對A-A-O工藝處理焦化廢水的優化與改進

翟偉光，張成展

（本鋼集團北營焦化廠，遼寧 本溪 117017）

0 引 言

本溪北營鋼鐵（集團）股份有限公司焦化廠三區污水站目前需要接納一區、二區焦化廢水集中處理，水量增大為140 m3/h，超出原設計處理能力；同時因三區污水站建設較早，部分設備和管道出現老化損壞現象，故需進行較大規模的改造。且北營焦化廠蒸氨廢水產生量約140 m3/h，如回用于工業循環水系統和高爐沖渣，每天可節省約3 000 m3的水量。中水回用于工業循環水時對水質要求較高，須在原有污水處理系統的基礎上增加深度處理系統才可滿足工業循環水的需要。綜合評估現有的污水系統，要想實現污水系統穩定達標，需對污水系統進行優化改造。

A-A-O活性污泥處理工藝具有運行費用低、操作簡單等優點，廣泛地應用于焦化廢水處理行業中。同時也具有抗沖擊能力差，運行效果不穩定且受沖擊后恢復時間長等缺點，成為制約保證焦化廢水處理效果長期穩定合格的主要因素，具體體現在以下3個方面。

（1）進入焦化廢水處理系統的原水水質和水量波動較大，原水pH值控制較高且不精確。

（2）生化系統曝氣效果不理想，曝氣頭檢修難度大，好氧消泡系統噴頭易堵塞，對菌膠團的影響較大，堿度穩定控制困難。

（3）后混加藥量不精確，噸水處理成本高，出水指標波動大，濁度超標影響中水系統超濾膜、反滲透膜的穩定運行。

為了解決上述問題，本鋼集團北營焦化廠的研究人員分別對預處理系統、生化系統、后混系統進行優化改造，取得了顯著的成效。

為了實現廢水長期穩定達標并將廢水綜合利用，需要采用零稀釋、零排放的運營模式，以確保水處理系統在零稀釋條件下能連續穩定運行，各項工藝參數和出水指標均達到設計標準要求，該單位運營技術人員在改造過程中結合以前的運營經驗對A-A-O工藝進行了一系列的優化與改進，具體包括預處理工藝的優化與改進、生化系統的優化與改進和后混系統的優化與改進3個方面。

1 預處理工藝的優化與改進

對預處理系統的優化和改進，包括以下4個方面。

（1）新安裝多相混容納米氣浮設備。多相混溶氣浮作為一種新型氣浮設備，能夠更方便、高效地的去除焦化廢水中的油脂類、膠狀物和懸浮固體，同時，結合針對浮渣設置的螺旋輸送起和噴灑消泡裝置，使得進入生化系統的水質得到良好的保障。

（2）氣浮出水進厭氧吸水井加電動調節閥，并將厭氧吸水井液位與電動調節閥實現連鎖，這樣不僅可以讓厭氧吸水井液位保持穩定，避免因液位波動造成進入系統的流量波動進而影響系統負荷變化，同時還大大減輕了員工反復調節厭氧井液位的工作量，可以讓員工將更多的精力投入到其他生產參數的調節與控制中。

（3）在調節池內安裝推流器，這樣就保證了進入系統的水量、水質、水溫、pH始終處于相對穩定的狀態，對于系統的穩定運行提供了有力的保證。

（4）對3個區來水安裝在線監測裝置以及時掌握原水水質變化情況。3區廢水處理系統承擔的是北營焦化廠3個區的蒸氨廢水處理工作，而每個區的剩余氨水發生量、生產工況、蒸氨塔形式等都不相同，因此導致每個區的蒸氨效果都不相同，為了達到該項目設計的進水指標要求，及時發現和掌握每個區的實時來水水質，該項目在每個區的來水管道上都分別安裝了一套在線氨氮檢測裝置和COD檢測裝置，可根據來水情況每1～24 h之間任意設定時間對來水指標進行自動采樣檢測，并將數據發送到中控室，中控室電腦上設定水質報警范圍，一旦某個區指標超標，崗位工會第一時間將信息發布到廢水預警群中，相關作業區會根據應急處置預案進行減水或停水操作，待指標恢復正常后再恢復送水量，從而保證了進入三區廢水系統的原水都是合格的原水。從在線檢測設備投入使用至今，已先后數十次發現三個區的原水異常情況，并及時對異常廢水進行處理，避免了對系統的沖擊和影響，其作用不言而喻。

2 生化系統的優化與改進

（1）好氧池更換為旋插式可提升曝氣器。好氧池采用推缺氧池流出的廢水自流入推流式活性污泥曝氣池，在此完成的硝化過程。由于好氧池中的硝化菌為嚴格的好氧菌，需要混合液中維持一定的溶解氧濃度才能進行增殖，而溶解氧的提供需要借助鼓風機和曝氣器。三區原有系統的微孔曝氣器出現大量脫落，檢修更換需將系統徹底放空，嚴重影響曝氣效果。鑒于原有系統的弊端，該項目將好氧池曝氣器更換為旋插式可提升曝氣器，在滿足系統溶氧供給的同時，還大大方便了今后出現故障時的檢修，解決了長期困擾曝氣池運行過程中因曝氣器脫落無法停產檢修更換而導致系統處理能力下降的問題。好氧池在更換旋插式可提升曝氣器后，由于充氧效率提升，使得生化風機由原來的兩運轉一備用變成一運轉兩備用，每臺生化風機的功率為二百千瓦，不說每年的材料消耗費用和維修工時費，單電費一項每年就可節省約80萬元。與此同時，為了預防生化系統或預曝氣系統風機突然停電或是遇到其他緊急情況，現場負責人員提出將預曝氣風機出口管路與好氧池生化風機出口管路相連通，這樣就可以實現供氧系統的備用切換，為系統的穩定運行增添了一道保障。

