高效穩(wěn)定的焦化廢水處理技術(shù)
軍工資源網(wǎng) 2022年11月07日一、研究背景及問(wèn)題
焦化廢水是焦化廠生產(chǎn)焦炭、煤氣、焦油以及焦化產(chǎn)品的過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，其成分復(fù)雜，含有大量難降解的、危害水生生物和人體的劇毒物質(zhì)及致癌物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖有很強(qiáng)的抑制作用，可生化性差，但COD濃度很高，通常可高達(dá)4000mg/L以上，達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)為80mg/L以下，焦化廢水的處理具有很高的難度。
我國(guó)有數(shù)百家焦化廠和煤氣廠的焦化廢水處理幾乎全部采用傳統(tǒng)活性污泥法，沒(méi)有完善的去除COD及脫氮脫氰裝置，大部分企業(yè)不能達(dá)標(biāo)，存在生化處理段效率低、耐沖擊能力差、運(yùn)行不穩(wěn)定及運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題，亟需新型焦化廢水處理技術(shù)及核心裝備。
二、解決問(wèn)題的思路與技術(shù)方案
針對(duì)上述問(wèn)題，和裝備。
1、強(qiáng)化生物脫碳脫氮處理技術(shù)研究
焦化廢水組分復(fù)雜、污染物濃度高，含大量的雜環(huán)及多環(huán)芳香族化合物等難降解有機(jī)物，是典型的難降解工業(yè)有機(jī)廢水。生化段處理工藝中，國(guó)內(nèi)外普遍采用活性污泥法處理焦化廢水。這些工藝主要以去除COD、NH3-N為主，但焦化廢水含有有毒物質(zhì)，系統(tǒng)受水質(zhì)沖擊，硝化系統(tǒng)不能有效建立，影響氨氮的去除。
針對(duì)上述問(wèn)題，開(kāi)展了改進(jìn)型兩級(jí)AO處理—泥膜復(fù)合技術(shù)，將傳統(tǒng)的AO工藝與新型的MBBR工藝耦合，通過(guò)投加填料提高池體中的微生物數(shù)量，構(gòu)建生物膜，顯著提高了生化反應(yīng)階段的抗沖擊負(fù)荷能力。同時(shí)開(kāi)展了高級(jí)氧化（AOP）內(nèi)碳源破解技術(shù)研究工作，通過(guò)高級(jí)氧化技術(shù)將焦化廢水中的長(zhǎng)鏈或多環(huán)有機(jī)物斷鏈，變成小分子有機(jī)物物質(zhì)，讓微生物更容易吸收利用，降低了二級(jí)反硝化池的外加碳源投加量，大幅節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。
2、同步脫碳脫氰技術(shù)研究及裝備開(kāi)發(fā)
目前各企業(yè)焦化廢水經(jīng)過(guò)生化處理后，COD在150~300mg/L，氰化物在8~10mg/L，遠(yuǎn)達(dá)不到80mg/L和0.2mg/L的排放限值，必須經(jīng)過(guò)深度處理才能達(dá)標(biāo)排放。深度處理段開(kāi)展了Fenton氧化、臭氧催化氧化等技術(shù)研究，形成了包含F(xiàn)enton流化床反應(yīng)器、高效多級(jí)臭氧催化氧化反應(yīng)器等成套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)生化尾水COD、氰化物的高效穩(wěn)定去除，達(dá)到COD≤80mg/L，CN≤0.2mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)限值。
更進(jìn)一步地，利用臭氧催化氧化技術(shù)可將COD控制在40mg/L，結(jié)合膜分離、蒸發(fā)結(jié)晶等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)焦化廢水的零排放。
3、專項(xiàng)菌劑研發(fā)
為解決焦化廢水處理系統(tǒng)條數(shù)周期長(zhǎng)及穩(wěn)定受水質(zhì)水量沖擊時(shí)出水水質(zhì)，開(kāi)發(fā)了適應(yīng)水質(zhì)環(huán)境的有機(jī)物降解菌和復(fù)合硝化菌。有機(jī)物降解菌可以對(duì)焦化廢水中的COD、酚類、萘、吡啶、硫氰化物具有良好的降解效果。復(fù)合硝化菌最終不僅可應(yīng)用于焦化廢水、石化廢水等工業(yè)難降解廢水處理，也可用于市政廢水處理，具有廣闊的應(yīng)用前景。
最終形成了高效穩(wěn)定的焦化廢水處理工藝，可根據(jù)客戶不同需求提供定制化工藝組合。
三、主要?jiǎng)?chuàng)新性成果
1、首創(chuàng)了MBBR與活性污泥相結(jié)合的泥膜復(fù)合技術(shù)，污泥濃度高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。
2、獨(dú)創(chuàng)“AOP內(nèi)源破解”技術(shù)，降低脫氮反應(yīng)外加碳源添加量50%以上。
3、獨(dú)創(chuàng)“Fenton流化床一體化成套設(shè)備”，抗沖擊負(fù)荷，較傳統(tǒng)技術(shù)可降低藥劑費(fèi)用30%、產(chǎn)泥量降低40%，同步去除氰化物。
