攀鋼焦化廢水處理系統優化運行改造

潘 敏

(攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司煤化工廠,四川攀枝花 617022)

攀鋼焦化廢水處理系統優化運行改造

潘 敏

(攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司煤化工廠,四川攀枝花 617022)

分析了攀鋼焦化廢水處理系統中存在的問題,提出了在調節池中增加攪拌器、厭氧池和好氧三池改為生物膜反應器、折流區優化和硝化液回流方式優化等改造措施,以達到全面恢復系統的硝化功能、提高系統抗沖擊能力、保持各反應器內生物數量、改善生化出水水質的目的。

焦化廢水處理 改造 硝化 出水水質

1 引言

攀鋼煤化工廠焦化廢水處理系統經二十多年的不斷完善,先后建成了包括:生物脫酚、25 m3溶劑脫酚、酚水站、浮選除油系統、延時曝氣裝置、80 m3溶劑脫酚等污水處理設施,形成了包括污水收集、預處理、兩段活性污泥生化處理及處理后廢水回用的系統。隨著國家環保事業的不斷發展,環境保護法規和要求的不斷完善,對污水排放污染物控制標準更加嚴格。焦化污水中所含有的大量難降解有機物、NH3-N等物質,難以靠普通活性污泥處理工藝去除,污水處理系統處理后的廢水,其所含的NH3-N、COD等物質難以達到《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456-92)的一級排放標準。

為此,攀鋼煤化工廠焦化廢水處理系統改造工程于2005年12月開工建設,2006年4月30日建設完成并開始進水,設計處理規模為150 m3/h,系統采用硝化-反硝化工藝,并加入HSB菌群進行生物強化,生化處理出水通過混凝和過濾作為深度處理,設計處理出水達到國家一級排放標準。

2 工藝介紹

蒸氨廢水經除油機混凝、氣浮去除輕油后進入調節隔油池,在調節隔油池通過重力沉降后上清液溢流到調節池,在調節池中完成廢水均化后自流進厭氧池。經厭氧池酸化水解后的廢水底部折流至缺氧池,完成兼氧后的廢水經折流沉淀區固液分離后,污泥回到缺氧池由攪拌機混合成懸浮狀態,上清液依次流入好氧Ⅰ池、好氧Ⅱ池和好氧Ⅲ池;廢水中的有機物在好氧Ⅰ池中通過碳化菌在有氧的條件下得到降解;在好氧Ⅱ池、好氧Ⅲ池中進行亞硝化和硝化,好氧Ⅱ池和好氧Ⅲ池部分上清液用硝化液回流泵送回缺氧池進行反硝化生物脫氮,生化處理后的廢水完成了COD、酚、氰的去除,進入沉淀池進一步泥水分離后送往煉焦熄焦,工藝流程圖如圖1所示。

圖1 攀鋼焦化廢水處理工藝流程圖

3 系統存在的問題及原因分析

攀鋼焦化廢水處理系統經過近兩年的調試,出水效果一直不理想,反硝化生物脫氮也沒有連續運行起來,系統對氨氮的處理效果不穩定,以下是改造前的一些生化出水水質監測數據和進水量(見表1)。

表1 改造前生化處理量和出水水質

3.1 調節池水質均化作用不明顯,進水不均勻

蒸氨廢水經渦凹氣浮裝置預處理除油后進入調節隔油池再溢流到調節水池,設置調節水池的目的是完成廢水均化作用,即達到對連續十個小時以上的進水進行水質水量的均合。由于焦化廢水波動較大,生化系統長期穩定運行需要全過程高效控制,但是現有調節池內沒有安裝任何攪拌設備,廢水從調節隔油池溢流到調節池后成自然混合狀態,混合效果不好,導致進入厭氧池的水質相對不穩定。

厭氧單池池寬9.125 m,調節池自流來水從一點進入,進水不均勻,與厭氧池微生物混合不完全,影響生物厭氧反應以及后續反硝化。

3.2 微生物固定性差,生化系統運行不穩定

攀鋼焦化廢水處理系統在生化池加入活性炭作為生物填料,以固定各單元所合適生長微生物,以達到各單元微生物不發生大量遷移,生化處理過程中形成5個獨立的反應單元,使微生物實現種群的分離,馴化出與該環境相適應的微生物群落,使得運行更加穩定。但是生化池內沒有固定填料可供微生物附著生長,靠活性炭作為載體固定微生物是不夠的,活性炭在曝氣和攪拌過程中,存在活性炭顆粒變小即活性炭粉化的問題,隨著活性炭顆粒變小,必然出現混合液在生化池內流動的過程中活性炭夾帶微生物流失的情況。

