焦化廠污水處理現狀及工藝指標控制
前言：
焦化污水又稱酚氰廢水，其中除了含有大量的酚、氰、氨氮外，還有少量的如吲哚、苯并芘（a）、萘、茚等，這些微量有機物中有的已被確認為致癌物質，且不易被生物降解，這種高濃度有毒廢水正是焦化廠污水處理的重點。
一、廢水的來源、水量及水質
根據焦化廠煤制氣生產工藝的特點，廢水主要來自煤中的水份，水同煤中揮發份一起進入煤氣排送工序，煤氣在冷卻過程中，水和焦油形成混合冷凝液，經氣液分離器和初冷器的水封排出到氨水機械化澄清槽，經澄清分離出焦油和氨水，氨水進入剩余氨水中間槽，多余的氨水送去蒸氨，形成蒸氨廢水；粗苯工序在生產粗苯時形成粗笨分離水；全廠所有煤氣水封直接排水；儲配站煤氣冷凝水；生活污水及其他廢水。廢水總量約為1000m3/d。工廠主要污染源的廢水水量及水質見表1：（84孔/日）
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表中未列出其他廢水的量；工廠部分工業凈廢水直接外排。工廠制氣車間根據生產需要，年開車率很低，且其產生的廢水中污染物濃度較低，為節省能耗，工廠將這類低濃度廢水循環使用。
二、污水處理工藝流程
工廠污水處理流程根據其裝置及各構筑物的功能，可分為四個部分：預處理、生化處理、后處理、污泥干化。
（1）預處理
預處理保證污水水質和水量不產生大的波動，在進入生化曝氣池前降低污水中的油類物質和氰化物，避免生化處理裝置受油污染及高負荷沖擊。預處理流程為：污水經吸水井、隔油池、二級氣浮、調節池、調溫池，最終進入生化曝氣池。分析結果表明：重力平流式隔油池除油效率平均在60%左右，最高達88%；Ⅰ級氣浮除油率達90%以上，經預處理除油后，污水中的礦物油含量小于10 mg/l，滿足了生化曝氣對污水中礦物油含量的要求；污水中的氰化物在Ⅰ、Ⅱ級氣浮中與加入的混凝劑（聚合硫酸鐵）中的Fe作用生成電離度很小的絡合物[Fe(CN)6]4-、[Fe(CN)6]3+，Ⅰ級氣浮的氰化物去除率高達80%。氣浮設備還能去除部分COD，但去除率不高，平均在35%左右，最低只有10%，大量COD需要靠生化去除。污水的溫度一方面靠調溫池中的直接蒸汽來保證，另一方面靠熱空氣來保證。直接蒸汽在給污水升溫的同時蒸去了污水中部分揮發性物質，如氨、揮發酚等。污水經二級增溫以后，在寒冷季節，曝氣池中污水溫度能控制在25～35℃范圍內。污水在經過上述預處理以后，水質基本能達到本工藝的生化要求，各項指標分別為：揮發酚〈300 mg/l；氰化物〈5 mg/l；氨氮500〈mg/l ；COD〈2000mg/l；溫度25～35℃。
（2）生化處理
①原理
經預處理后的焦化污水與部分生活污水在曝氣池前配水井中充分均勻混合后，進入生化曝氣池，按r=1：5的回流比，與處理后污水混合回流至生化曝氣池的前段。污水生化采用反硝化--硝化工藝。該工藝利用亞硝酸細菌、硝酸細菌、反硝化細菌分別對氨氮、揮發酚、氰化物的氧化分解原理可用下面幾式表示：
NH4+-N+O2+HCO3-→C5H7O2+H2O+NO3-+H2CO3
NO2-+3H+→0.5N2+ H2O+OH-
NO3-+5H+→0.5N2+2H2O+OH -
HCN+ H2O→CH2O=NH→HCONH2+ H2O→HCOOH+ NH2→CO2+ H2O
②工況
污水處理量：42m3/h
羅茨風機風量：88.6 m3/min
回流比:r=1:5