4、研發(fā)有機(jī)物降解菌和復(fù)合硝化菌專項(xiàng)菌劑。
四、應(yīng)用情況與效果
1、泥膜復(fù)合技術(shù)
該項(xiàng)技術(shù)重慶鋼鐵焦化廢水處理站應(yīng)用實(shí)施過(guò)程中，未改造的傳統(tǒng)活性污泥法反應(yīng)池在經(jīng)受水質(zhì)沖擊（氨氮超1000mg/L，氰化物20mg/L）后，反應(yīng)池發(fā)生了嚴(yán)重的污泥膨脹現(xiàn)象，大量微生物死亡，整個(gè)處理系統(tǒng)癱瘓，必須重新培養(yǎng)微生物。
與之相比經(jīng)過(guò)改造后的泥膜復(fù)合生化系統(tǒng)保持穩(wěn)定高效運(yùn)行，COD、氨氮、氰化物等核心控制指標(biāo)均能滿足處理需求，無(wú)明顯的污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生。
（從左至右分別為：相同進(jìn)水條件下的活性污泥法運(yùn)行情況，泥膜復(fù)合技術(shù)運(yùn)行情況）
2、AOP內(nèi)源破解技術(shù)
AOP內(nèi)源破解將生化出水中微生物不能降解的大分子有機(jī)物破解為小分子有機(jī)物，而又不能直接礦化為CO2，AOP內(nèi)源破解出水進(jìn)入后置反硝化膜生物反應(yīng)器，小分子有機(jī)物作為后置反硝化的碳源，彌補(bǔ)反硝化對(duì)碳源的需求。同時(shí)要嚴(yán)格把控AOP內(nèi)源破解的氧化程度，既要降低AOP的運(yùn)行費(fèi)用，又要滿足后置反硝化所需碳源，以使AOP內(nèi)源破解—高效膜生物反應(yīng)器耦合系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最低。
經(jīng)AOP內(nèi)源破解，B/C值提高至＞0.3，后置反硝化外加碳源比理論外加碳源減少30%~50%。
3、Fenton流化床一體化成套設(shè)備
焦化廢水生化處理段出水水質(zhì)難以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，必須進(jìn)行物化深度處理。目前比較通用的技術(shù)是活性炭吸附，而活性炭成本較高，使得焦化廢水處理成本大幅增加。而后市場(chǎng)又出現(xiàn)了高級(jí)氧化技術(shù)如Fenton氧化技術(shù)。Fenton技術(shù)是亞鐵離子（Fe2+）同雙氧水（H2O2）反應(yīng)生成羥基自由基（HO?）具有很強(qiáng)的氧化能力，能夠無(wú)選擇的氧化廢水中大多數(shù)有機(jī)物，被用來(lái)處理許多難降解廢水。傳統(tǒng)Fenton氧化技術(shù)存在催化劑的分離和反復(fù)使用是有待解決的難題，而且溶入的鐵離子會(huì)造成水中色度的增加，且反應(yīng)后重新調(diào)解pH值，不僅增加了成本，還會(huì)生成大量含鐵污泥。
針對(duì)均相Fenton技術(shù)的缺陷，本技術(shù)將Fe3+負(fù)載在催化劑載體上構(gòu)造了Fenton流化床，避免上上述缺陷。同時(shí)集成化、設(shè)備化的反應(yīng)裝置控制更加智能，加藥量可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)水量適時(shí)調(diào)整，并且保證出水COD≤40mg/L，COD去除率比傳統(tǒng)Fenton工藝提高約20%，藥劑費(fèi)用降低20.6%，產(chǎn)泥量減少42.4%。
4、高效有機(jī)物降解菌及復(fù)合硝化菌
目前市場(chǎng)上針對(duì)焦化廢水的有機(jī)物降解菌劑尚屬空白，中冶賽迪經(jīng)多年研究馴化，已開(kāi)發(fā)了針對(duì)焦化廢水中的萘、苯酚、SCN-等7種有毒有害物質(zhì)物質(zhì)的特性降解菌，可適應(yīng)焦化廢水的惡劣環(huán)境，快速構(gòu)建穩(wěn)定的微生物環(huán)境。以重鋼焦化廠廢水處理站應(yīng)用情況為例，其焦化廢水未加稀釋水，COD可高達(dá)4000mg/L，經(jīng)有機(jī)物降解菌處理后，COD可穩(wěn)定在300~400mg/L，去除率超90%以上。
針對(duì)現(xiàn)有焦化廢水生化處理過(guò)程中氨氮去除效果差的問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)了復(fù)配硝化菌。同樣以重鋼焦化廠廢水處理站應(yīng)用情況為例，投加復(fù)配硝化菌后，在短短9天時(shí)間內(nèi)硝化菌濃度快速增殖到穩(wěn)定運(yùn)行所需，大大縮短該項(xiàng)目的啟動(dòng)周期。硝化菌的存在也快速提升了新系統(tǒng)的抗沖擊能力，在進(jìn)水氨氮濃度80.7mg/L的不利條件下，出水氨氮穩(wěn)定小于1mg/L，具有很強(qiáng)的氨氮降解能力。
同時(shí)，該復(fù)合硝化菌不僅可以用于焦化、石化、煤化工等工業(yè)難降解廢水處理，也可用于市政污水處理，或湖泊、河道等自然水體治理修復(fù)過(guò)程中，適用范圍廣，效果良好。
信息來(lái)源：中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司