焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)是(shi)在(zai)原煤(mei)(mei)(mei)高溫干餾、煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)凈化(hua)(hua)和化(hua)(hua)工(gong)(gong)產品精制過(guo)程中(zhong)產生的(de)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)，其主(zhu)要來(lai)源于：（1）剩(sheng)余氨(an)水(shui)，它是(shi)在(zai)煤(mei)(mei)(mei)干餾及煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)冷卻中(zhong)產生出來(lai)的(de)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)，其水(shui)量(liang)(liang)占焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)總量(liang)(liang)的(de)1/2 以上，是(shi)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)的(de)主(zhu)要來(lai)源；(2)在(zai)煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)凈化(hua)(hua)過(guo)程中(zhong)產生的(de)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)(如蒸氨(an)廢(fei)(fei)(fei)水(shui))。焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)是(shi)含(han)有(you)(you)大量(liang)(liang)難降解有(you)(you)機(ji)污(wu)(wu)染(ran)物的(de)工(gong)(gong)業廢(fei)(fei)(fei)水(shui)，其成(cheng)分復雜，含(han)有(you)(you)大量(liang)(liang)的(de)酚(fen)、氰、苯、氨(an)氮等(deng)有(you)(you)毒有(you)(you)害物質，超標排(pai)放的(de)焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)會對(dui)環境(jing)造成(cheng)嚴(yan)重污(wu)(wu)染(ran)。唐山佳華煤(mei)(mei)(mei)化(hua)(hua)工(gong)(gong)有(you)(you)限公(gong)司(si)(佳華公(gong)司(si))采(cai)用傳統的(de)A-A/O活性污(wu)(wu)泥(ni)工(gong)(gong)藝(yi)，處(chu)理焦(jiao)(jiao)化(hua)(hua)廢(fei)(fei)(fei)水(shui)，效(xiao)果較為顯(xian)著(zhu)。

1 水質與A-A/O工(gong)藝(yi)處理

1.1 焦化廢水(shui)水(shui)質(zhi)

 目前，佳華公司的廢水主要包括(kuo)煤氣(qi)冷凝(ning)水和蒸氨產生的廢水等，其污(wu)染物(wu)濃度很高(gao)，具體指標見附(fu)表。

附表(biao)  焦化廢水(shui)水(shui)質指標

1.2 A-A/O工藝原理(li)

污水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)氮(dan)(dan)主要(yao)以有機(ji)氮(dan)(dan)或(huo)氨氮(dan)(dan)形式存在。有機(ji)氮(dan)(dan)可通過(guo)細菌(jun)分解(jie)和水(shui)解(jie)轉化(hua)(hua)成(cheng)氨氮(dan)(dan)。生(sheng)物脫氮(dan)(dan)的(de)基本原(yuan)理是先通過(guo)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)將氨氮(dan)(dan)氧化(hua)(hua)成(cheng)硝(xiao)(xiao)酸(suan)氮(dan)(dan)(NO3-N)，再通過(guo)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)將硝(xiao)(xiao)酸(suan)氮(dan)(dan)還原(yuan)成(cheng)N2從(cong)水(shui)中(zhong)(zhong)逸出(chu)。其中(zhong)(zhong)，生(sheng)物硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)作(zuo)用包括(kuo)2 個步驟：（1）通過(guo)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)菌(jun)的(de)作(zuo)用將氨氮(dan)(dan)氧化(hua)(hua)為亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)氮(dan)(dan)(NO2-N)；（2）通過(guo)硝(xiao)(xiao)酸(suan)菌(jun)的(de)作(zuo)用將亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)氮(dan)(dan)進(jin)一(yi)步氧化(hua)(hua)為硝(xiao)(xiao)酸(suan)氮(dan)(dan)，反(fan)應式為：

