焦化廢水生物脫氮工藝_secretVIP

1、焦化廢水生物脫氮工藝摘 要：根據(jù)焦化廢水治理技術(shù)的工程實(shí)踐,介紹了焦化廢水生物脫氮處理系統(tǒng)開(kāi)工調(diào)試中污泥培養(yǎng)馴化的一些控制方法,并討論了影響硝化和反硝化反應(yīng)的因素,總結(jié)了焦化廢水調(diào)試和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵字：焦化廢水 生物脫氮引言近年來(lái),我國(guó)的煉焦行業(yè)發(fā)展極其迅速,目前我國(guó)焦炭年產(chǎn)量達(dá)1.78億t ,占世界焦炭總產(chǎn)量的45.6 % ,成為世界最大的焦炭生產(chǎn)國(guó)。但是焦炭生產(chǎn)中排放出大量的廢水、廢氣等有害污染物,使其成為污染最為嚴(yán)重的行業(yè)之一。焦炭是高耗水產(chǎn)業(yè),每年全國(guó)焦化廢水的排放量約為2.85 億t 。而我國(guó)焦化企業(yè)的普遍現(xiàn)狀是治理工藝落后、污水處理設(shè)備陳舊,大部分焦化廠排污存在CODcr不能達(dá)標(biāo)

2、、NH3-N嚴(yán)重超標(biāo)等問(wèn)題。除少數(shù)廠外,大部分廠幾乎未對(duì)NH3-N進(jìn)行處理,因此進(jìn)一步降低排水CODcr濃度和提高NH3-N去除率是焦化廢水處理的焦點(diǎn)。由焦化廢水中所含有毒、有害物質(zhì)造成的污染和中毒事件屢見(jiàn)不鮮,因此其治理已到了刻不容緩的地步。美國(guó)、日本、英國(guó)等國(guó)由于日益要求嚴(yán)格的環(huán)保等因素影響,已限制焦炭生產(chǎn)。焦化廢水的治理已成為世界性難題。2004年,我們?cè)谏轿髋R汾同世達(dá)實(shí)業(yè)有限公司的焦化廢水治理的工程實(shí)踐中,取得了良好的處理效果,經(jīng)過(guò)100多天的生物調(diào)試,出水已穩(wěn)定達(dá)標(biāo),為焦化廢水的治理摸索了一條有益的道路。1焦化廢水的來(lái)源、組成和水量臨汾同世達(dá)實(shí)業(yè)有限公司是年產(chǎn)70萬(wàn)t冶金焦的煉焦廠,

3、生產(chǎn)工藝主要由焦化工藝、化產(chǎn)生產(chǎn)工藝兩部分組成。焦化廢水主要有生產(chǎn)廢水和生活化驗(yàn)廢水組成,共有5 種廢水,見(jiàn)表1 。表1 廢水來(lái)源及水量廢水來(lái)源廢水產(chǎn)生途徑水量 /m3·h-1蒸氨廢水來(lái)自冷鼓電捕工藝18煤焦廢水來(lái)自煉熄焦工藝5. 5洗脫苯廢水來(lái)自洗脫苯工藝2. 5生活化驗(yàn)廢水4. 5其他廠區(qū)的循環(huán)水排污、鍋爐水排污、電廠冷凝水都不定期地進(jìn)入生化處理系統(tǒng)約82 污水處理工藝簡(jiǎn)述本工程的設(shè)計(jì)處理水量為57m3/h,其中生產(chǎn)工藝廢水40m3/h,在生化階段加入17m3/h的稀釋水(工業(yè)循環(huán)水、生活污水) 。處理工藝由預(yù)處理、生物處理和深度處理等部分組成。工藝流程圖如圖1所示。預(yù)處理段由格

