好氧区内进一步去除残存的有机物并使氮通过生物硝化作用转化为硝态氮,使氮在缺氧一好氧的交325全国能派与热工2004学术年会替反应中得到极大程度的去除。应用A/O工艺处理焦化废水,无豁外加炭源,碱度由废水自身提供或人工投加适tN山呱,COD去除率可达85%,NH一N去除率可达90%,总氮得到部分去除。池停留17.h5,出水沉淀停留h3,总运行时间周期为26h。4.3硝化液回流比对总氮去除率的影响3.3工艺参数合肥燃气集团有限公司污水处理站的厌氧段水力停留时间5.h5,好氧段水力停留时间17.h5,沉淀停留时间h3,污水总停留时间为26h;硝化液回流比R为l:5;进水PH调控在7刃一8.0。4影响^/0工艺生物脱氮效率的因素4.1Coo对总氮去除率的影晌COD是描述废水污染程度的一个综合性评价指标,其浓度的高低不仅直接关系到出水COD质量能否达标,而且对A/0工艺的硝化作用和脱氮功能有很大的影响.COD对A/O工艺的影响主要体现在两个方面.如果废水的COD值较高,可生化性一般较好,过剩的Coo使异养细菌的繁殖速率明显加快,造成数t大幅度增加,从而抑制了硝化细菌和其它细菌争夺能量和营养物质的能力,使A/0工艺的硝化作用等产生抑制。如果废水的coD值较低,可生化性一般较差,有毒物质会破坏硝化反应酶的活性,造成硝化细菌的正常生命活动受到影响,而对A/0工艺的硝化作用等产生抑制作用。根据eBrnet等研究结果表明`钊,出水TN浓度与硝化液回流比有关。硝化液回流比越高,越有利于TN的去除.Kuba在试验中增大回流比,使厌氧体积稀释比由71%增至76%时,TN的去除率可提高3%一4%.但硝化液回流比的增大,设施的投资和运行成本也同时增大,因此,我们合肥燃气集团有限公司污水处理站确定回流比为1:5.4.4温度和碱度对总氮去除率的影响4.2各阶段的时间分配对总氮去除率的影晌温度对硝化反硝化反应有比较大的影响力r51`司.在10~30℃之间,温度每升高10℃,硝化速率可提高3倍,但超过38℃时,硝化作用可完全停止.在A/O工艺运行中,硝化反应中的消化菌的增殖要求最适宜温度为30~35℃.碱度也是影响硝化作用的一项重要指标;’;。在生物脱氮过程中,它既用来中和硝化反应产生的酸,又是硝化细菌合成细胞的营养物质.从硝化反应的总方程式可以知道,硝化反应利用的是HC。,一碱度,并以反应物的形式参与硝化反应,因此碱度是硝化反应能否进行的必要条件.理论上硝化lmg氨氮需要7.14mg的碱度(以Caco:计).要得到90%以上的硝化率,碱度与氨氮的比值要大于7。碱度不足,硝化率低,但是太高也不必要。根据Di柳adopoulous等人试验结果表明,A/0工艺污水TN去除率与好氧/厌氧时间比有密切关系.在一个运行周期内,较大好氧/厌氧时间比有利TN的去除.设定好氧/厌氧的时间比为20:3、17:6、14:9时,NT去除率分别为48.8%、47.7%、35.0%。研究认为NT去除率下降原因是好氧时间不足,硝化反应不完全,不能为反硝化反应提供足够的N认一圈.但是好氧/厌氧时间比对反硝化活性也有影响,好氧时间过长,会抑制脱氮酶系的产生,从而降低反硝化活性〔,〕.还有A/O工艺是采用静!沉淀的,沉淀性能好,所需的沉淀时间短。在运行过程中发现沉淀h1,出水水质指标已达较佳效果,若沉淀时间过长,一方面是设施投资要增大,另一方面由于反硝化作用使比上浮,影响出水水质。因此,合肥滋气集团有限公司污水处理站在改进的工艺上确定运行参数为:进水在厌氧池停留5.h5,在好氧4.5溶解氮对总氮去除率的影响溶解氧是硝化反应系统的必要条件,消化菌为好氧菌,需要较高的溶解氧。一般硝化反应中的0D大于1.0mg/L,反硝化反应中oo小于0.smg/L.合肥燃气集团有限公司污水处理站经过近十年的摸索和实践发现,当好氧区DO妻2.5mg/L时可基本满足硝化要求,在其它条件不变的情况下,oo浓度增加,硝化速率也随之增加。一般好氧区oo控制在3.5~4.5.9/L时硝化效果较好:厌氧区oo较高(加)0.Slgn/)L时将影响反硝化效果,一般控制在0D续0.m3g/L。5结论从目前焦化废水的处理现状来看,焦化废水采用重力除油一气浮除油一A/0生化处理一沉淀的(下转第331页)326综合利用与环境保护.3v型滤池v型滤池的主要特点是重力操作,