式(shi)中，C5H7O2N為亞(ya)硝酸(suan)細菌和硝酸(suan)細菌的細胞(bao)。

如(ru)果不考慮硝化過程中硝化細菌(jun)的(de)增殖，可用(yong)下式表示硝化過程：

由(you)上(shang)述反應式計算可知，將1 g氨氮氧化(hua)為(wei)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)氮需4.57 g氧，并(bing)消耗7.14 g堿度(du)（以(yi)CaCO3計）。此(ci)外，硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)過程產生酸(suan)度(du)，對于堿度(du)低和(he)氨氮濃度(du)高(gao)的(de)廢(fei)水必須外加堿以(yi)維持硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)作(zuo)用所適宜的(de)pH值。硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)作(zuo)用的(de)最佳pH值為(wei)7.5～8.0。

生物反(fan)硝(xiao)化(hua)作用是指反(fan)硝(xiao)化(hua)細(xi)(xi)菌以有(you)機碳為碳源，將硝(xiao)酸氮(dan)還原為N2而逸入空氣中。反(fan)硝(xiao)化(hua)細(xi)(xi)菌是兼性異養菌，反(fan)應式為：

由上(shang)(shang)述反(fan)(fan)應(ying)式(shi)計(ji)(ji)算(suan)可知，每(mei)還(huan)原(yuan)1 g硝(xiao)(xiao)酸(suan)氮可提供374 g堿(jian)度（以CaCO3計(ji)(ji)）。此外，欲去除(chu)4 個(ge)(ge)硝(xiao)(xiao)酸(suan)氮必須(xu)提供5 個(ge)(ge)有機(ji)(ji)碳(tan)。1 個(ge)(ge)碳(tan)氧(yang)化(hua)成CO2需2 個(ge)(ge)氧(yang)，5 個(ge)(ge)碳(tan)折算(suan)成BOD 值(zhi)為(wei)160（32×5=160），因此，理論(lun)上(shang)(shang)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)池的(de)BOD/TN必須(xu)＞2.86（[ 32×5）/（14×4）=2.86]，這(zhe)樣才能滿足反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)細菌對碳(tan)源(yuan)的(de)需要。反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)在缺氧(yang)條件下進行，其適(shi)宜的(de)pH值(zhi)為(wei)中(zhong)性或微堿(jian)性。如果(guo)污(wu)水中(zhong)的(de)有機(ji)(ji)物(wu)(wu)可用于反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)，則不(bu)需另加(jia)(jia)(jia)有機(ji)(ji)物(wu)(wu)，如果(guo)不(bu)具備(bei)這(zhe)種條件，需另投(tou)加(jia)(jia)(jia)有機(ji)(ji)物(wu)(wu)，一般會投(tou)加(jia)(jia)(jia)甲醇(chun)，此時反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)式(shi)為(wei):

工(gong)藝(yi)由三段(duan)生(sheng)物(wu)處(chu)理裝置(zhi)組成，根據微生(sheng)物(wu)存在(zai)形式不(bu)同，A-A/O 工(gong)藝(yi)又包括活性污泥法和生(sheng)物(wu)膜法。該工(gong)藝(yi)將(jiang)預處(chu)理的(de)(de)廢水依次(ci)經過厭(yan)氧、缺(que)氧和好(hao)氧三段(duan)處(chu)理，其特(te)點在(zai)于在(zai)一般(ban)缺(que)氧/好(hao)氧工(gong)藝(yi)（A/O）的(de)(de)基礎(chu)上增加厭(yan)氧段(duan)。厭(yan)氧段(duan)能較好(hao)地對污水水解酸化(hua)(hua)，以提(ti)(ti)高缺(que)氧/好(hao)氧的(de)(de)處(chu)理效率(水解酸化(hua)(hua)促使焦化(hua)(hua)廢水可(ke)生(sheng)化(hua)(hua)性提(ti)(ti)高)。目前，該工(gong)藝(yi)是國內較先進的(de)(de)處(chu)理焦化(hua)(hua)廢水的(de)(de)生(sheng)物(wu)脫(tuo)氮(dan)工(gong)藝(yi)。