4、柵、隔油沉淀池、調(diào)節(jié)池、事故池、氣浮處理裝置組成;生物處理段采用A/O2工藝,處理水流至二沉池進(jìn)行泥水分離后,進(jìn)入混合反應(yīng)池及混凝沉淀池進(jìn)行深度處理,出水回用或達(dá)標(biāo)外排。二沉池及混凝沉淀池的污泥進(jìn)入污泥井,經(jīng)污泥泵提升進(jìn)入污泥脫水機(jī)房?jī)?nèi)濃縮脫水一體機(jī)進(jìn)行污泥脫水,脫水后的泥餅定時(shí)外運(yùn),反沖洗水和濾液進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。3 生物調(diào)試期間活性污泥培養(yǎng)及馴化3. 1 種泥的來(lái)源及投加本工程A/O2反應(yīng)池投加菌種污泥來(lái)源于臨汾市污水處理廠(氧化溝工藝) 的脫水污泥。菌種污泥的含水率約為85%左右。菌種污泥在A/O2反應(yīng)池的1#、2#的O1 、O2 池上多點(diǎn)投加,直接投入好氧反應(yīng)池。因本工程污水處理系統(tǒng)選

5、用的菌種污泥為市政污水處理廠的好氧系統(tǒng)的脫水污泥,其培養(yǎng)、馴化的污泥微生物在焦化廢水處理中有一定局限性,焦化廢水中的特有的污染物質(zhì)不能很好得到降解,因此必須將菌種污泥馴化,誘導(dǎo)出針對(duì)焦化廢水處理專(zhuān)有微生物種類(lèi)群種。所以在這期間,我們首先對(duì)投加完畢的污泥進(jìn)行悶曝氣,使已經(jīng)厭氧消化的污泥逐步轉(zhuǎn)向好氧狀態(tài),污泥顏色由黑變黃,污泥活性逐步恢復(fù)。3. 2 好氧污泥的培養(yǎng)及馴化活性污泥的培養(yǎng)、馴化工作在A/O2反應(yīng)池進(jìn)行。菌種投加初期,系統(tǒng)在低負(fù)荷狀態(tài)下開(kāi)始進(jìn)水,為防止前期啟動(dòng)過(guò)程中受進(jìn)水條件的負(fù)荷沖擊,我們采用設(shè)計(jì)的滿負(fù)荷運(yùn)行下的稀釋水量(17m3/h),加入少量的焦化廢水,保持在5m3/h10m3/h

6、,采取連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水的方式進(jìn)行污泥馴化和培養(yǎng)工作。在此期間,污泥的活性初步得到了恢復(fù),并逐漸適應(yīng)焦化廢水的水質(zhì)。污泥出現(xiàn)一定的增長(zhǎng),但對(duì)污染物的去除效果不太理想,生物相也不太好,分析原因,主要是由于蒸氨塔運(yùn)行的工藝控制得不好,致使蒸氨塔出水NH3-N濃度高達(dá)500mg/L800mg/L ,生化系統(tǒng)的NH3-N濃度也達(dá)200mg/L300mg/L ,微生物被高濃度的NH3-N所抑制,系統(tǒng)的污泥活性基本處于對(duì)高濃度氨氮的適應(yīng)性的馴化中,這給生化系統(tǒng)的污泥馴化、培養(yǎng)工作帶來(lái)了相當(dāng)程度的制約。針對(duì)上述情況,廠方生產(chǎn)部門(mén)采取了積極有效的措施,蒸氨廢水水質(zhì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)進(jìn)水要求,生物調(diào)試工作逐步走向

7、正常狀態(tài)。在生物調(diào)試初期,我們重點(diǎn)對(duì)好氧污泥進(jìn)行培養(yǎng)和馴化,但即使保持低流量進(jìn)水、延長(zhǎng)好氧反應(yīng)時(shí)間,系統(tǒng)出水的CODcr 、NH3-N卻一直都比較高,如圖2 所示,為此,我們及時(shí)啟動(dòng)了反硝化反應(yīng),使出水水質(zhì)得到改善。3.3 反硝化的啟動(dòng)和缺氧污泥的培養(yǎng)及馴化當(dāng)污水量提高到20m3/h時(shí),我們及時(shí)啟動(dòng)了反硝化反應(yīng),通過(guò)調(diào)整混合液回流比保持缺氧池中的溶解氧在0mg/ L0. 3mg/ L ,并通過(guò)向好氧系統(tǒng)投加NaOH、NaHCO3 維持硝化反應(yīng)所需要的pH和堿度。采取了上述措施后,反硝化反應(yīng)順利啟動(dòng),缺氧池表面可以觀察到穩(wěn)定均勻的氣泡逸出,說(shuō)明系統(tǒng)產(chǎn)生了N2氣,水質(zhì)分析時(shí)可以更明顯地觀察到缺氧池