曝氣池底部布置有高充氧效率的軟管,經曝氣后,池中溶解氧含量>3mg/l,能充分滿足硝化段好氧細菌對溶解氧的要求。本工藝的反硝化細菌、硝化細菌對溫度的要求高于一般細菌，屬中溫菌，在31--36℃范圍內，細菌表現出較強的活性，各項污染物出水濃度均能達標（其它條件正常情況下）。超過這一溫度范圍，出水水質惡化，細菌由生化膜上脫落死亡，水質發黑且嚴重超標。工廠采用蒸氣及熱空氣兩種方法確保31-36℃的溫度范圍。曝氣池中的PH值由純堿來調節，工藝設計時，前置反硝化段生成部分堿供硝化段消耗，純堿投加在硝化段進口底部，隨著池內污水的湍流，池內PH值得以很好地調節，保證了微生物生存所需的酸堿度，純堿投加量視池中PH值而定。微生物生長、繁殖條件除溫度、PH值外，還必須有營養物質磷元素，工廠用投加NaH2PO4的方法來補充污水中磷元素的不足，磷的投加量不宜過大，否則導致池內微生物瘋長、脫落，造成池內污泥量過多，增加風機負荷，浪費動力消耗。經測算，磷的投加量為15Kg/日，每天24小時均勻投加。從每天池底排泥情況看，剩余污泥量尚可。
③處理效果
污水處理投運幾年來，設施（備）運行較為穩定，A--O工藝運行正常。幾年來，各類污染物處理率逐年好轉，出水達標由穩定三級逐步向穩定二級過渡，目前部分指標已達一級標準。99年上半年，部分指標達到或優于二級綜合排放標準，見表（2）。處理后的達標污水部分回用熄焦，部分排入城市污水管網，出水標準執行污水綜合排放標準GB8978-1996表四。
（3）后處理
曝氣池出水送Ⅲ級氣浮設備進一步作除色、除氰處理，以達到更好的排放水質。
（4）污泥處理
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級氣浮的浮渣、氣浮槽底沉積的焦油以及曝氣池所排剩余污泥，都匯集于污泥貯槽，再用液下泵送至污泥濃縮池，在污泥濃縮池里，污泥靠重力沉降自然分 層，污泥濃縮2~3天后，撇出上層液體，將含水量99%的污泥排至污泥干化場（144m2）。在干化場內，一部分水分通過過濾層滲入底部滲管內匯集于窨井中，再與污泥濃縮池撇出的上層液體一起回到集水井中；一部分水分在晾曬過程中自然蒸發。失去水分的污泥稱為干污泥。干污泥的處理是運至工廠的煤場配煤焚燒。干污泥年產量約為5噸。
（5）污水處理工藝流程示意圖
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三、經驗教訓和存在問題
酚氰廢水是焦化行業較難處理的 一種廢水，對此，國內外研究、探索出了多種處理方法，但鮮有成功的范例。為此，工廠在廣泛比較的基礎上采用了“A--O生物膜加三級氣浮”的污水處理工藝。從近幾年的運行情況及分析數據看，工廠污水處理運行較為成功。參考《焦化環保簡報》95.3，工廠正常生產情況下，污水處理出水中各項指標處理率及排放濃度均優于國內同行業廠家的污水處理。因此，就工廠的情況，本人認為，處理好焦化污水可以從以下幾點著手：
（1）要從源頭抓起，有效控制污染源的質和量，確保其穩定有序地排放。
（2）強化生產過程控制，積極提倡清潔生產，減輕末端治理的負擔。在生產過程中要嚴格執行各項管理制度，制止“三違”現象，避免高濃度重污染的非正常污水排入污水處理。
（3）重視預處理，降低污水中各污染物濃度，以免對生化曝氣池產生沖擊，確保生化處理正常運行。
（4）大力挖潛，降低出水各項指標，減少浪費和成本消耗；從現有工藝入手，向管理要效益。目前，工廠污水處理成本僅為2.6元/噸廢水。
焦化廠A--O生物膜加三級氣浮的污水處理工藝運行得較為成功，各項出水指標完全達到或優于市環保局規定的污水綜合排放標準GB8978-1996表四中三級標準。
如何進一步出水中氨氮含量、穩定出水水質，仍然是工廠污水處理今后一段時期內的主要任務。
附99年1～6月份工廠污水處理月平均數據統計 （表2）
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