2 調試運行(xing)及影響因素

2.1 調(diao)試運(yun)行

2.1.1厭氧池污泥的馴化

厭氧池的(de)主要(yao)作用是將高濃度(du)蒸氨廢(fei)水中的(de)復雜鏈式環(huan)狀(zhuang)化合物(wu)水解(jie)進行開(kai)環(huan)，變成相對簡(jian)單的(de)環(huan)狀(zhuang)化合物(wu)以(yi)利(li)于后續生(sheng)(sheng)化反應，并在開(kai)環(huan)過程中產(chan)生(sheng)(sheng)一定量的(de)有機(ji)酸、甲烷氣。理想狀(zhuang)態的(de)厭氧池表面應有一層白色生(sheng)(sheng)物(wu)膜，且(qie)出水的(de)pH值(zhi)略低于進水的(de)pH值(zhi)，而佳華公(gong)司(si)的(de)厭氧池還(huan)未達到(dao)理想情況。

2.1.2缺氧池、好氧池污泥(ni)的(de)馴化與控制

缺(que)(que)(que)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)和(he)好(hao)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)是(shi)互為作(zuo)用的(de)(de)，好(hao)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)硝化(hua)(hua)反應會(hui)直接影響(xiang)到(dao)缺(que)(que)(que)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)反硝化(hua)(hua)作(zuo)用，從(cong)而(er)達到(dao)大量(liang)(liang)(liang)(liang)去除廢水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)氨氮的(de)(de)目的(de)(de)。缺(que)(que)(que)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)最重要的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)指(zhi)標是(shi)pH 值(zhi)，只要池(chi)(chi)(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)pH 值(zhi)嚴格(ge)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)在(zai)7～8 之間，并隨污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)增長逐漸加(jia)大曝氣量(liang)(liang)(liang)(liang)，使DO保(bao)持在(zai)3～5 mg/L，就(jiu)(jiu)能(neng)很好(hao)的(de)(de)去除氨氮。上清液回(hui)(hui)流比也(ye)是(shi)一(yi)個較重要的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)手段(duan)，缺(que)(que)(que)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)回(hui)(hui)流比控(kong)(kong)(kong)制(zhi)在(zai)5 倍于進(jin)系(xi)(xi)統(tong)(tong)原水(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)(liang)是(shi)可以(yi)達到(dao)理(li)想(xiang)(xiang)效果(guo)而(er)且比較經(jing)濟的(de)(de)。好(hao)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)是(shi)整(zheng)個生(sheng)化(hua)(hua)處理(li)的(de)(de)核(he)心，一(yi)般情況下焦化(hua)(hua)廢水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)缺(que)(que)(que)少(shao)碳(tan)源(yuan)，所以(yi)無需(xu)向好(hao)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)投加(jia)葡萄糖作(zuo)為微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)(de)補(bu)充(chong)碳(tan)源(yuan)。但磷(lin)是(shi)焦化(hua)(hua)廢水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)較缺(que)(que)(que)少(shao)的(de)(de)，為了給(gei)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)微(wei)生(sheng)物(wu)補(bu)充(chong)營(ying)養，應按照進(jin)水(shui)(shui)濃度、進(jin)水(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)(liang)和(he)公(gong)式BOD5∶N∶P=100∶5∶1計算磷(lin)源(yuan)（采用磷(lin)酸二(er)氫鉀作(zuo)為磷(lin)源(yuan)）用量(liang)(liang)(liang)(liang)。目前，佳化(hua)(hua)公(gong)司每(mei)天都(dou)分析化(hua)(hua)驗二(er)沉池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)磷(lin)含量(liang)(liang)(liang)(liang)，只要磷(lin)含量(liang)(liang)(liang)(liang)＞2 mg/L 就(jiu)(jiu)可以(yi)認為系(xi)(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)營(ying)養充(chong)足。導致(zhi)二(er)沉池(chi)(chi)(chi)中(zhong)(zhong)(zhong)磷(lin)含量(liang)(liang)(liang)(liang)高(gao)的(de)(de)原因主要有磷(lin)投加(jia)過(guo)(guo)多，以(yi)及(ji)系(xi)(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)吸收(shou)營(ying)養能(neng)力(li)不(bu)理(li)想(xiang)(xiang)而(er)需(xu)要被馴(xun)化(hua)(hua)。此外，溶解氧(yang)(yang)是(shi)非(fei)常(chang)重要的(de)(de)一(yi)個控(kong)(kong)(kong)制(zhi)參數，若曝氣過(guo)(guo)高(gao)會(hui)吹散污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)引起污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)上浮，若曝氣過(guo)(guo)低且時(shi)間過(guo)(guo)長，則會(hui)使污(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)窒(zhi)息從(cong)而(er)導致(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)崩潰。