8、中的水樣大量逸出氣泡的現(xiàn)象。在反硝化反應(yīng)啟動(dòng)一段時(shí)間以后,系統(tǒng)出水的CODcr 、明顯降低,反硝化產(chǎn)生的堿度補(bǔ)充一部分硝化反應(yīng)所需要的堿度,好氧系統(tǒng)投加NaOH、NaHCO3也逐漸降低,水質(zhì)情況如表2所示。表2 反硝化反應(yīng)啟動(dòng)后的水質(zhì)情況項(xiàng)目NH3-N / mg·L-1CODcr / mg·L-1pH堿度 /mg·L-1好氧污泥的培養(yǎng)、馴化階段792082943786. 16. 850110反硝化啟動(dòng)后的出水2. 115. 21522316. 26. 75090這說(shuō)明:焦化廢水中許多難生物降解的稠環(huán)芳香烴和雜環(huán)化合物在單純的好氧生物處理工藝(曝氣池、生物濾池) 中

9、去除率很低,但經(jīng)過(guò)生物脫氮工藝處理后,這些污染物質(zhì)的去除率顯著提高,且主要是在反硝化過(guò)程中被去除。隨著污泥培養(yǎng)、馴化的逐步進(jìn)行,污泥質(zhì)量得到改善,污泥外觀由黑色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥咙S色,系統(tǒng)處理效果明顯提高,出水NH3-N有所下降。MLSS開(kāi)始逐步上升至2 000 mg/L 左右,污泥活性逐步提高,沉降性能良好,活性污泥呈現(xiàn)似棉花狀的絮體,活性污泥的培養(yǎng)開(kāi)始發(fā)生由量變到質(zhì)變的巨大變化。3.4 活性污泥培養(yǎng)馴化的成熟階段從污泥的培養(yǎng)馴化開(kāi)始,經(jīng)過(guò)近兩個(gè)多月時(shí)間的運(yùn)行調(diào)整,系統(tǒng)的運(yùn)行日趨穩(wěn)定,處理效果良好。調(diào)試中逐漸提高配水比例(處理水量= 污水量+ 稀釋水量) ,污水的配水比例按10 %20 %逐漸提高

10、,直到全部廢水都進(jìn)入處理系統(tǒng)處理為止,活性污泥的培養(yǎng)馴化已進(jìn)入成熟階段。整個(gè)污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行情況良好。在預(yù)處理階段,來(lái)水中的焦油及焦油沉渣(重油) 通過(guò)隔油沉淀池后很好地被去除;在氣浮處理裝置中對(duì)來(lái)水中的乳化油進(jìn)行很好地去除;在A/O2反應(yīng)池曝氣過(guò)程中,在好氧池的O1 、O2 反應(yīng)區(qū)碳化菌和硝化菌能夠合理生長(zhǎng),進(jìn)水中的CODcr、NH3-N很快進(jìn)行降解,二沉出水CODcr在80mg/L150mg/L ,NH3-N在5 mg/ L10 mg/ L ,酚在0.04 mg/ L0.5 mg/ L ,出水色度80 左右,出水水質(zhì)感觀極好,系統(tǒng)微生物相良好,菌膠團(tuán)生長(zhǎng)密實(shí),能發(fā)現(xiàn)呈磨菇狀、指狀的菌膠團(tuán)

