焦化废水处理系统提升改造的措施

杨昌进(临沂烨华焦化有限公司，山东 临沂 276000)

0 引言

焦化废水是一种高浓度、高污染的有机废水，其毒性大，可生物降解性差，是最难处理的一类工业废水。已有的污水处理系统在工艺设计上存在先天缺陷。预处理系统和生化系统在结构布置上未达到针对焦化废水的规范要求，设计不合理，池形结构不符合焦化废水生物处理系统工艺要求，致使容积负荷超高，系统运行不稳定。相关设备损坏老化等因素影响，生物系统处理效率低，二沉池出水水质差，致使后处理(高级氧化工艺)负荷高，运行效果难以保证。

1 设计思路目标

本次改造为系统提标改造工程，主要针对现行工艺中预处理系统和生物AAO系统进行改造，即对二沉池上游工序进行工艺升级改造，优化调整，以期达到专门针对焦化废水处理的工艺效果。相关污染指标在二沉池处出水能得到有效下降。改造工程完成后，二沉池出水COD基本稳定在300 mg/L以下，氨氮5 mg/L以下，水色基本清亮，不夹带污泥颗粒进入后处理系统，确保后处理能正常稳定并节省费用运行[1]。改造、调试期间，根据生产需要，系统正常进水，设计应尽量利用现有设施设备进行提升改造，最大限度降低投资和运行费用，主要目的是确保酚氰废水处理系统稳定运行。经过后段深度处理工艺后，最终出水水质达到《炼焦化学工业污染物排放标准》。

2 水质和水量

2.1 改造前工艺运行处理水量

改造前工艺运行处理水量如表1所示。

表1 改造前工艺运行处理水量

2.2 进水水质指标范围

进水水质指标范围如表2所示。

表2 进水水质指标范围

3 改造内容

3.1 预处理系统改造

3.1.1 化学除氮池改造

把现有化学除氮池进行改造，改造成为高效沉淀池，用来沉淀产生的化学污泥。废水自流进入化学除氮池，在池前增加进水反应槽，设置反应区。根据水质，通过投加药剂，使废水和药剂充分混合，降低来水中硫、氰化物的浓度，同时起到破乳凝聚作用。沉淀池内安装高效排渣提泥装置，定期清理化学污泥，通过管道泵送到污泥浓缩池[2]。

3.1.2 气浮池改造

安装新型高效涡凹气浮机一套，处理能力40 m3/h，废水经过气浮处理后，废水中的乳化油、轻油含量由100 mg/L降低到30 mg/L以下，基本达到生化系统稳定运行水质要求。

3.1.3 调节池改造

将4个调节池改造为1#、2#活性污泥预曝好氧池。预曝池污泥通过原好氧池排放的剩余污泥进行补充，预曝池系统安装使用悬挂、管式曝气系统，设置大流量气提污泥回流系统，系统代谢污泥排入污泥浓缩池处理。气浮出水自流进入高浓度活性污泥预曝池预处理后，通过内置的高位分离器分离，上清液泵入AAO生物处理系统。

3.2 AAO生化系统改造

生化系统包括厌氧池、缺氧池、好氧池，二沉池，各池均为单池。本次改造工程计划利用现有池容、池型，进行针对性改造。厌氧、缺氧池为氧化沟式活性污泥池，好氧池是多廊道迂回串联生物活性污泥池和矩形推流二沉池。

3.2.1 厌氧池改造

现有池容4 300 m3，中间位置安装7.5 kW潜水推流器两台，将厌氧池调整全程混合反应池，通过提升缺氧池内的小流量泥水混合液进入厌氧池，补充污泥，充分利用水解酸化作用，在短时间内使废水中的不溶性有机物溶解，可溶性难降解有机物分子结构发生变化，大分子降解为小分子，从而废水的可生化性得到提高，降低运行难度[3]。

3.2.2 缺氧池改造

现有池容3 400 m3，作为生物处理的核心关键设施，主要为氨氮进行反硝化和降解部分有机物提供必须的功能，是本次改造重点设施。在池内中部安装低速推流式潜水搅拌机两台，通过合理设置，使整池搅拌，泥水充分混合、接触。在缺氧池部分关键区域放置模块化弹性填料组件，弹性填料规格：直径150 mm×3 500 mm，弹性填料框架：3 000 mm×3 000×3 500 mm，弹性填料框架：60×40方管框，DN 10钢管支架，方管中增加配重装置。采用钢管分别制成上、下两层固定框架，填料的有效长度为两层之间的距离，将每根填料的二端留有的缚扎绳，分别扎于上下两层框架上，扎结必须扎实，不可移动。缺氧池投放数量：48只，共计1 512 m3，制作完成后，用吊车将框架投放到池内。此次改造计划在缺氧池投放填料1 512 m3，占总有效池容50%，用于维持较高的污泥浓度，提高池内脱氮效率，改善缺氧池现有氧化沟短程、短流现象。

3.2.3 好氧池改造

好氧池池容8 600 m3，对好氧池当前曝气设施进行更换，安装可提升管式曝气器，根据焦化废水的污泥浓度、耗氧量等工艺条件确定，管式曝气器的排列根数按池的长度及池底的进气分管大小计算空气流速而定，设计参数如下：(1)曝气器间距为1 000 mm；(2)曝气管和曝气管左右间距为2 000 mm；(3)管式曝气器安装离池底500 mm；(4)曝气管长1 000 mm共计安装曝气管942套，调试期间，由于系统正常进水污泥生长缓慢，为加快污泥驯化时间，中途投加上海某公司“倍活”硝化菌种400 kg，COD菌种400 kg，完全投加完成后，15～20d内污泥迅速增殖，出水氨氮下降，缩短调试周期，经过好氧生化处理后，废水COD去除率将提高到80%～90%，氨氮去除率95%，挥发酚95%。

4 项目周期

本次提升改造计划周期90 d，实际设备安装40 d，系统调试35 d，从2020年4月至2020年7月，共计75 d。

5 改造后废水处理工艺特点

(1)强化预处理工艺，确保后续生化工艺进水水质平稳，尽量少受水质波动的冲击。

(2)生物处理工艺采用“厌氧+缺氧+好氧”主体工艺处理废水，工艺路线成熟，实例多，处 理效果稳定可靠。本工艺对难降解有机物含量高、氨氮浓度高的废水处理有特效。本工艺 采用生化法除 COD、降氨氮，运行成本相对较低[4]。

(3)利用操作性强、性价比高的技术工艺确保好氧分离池出水 COD 稳定在 200 mg/L。

6 改造后流程图

改造后流程图如图1所示。

图1 改造后流程图

7 结语

2020年7月以来，生化系统出水持续稳定二沉池出水COD基本稳定在300 mg/L以下，降低后续工序芬顿高级氧化运行费用。改造后的设计二沉池和清水池出水水质达到以下指标如表3所示。

表3 改造后的设计二沉池和清水池出水水质

达到GB16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》表1中废水间接排放标准。目前焦化废水处理工艺有很多，特别是2013年，生态环境部颁布了HJ2022—2012《焦化废水治理工程技术规范》，给广大焦化废水工程现场运行管理人员提供充分的理论依据，不管工艺如何变化，采用何种方式，最终都要达到出水合格这一最终目的。