2.2 影響因素

2.2.1溶解氧（DO）

硝化(hua)(hua)菌是異養型(xing)好氧菌，以氧化(hua)(hua)NH3-N 或(huo)NO2-N 來獲得足(zu)夠能量(liang)用(yong)于生長(chang)。故DO 的高(gao)(gao)低(di)直(zhi)接影響硝化(hua)(hua)菌的生長(chang)及活(huo)性。當(dang)DO 升(sheng)高(gao)(gao)時(shi)(shi)，硝化(hua)(hua)速(su)率隨之增加，當(dang)DO＜0.5 mg/L 時(shi)(shi)，硝化(hua)(hua)反(fan)應趨于停止。焦化(hua)(hua)廢水的調試結(jie)果表明(ming)，好氧池DO 應控制為3～5 mg/L。

氧(yang)可(ke)以抑制(zhi)(zhi)一些反(fan)(fan)硝化(hua)細菌合(he)成硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)還原酶，也可(ke)作為(wei)(wei)電子受體，阻礙硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)的還原。因此，氧(yang)的存(cun)在(zai)會抑制(zhi)(zhi)反(fan)(fan)硝化(hua)細菌對(dui)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)的還原，從而影響到(dao)脫氮能否順利進行。只有在(zai)環(huan)境中(zhong)DO 為(wei)(wei)零時(shi)，反(fan)(fan)硝化(hua)速率才達到(dao)最高；隨著DO 的上升，反(fan)(fan)硝化(hua)速率逐(zhu)漸趨于零。測(ce)試(shi)結果表明，懸浮污(wu)泥(ni)反(fan)(fan)硝化(hua)系(xi)統缺氧(yang)區的DO 應控制(zhi)(zhi)為(wei)(wei)0.5 mg/L。

2.2.2溫(wen)度(du)

溫(wen)(wen)度(du)對硝(xiao)化(hua)細(xi)(xi)菌的生(sheng)長(chang)和(he)硝(xiao)化(hua)速率(lv)有較大影響。大多數硝(xiao)化(hua)細(xi)(xi)菌和(he)反硝(xiao)化(hua)細(xi)(xi)菌適宜的生(sheng)長(chang)溫(wen)(wen)度(du)在25～35 ℃之間，＜25 ℃或＞30 ℃時生(sheng)長(chang)會減慢，＜5 ℃后(hou)硝(xiao)化(hua)反應基本停止(zhi)。該系統在冬季(ji)通過適當提高(gao)蒸氨(an)廢(fei)水溫(wen)(wen)度(du)和(he)在缺氧吸(xi)水井加蒸汽(qi)管加熱等(deng)方法來(lai)提高(gao)水溫(wen)(wen)，基本能夠滿足要求(qiu)。

2.2.3 pH值(zhi)

硝化反應最佳pH 值(zhi)為(wei)8.0～8.4，可通過向好氧(yang)池投(tou)加Na2CO3來調節。反硝化反應的最佳pH 值(zhi)為(wei)7～8，當pH＞8.5 時(shi)，缺氧(yang)池內(nei)氣泡明顯減少，反硝化率(lv)降(jiang)低；當pH 值(zhi)＞9.0 時(shi)，氣泡幾乎消失，反硝化率(lv)接近于(yu)0。