11、;豆形蟲(chóng)、滴蟲(chóng)等游離生物基本上沒(méi)有,系統(tǒng)中的微生物以原生動(dòng)物如長(zhǎng)柄鐘蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、輪蟲(chóng)等占多數(shù),并呈現(xiàn)很強(qiáng)的活性。進(jìn)出水水質(zhì)情況如表3 。表3 活性污泥培養(yǎng)馴化成熟后的水質(zhì)情況項(xiàng)目CODcr / mg·L-1NH3-N / mg·L-1酚 / mg·L-1油 / mg·L-1pH進(jìn)水862. 42 273. 6174. 6381. 242. 4197. 14. 79. 57. 08. 9二沉池出水62. 9157. 42. 115. 20. 021. 770. 81. 56. 88. 0 上述情況表明:目前活性污泥培養(yǎng)已完全成熟,系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的處理

12、水量和處理效果。3. 5混凝沉淀處理系統(tǒng)的調(diào)試在生化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后,我們對(duì)深度處理系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試,采用了多種絮凝劑PAC、PAM、聚合硫酸鐵等做了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的試驗(yàn),結(jié)果表明:投加量在600 mg/L1 000 mg/L 時(shí),效果較佳。另外,混凝沉淀池必須要及時(shí)排泥。調(diào)試中曾因池底污泥外排不及時(shí),導(dǎo)致沉泥上浮,引起出水懸浮物和CODcr濃度增高。表3為混凝沉淀處理系統(tǒng)的調(diào)試階段二沉池與混凝沉淀池出水的水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)。表4 二沉池與混凝沉淀池出水的水質(zhì)情況項(xiàng)目CODcr / mg·L-1SS / mg·L-1色度/ 倍pH二沉池出水62. 9157. 42. 115. 2676.

13、 88. 0混凝沉淀池出水51. 279. 81. 27. 8406. 88. 0從表4可以看出:經(jīng)過(guò)混凝沉淀,CODcr可去除25 %35 %。4 影響生化系統(tǒng)運(yùn)行因素的分析與討論4.1 生化系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)的控制硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌對(duì)外界影響因素非常敏感,所以必須嚴(yán)格控制蒸氨塔出水pH 不超過(guò)10 和NH3-N濃度不超過(guò)300 mg/ L 。在生物調(diào)試中,當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度突然升高或pH 值突然升高時(shí),缺氧系統(tǒng)出水水質(zhì)很快變差,水面氣泡也很快減少,嚴(yán)重時(shí)甚至觀察不到氣泡出現(xiàn),好氧池中的微生物被高濃度的NH3-N所抑制,微生物活性和生物相很快變差,系統(tǒng)出水的CODcr從80 mg/ L120 mg/

14、 L 很快上升到300 mg/ L400 mg/ L,NH3-N從5 mg/L上升到60 mg/ L 。遇到這種情況時(shí)只有馬上減少進(jìn)水水量,降低負(fù)荷,增加好氧系統(tǒng)NaOH、NaHCO3 的投加量,促進(jìn)硝化反應(yīng)的進(jìn)行。即使這樣,生化系統(tǒng)也需要一周左右的時(shí)間才能恢復(fù)。因此,蒸氨處理階段,NaOH 投加量的控制十分重要,必須保證生化系統(tǒng)進(jìn)水的水質(zhì)。4.2 營(yíng)養(yǎng)物的投加焦化廢水中磷源嚴(yán)重缺乏, 磷藥劑投加量按CP = 51 折算,每天需投加K2HPO4 20kg30 kg ,實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明:該投加量可以使二沉池出水中總磷在0. 3 mg/ L以下,能夠滿足微生物正常生長(zhǎng)的需要。4. 3 反硝化反應(yīng)工

15、藝條件的控制反硝化反應(yīng)所需要的工藝條件主要是:CN、溶解氧和pH。生物調(diào)試期間焦化廢水的進(jìn)水CODcr 在1000 mg/ L1700 mg/ L 波動(dòng),總進(jìn)水能夠提供足夠的碳源,使缺氧段的碳氮比符合反硝化條件,因此不需要投加碳源,就能使系統(tǒng)的硝態(tài)氮還原成氮;通過(guò)控制混合液回流比控制缺氧池的溶解氧在0.3 mg/ L以下;通過(guò)對(duì)好氧池NaOH投加量的控制,使缺氧池的pH 穩(wěn)定在7. 08. 0 。通過(guò)上述一系列的工藝調(diào)整,使缺氧池反硝化反應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)踐證明:缺氧池的穩(wěn)定運(yùn)行,是生化系統(tǒng)良好運(yùn)行的關(guān)鍵。首先,反硝化過(guò)程對(duì)廢水中一些難生物降解的有機(jī)物,特別是多環(huán)芳烴有開(kāi)環(huán)作用,使其變得易于生物降