（2）好氧池消泡方式由用末端混合液消泡改為用缺氧池出水消泡。原工程初步設計采用好氧池末端混合液對好氧池進行消泡，投產后在運行的過程中發現這一設計存在下列弊端：一是混合液經過潛水泵提升輸送由噴頭噴出的過程中污泥絮體被打散，好氧池出水沉降比居高不下，且處理效果不理想，有時會超過設計的生化出水指標；二是采用混合液消泡會出現噴出的水霧隨風四處飄散，腐蝕池上曝氣管道及護欄，且嚴重影響環境的目視效果；三是混合液消泡過程中并不能取得很好的消泡效果，需輔助消泡劑進行消泡，如果噴灑消泡劑不及時，就會造成好氧池中泡沫溢出廊道的問題，既污染環境又增加人力進行清掃的勞動成本。北營焦化廠相關技術人員在經過多次研究論證后，提出用缺氧池出水替代好氧池混合液進行消泡，同時對好氧池的消泡噴頭進行整體壓低，使其不高于池面走道。該項優化改造相比于用好氧池混合液消泡具有如下優勢：一是缺氧池出水消泡不會增加好氧池負荷，也不會縮短廢水在好氧池和二沉池中的停留時間；二是缺氧池出水相對于好氧池混合液懸浮物要少很多，不會堵塞噴頭和影響目視效果；三是這樣避免了好氧池混合液中的污泥絮體被打散，有利于提高處理效果；四是噴頭被壓低后就解決了泡沫溢出廊道的問題等優勢。

好氧池消泡系統經改造后，系統的出水COD和氨氮指標有了明顯的下降，沉降比也呈下降趨勢，污泥濃度升高，池上泡沫不再溢出，目視效果大大提升，另外消泡劑不再使用，水中的硅離子含量減少，減輕了中水系統膜污染的風險。

（3）好氧池加藥方式的改進。此項改進同樣是北營焦化廠技術人員在運行過程中提出并實施的。眾所周知，好氧池中的的硝化菌為自養好氧菌，在好氧條件下，將廢水中NH3-N氧化為NO3-N，此過程消耗廢水中碳酸鹽堿度計），一方面需中和過程產生的H+，另一方面，硝化菌細胞生長需要消耗一定量堿度。每硝化1 g氨氮，需消耗7.14 g堿度（以CaCO3計）。因此需要在此投加適量Na2CO3，以補充堿度。同時，投加碳酸鈉的另一個作用是對好氧池的pH進行調整，給微生物創造一個最佳的生存環境，進而進行污染物的降解代謝。而碳酸鈉作為緩蝕劑，要想快速調整系統pH，其效果沒有液堿好。在權衡藥劑投加成本和系統運行穩定后，北營焦化廠技術人員提出通過降低蒸氨塔液堿投加量以適當提高進水氨氮，同時將節省下來的液堿投加的好氧池中以穩定系統的PH和堿度，此項建議實施后，在保證系統堿度不低于300 mg/L的情況下，每天可節省1.4 t的純堿投加量，每年可節省10.8萬元的藥劑費用。

總結：經過生化系統一系列的優化與完善，使系統的出水標準滿足COD＜400 mg/L（基本在300 mg/L左右），達到了預期的目標要求，為后混系統創造了良好的進水條件。

3 后混系統的優化與改進

混凝過程是工業廢水處理中最基本也是極為重要的處理過程，通過向廢水中投加一些藥劑及深度處理藥劑，使水中難以沉淀的顆粒能互相聚合而形成膠體，然后與水體中的雜質結合形成更大的絮凝體，沉降到沉淀池底部，從而使水質得到凈化。北營焦化廠的項目運行人員對后混系統的優化和改進上主要有以下2點。

（1）在后混運行過程中，需要投加凈水劑、聚鐵、液堿、陰離子聚丙烯酰胺等藥劑，在這些藥劑中又以凈水劑的投加成本為最高，如何在保證后混設定出水指標的前提下減少凈水劑的投加量就成了重大的攻關課題。北營焦化廠的項目運行人員在實踐中與藥劑供應方發現投加在廢水中的凈水劑尚有可循環利用的價值，于是提出將混凝沉淀池的污泥進行部分回流的方案，以減少凈水劑的投加量。這一方案在實施后每天可節省約0.5 t的凈水劑，每年可節省約160萬元的藥劑成本，另外，混凝沉淀池污泥回流后也增加了池內的污泥凝聚沉降性能，保證了中水運行的關鍵指標濁度有了進一步的降低。

（2）在后混出水進入中水之前安裝纖維轉盤過濾器。后混加藥系統在運行的過程中一旦出現加藥設備故障或是加藥調節不及時，就可能造成出水濁度快速升高，不符合中水的進水要求，導致中水系統停運。為了避免出現這種情況，該項目在后混出水進入中水前安裝了纖維轉盤過濾器，一旦出水濁度升高，超過設定標準，纖維轉盤過濾器自動啟動，通過轉盤上的纖維濾布將懸浮物過濾下去，為中水系統的穩定運行做好鋪墊。

4 結 語

北營焦化水處理的運營人員通過對A-A-O系統一系列的優化與改進措施，實現了生化系統長期穩定運行，焦化廢水處理系統是一系列處理工序的整體組合，每一道工序都為下一道工序做鋪墊，只有將各道工序的處理能力發揮到最大，才能保證整個系統的處理效果最佳。