微生物流失現象一旦出現,首先流失的就是第三段好氧池的硝化菌。硝化菌作為一種自養菌,對于環境要求(pH與溶解氧等)具有一般碳氧化菌不同的特性,硝化菌流失后由于其世代周期長,要生長培養起來需要一個較長的時間,最終結果就是導致系統硝化作用逐漸減弱,氨氮處理效果變差,除非減小處理量或者停止進水重新培養細菌,圖2所示為出水氨氮數據。

圖2 生化出水氨氮含量

原有設計反應區與折流沉淀區只有一個寬度100 mm通道供混合液上行和污泥回流下行,流速增大,必然湍動劇烈,泥水分離效果差,導致微生物從折流區流失嚴重,如圖2所示。出水氨氮含量波動很大,說明系統對氨氮的處理效果不穩定,啟動硝化液回流的同時,硝化菌隨即被帶到前端缺氧池。而缺氧池內微生物被推流到好氧池,整個生化系統內微生物沒有獨立生長的條件,微生物沒有實現種群的分離,生化系統運行不穩定。

3.3 缺氧、厭氧池停留時間不合理

厭氧池停留時間過長,氧化還原電位過低,反應將越過水解酸化階段,進入產甲烷化階段而消耗大量易降解有機物,出水的可生化性反而將降低,同時缺氧池停留時間不夠。

現在硝化回流工藝是將好氧Ⅱ池或者好氧Ⅲ池折流區的硝化混合液用泵打入缺氧池。缺氧池的容積是2000 m3,設計二生化污水處理量為150 m3/h,硝化混合液的流量為300 m3/h,則缺氧池反硝化反應的時間不到5個小時,時間太短,反硝化反應不能充分進行。如表2所示,從厭氧進水至缺氧出水,經過缺氧后COD降解效果不明顯,缺氧段反硝化生物脫氮的效果受到影響。

表2 缺氧反應前后廢水COD對比表

由于工藝原因導致前端厭氧、缺氧池微生物作用沒有充分發揮,進入好氧池的廢水COD負荷過高,微生物不能完全氧化分解,且抑制硝化反應,最終導致出水COD含量較高。

3.4 出水不均勻

缺氧池單池池寬達9.125 m,沒有出水堰,單點出水難以避免短流,影響折流區沉降效果,不利于折流區泥水分離。

好氧池寬達8.75 m,硝化液回流從折流區單側進水,水量較大,運行時對折流區混合液局部造成較大吸力,導致好氧池出水不均勻,嚴重影響沉淀區效果,進而影響好氧反應池。

3.5 其它

3.5.1 好氧池溶解氧調節難度大

二生化曝氣池提供曝氣的離心風機出口管沒有放散管,一旦生化系統運行不正常的時候只需要很小的曝氣量,沒有放散口風量很難調節,強行調整風機設置會對風機造成損害,如果為了風機的正常運行而保持較高的風量,則好氧池菌膠團容易被打散,好氧池生物狀況會惡化。

3.5.2 加堿不均勻

好氧池堿液加入方式為單點加入,這樣加堿位置太集中,而且直接使用濃度為30%的高濃度強堿,對局部沖擊大,不利于實現碳化菌和硝化菌優勢生長。

4 改造措施

4.1 調節池以及進水方式改造

在調節池增設二臺潛水攪拌器,通過攪拌充分發揮調節池的水質水量均化作用,以穩定進水水質。

厭氧池進水增加布水器,通過增加簡易布水裝置,硝化液和進水在布水器得到混合后,從各分支管進入池底,布水均勻性和混合、反應效果會得到很大改善,改造如圖3所示。

圖3 厭氧池增加布水器改造示意圖

4.2 厭氧池、好氧池三池的優化改造

在厭氧池增加部分彈性立體填料組成下污泥床與上生物膜相結合的復合反應器,在第三級好氧池增加部分組合填料形成生物膜反應器,強化硝化反應,提高系統的抗沖擊能力,改造后如圖4所示。

圖4 厭氧池、缺氧池折流區改造示意圖

高效生物膜反應器利用高比表面積的載體供微生物附著生長形成生物膜,在單位體積內有很大的生物膜量,使得反應器具有較高的容積負荷。與傳統活性污泥相比,高效生物膜反應器優點表現在:微生物相多樣化,使得世代期較長的微生物得以增殖和維持,使其得到有效馴化誘導,特別有利于難降解有機物和氨氮的降解;單位容積負荷高,凈化能力強,微生物附著生長,耐沖擊,抗毒性強。

4.3 折流區的優化

缺氧反應池與好氧池折流沉淀區改造。一是在折流擋墻穿孔導水,二是在沉淀區加裝部分斜板,改造如圖4所示。改動后,泥水混合液從較大面積穿孔中進入到沉淀區,通過斜板強化分離后,一部分活性較高的絮狀活性污泥從下部下行回流到反應區,提高反應區活性污泥濃度。由于此沉淀區較小,流速較快,大量污泥仍會流出,不會造成反應區的污泥積累與污泥老化。