由于蒸氨系統(tong)加堿操作不穩定，經常會使生化(hua)系統(tong)進水pH 值有較大波動（5.0～10.0），對硝化(hua)、反硝化(hua)反應影響(xiang)較大。

2.2.4有機物(wu)與氨(an)氮的(de)比值（C/N）

廢水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)有機基(ji)質，(如苯酚類及苯類物質)是(shi)硝(xiao)化和(he)反(fan)硝(xiao)化反(fan)應(ying)(ying)過程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)電子供體，是(shi)微(wei)生物的(de)(de)營養之(zhi)一，它與廢水(shui)中(zhong)(zhong)氮含量的(de)(de)比(bi)值是(shi)反(fan)硝(xiao)化的(de)(de)重要條件，通常(chang)以COD/TKN＞4 的(de)(de)標準來控制進水(shui)水(shui)質。當(dang)廢水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)BOD5/TN＞3時，即可順利(li)進行反(fan)硝(xiao)化反(fan)應(ying)(ying)，達到(dao)(dao)脫氮目的(de)(de)，無(wu)須外(wai)加碳源(yuan)。當(dang)BOD5/TN＜3時，需另加碳源(yuan)以達到(dao)(dao)理想(xiang)的(de)(de)脫氮效果。經過蒸(zheng)氨后(hou)的(de)(de)焦(jiao)化廢水(shui)基(ji)本滿足COD/NH3-N＞6的(de)(de)要求。

2.2.5有毒有害物質的(de)控制

硝化細(xi)菌(jun)生(sheng)長緩(huan)慢（世代時(shi)(shi)間約為31 h），產率低，在系統負荷(he)受沖擊后會恢復緩(huan)慢；硝化細(xi)菌(jun)對有(you)毒物(wu)十分敏感，當有(you)毒有(you)害物(wu)質濃度超(chao)過一(yi)定數量時(shi)(shi)會對硝化細(xi)菌(jun)生(sheng)長產生(sheng)抑制作用。此外，焦化廢水中的(de)揮(hui)發酚、氰(qing)化物(wu)、氨、苯、硫氰(qing)化物(wu)及亞硝酸(suan)氮等濃度控制不當，均(jun)對硝化細(xi)菌(jun)和反硝化細(xi)菌(jun)有(you)抑制或毒害作用。

3 結論

3.1 采(cai)用A-A/O 法處理蒸(zheng)氨后的(de)高濃度廢水，COD、氨氮去除率(lv)分(fen)別達到96%、98%以上。

3.2 A-A/O 法(fa)是目前處理焦化廢(fei)水(shui)較有效的方法(fa)，但該法(fa)抗負荷沖擊能(neng)力(li)較差。因此，不可(ke)忽視(shi)事故調節池在穩定系(xi)統(tong)運行中(zhong)的作用(yong)，應在設計與運行管理中(zhong)予以重(zhong)視(shi)；同時(shi),還應加(jia)強各排水(shui)工序的協調工作，盡可(ke)能(neng)減少系(xi)統(tong)水(shui)質(zhi)的波動(dong)。

參考文獻

 [1]楊平，王彬.生物(wu)法處理焦化(hua)廢水評述[J].化(hua)工(gong)環保，2001，21(3):144-149.

[2]徐(xu)亞同，黃民生.廢(fei)水(shui)生物處理(li)的運行(xing)管(guan)理(li)與異(yi)常對策(ce)[M].北(bei)京：化學工業(ye)出版社，2003.

[3]梁軼.焦化(hua)廢水(shui)生物脫氮[J].節能與(yu)環(huan)保,2001，(3)：39-40.

作(zuo)者簡介：張皓（1984-），男，助(zhu)理工程師，從事煤化工污水(shui)處(chu)理技術工作(zuo)。

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