同時,為保證各生化段出水的均勻性,在缺氧池折流區增加出水堰,好氧二、三池折流區增加集水堰,硝化液回流系統啟動后通過集水堰出水進行上清液回流,能充分發揮斜板作用,保證好氧反應區的污泥濃度。

4.4 硝化液回流管道改造

厭氧池、缺氧池的穩定運行,是生化系統良好運行的關鍵。首先,反硝化過程對廢水中一些難生物降解的有機物,特別是多環芳烴有開環作用,使其變得易于生物降解;其次,反硝化過程中♂中的氧能使有機物氧化分解,剩余的有機物進入好氧段進一步降解,這樣減輕了好氧段有機物的處理負荷,使好氧段的活性污泥以硝化菌為主體,NH3-N氧化為NO3-N的轉化率提高。

為充分發揮厭氧池和缺氧池功能,改造將硝化液回流管增加支管到厭氧池的布水器與進水充分混合,這樣一方面降低了厭氧氧化電位,另一方面提高了缺氧反硝化效果,同時保留原有回流管路,可根據實際運行情況靈活調整。

4.5 堿液管道、消泡水管道改造

將現有加堿管道改在好氧一、二折流沉淀出水處多支管均勻投藥,并且在每個好氧池進水處消泡管道上增加支管消泡。這樣改造后堿液將沿著二級及三級好氧池入口邊多點均勻加入,在入水、消泡水和曝氣作用下迅速稀釋混合均勻,避免局部沖擊,通過pH條件的變化使得第一好氧池以碳氧化為主,硝化菌在第二和第三級池中占優勢。

5 操作調整

嚴格控制蒸氨廢水水質,一旦原水水質超標即減小進水量或者加大稀釋水比例,以保證調節池內水質滿足表3要求。

表3 調節池內水質控制指標

系統進水后當氨氮去除率達到50%時硝化液連續回流,硝化液從好氧三池折流區回流至厭氧池布水器內,保持與進水回流比為2∶1,系統進水后開啟調節池攪拌器且連續運行。

6 改造后的效果

從系統改造完成自2008年4月22日進水以來,通過一段時間的運行表明,通過上述改造,達到了以下效果:

(1)進水水質穩定且厭氧池進水均勻;

(2)微生物固定效果好,各段生化池內微生物獨立生長并能夠保持較高的生物活性;

(3)折流區泥水分離效果好,出水清澈,避免了生物的流失現象;

表4 反硝化前后廢水COD對比表

表5 反硝化后廢水NO-3對比表

圖5 好氧三池氨氮含量

(5)硝化段能夠維持較多的硝化細菌,且保持很高的活性,從五月份所監測的數據來看,硝化段氨氮處理效果好,好氧三池出水氨氮含量達到了國家一級標準15 mg/l以下;

(6)生化系統運行穩定,系統處理量逐步提高且出水效果較為理想,但是由于焦化廢水中一些難生化的有機物質存在,出水COD含量還未達到國家一級標準,但能維持在二級標準150 mg/l以內,出水水質如表6所示。

表6 改造后生化出水水質

7 結論

(1)通過本次改造后,攀鋼焦化廢水處理系統存在的工藝問題得到解決,為整個攀鋼焦化廢水處理系統的進一步深化和完善奠定了堅實的基礎;

(2)生化系統的各個工序更加趨于合理化,提高了系統的處理效果以及穩定性,且帶來了巨大的環保效益以及不可估量的社會效益;

(3)改造后生化出水COD含量還未達到一級標準,系統還存在排泥困難、折流區斜管可能存在堵塞等問題尚待解決。

OPTIMAL OPERATION AND TRANSFOR MATION OFWASTE WATER TREAT MENT SYSTE MAT PANSTEEL COKE PLANT

PanMin

(Panzhihua Iron and Steel Group,Panzhihua Steel and Vanadium Co.,Ltd.Coal Chemical Plant,Panzhihua,Sichuan 617022,China)

Analysised the problems of Panzhihua Iron and Steel coking Wastewater-disposal system.Proposed a series of reform measures,increasing mixer to Conditioning tank,change Anaerobic tank and aerobic tank to biofilm reactor,to optimize the baffle zone,reflux Nitrification liquid and so on,so that to achieve full restoration of the Nitrification function system,to improve the ability of system's impact-resistant,to maintain the biomass of the reactor,to improve the water quality of the biochemical giving water.

coking wastewater treatment,reform,nitrification,water quality

2010-03-10

潘敏,女,工程師。