16、解; 其次, 反硝化過(guò)程中NO3-、NO2-中的氧能使有機(jī)物氧化分解,剩余的有機(jī)物進(jìn)入好氧段進(jìn)一步降解,這樣減輕了好氧段有機(jī)物的處理負(fù)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(zhuǎn)化率提高;此外,缺氧段反硝化中生成的堿可以補(bǔ)充好氧段硝化過(guò)程所需要的堿量,即可以減少硝化段堿的投加量。因此,A/O2工藝是一種能進(jìn)一步提高焦化廢水的處理深度,使廢水中的氨氮、CODcr等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)的有效途徑。4. 4 堿度和pH 對(duì)硝化反應(yīng)的影響硝化反應(yīng)要消耗堿度。由于缺氧池所補(bǔ)充的堿度是有限的,在生物調(diào)試中,當(dāng)廢水本身所含堿度不能滿足硝化要求時(shí),就會(huì)使pH 值下降至6.0 ,堿度下降至50

17、 mg/ L (以CaCO3 計(jì)) ,導(dǎo)致硝化菌的活動(dòng)受到抑制,硝化反應(yīng)停止。因此,需要通過(guò)投堿維持硝化反應(yīng)所需要的堿度和pH。由于焦化廢水中NH3-N含量很高,硝化時(shí)要消耗大量堿度。在硝化段,好氧異養(yǎng)菌和好氧自養(yǎng)菌共存。好氧異養(yǎng)菌以有機(jī)物為碳源,并從有機(jī)物的氧化中獲得能量;好氧自養(yǎng)菌以無(wú)機(jī)碳為碳源,并從無(wú)機(jī)物的氧化過(guò)程中獲得能量。硝化菌屬(硝酸菌屬和亞硝酸菌屬) 是高度好氧專(zhuān)性化能自養(yǎng)菌,在有溶解氧的情況下, 它將廢水中的NH3-N氧化為NO3-N和NO2-N,從中獲得能量,并以水中的無(wú)機(jī)碳作碳源。因而,對(duì)于硝化反應(yīng)堿度有雙重作用:一是維持反應(yīng)器pH 穩(wěn)定;二是利用HCO3-和CO32-的堿

18、度為硝化細(xì)菌生長(zhǎng)提供碳源。所以,必須通過(guò)向好氧系統(tǒng)投加NaOH 和NaHCO3 以維持硝化反應(yīng)所需要的堿度和pH。好氧池出水的堿度必須嚴(yán)格控制在100 mg/ L200 mg/ L ,pH 控制在6. 58. 0 ,以保證硝化反應(yīng)的進(jìn)行。4. 5 溶解氧對(duì)硝化反應(yīng)的影響硝化過(guò)程需要消耗大量的氧, 理論上需4. 57 (mgO2)/ (mgNH3-N) 。工程中,我們采用在線溶解氧儀進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè),維持曝氣池的溶解氧在2 mg/ L4 mg/ L 。調(diào)試中,我們發(fā)現(xiàn)溶解氧、堿度和出水NH3-N存在如圖3 所示的關(guān)系。這表明:焦化廢水的生化處理中,堿度的控制是關(guān)鍵因素,隨著堿投加量的增加和pH (堿

19、度) 的上升,硝化反應(yīng)進(jìn)行得更加完全,需氧量增加,生化系統(tǒng)剩余溶解氧呈下降趨勢(shì)。5 結(jié)語(yǔ)通過(guò)對(duì)焦化廢水處理系統(tǒng)100 多天的調(diào)試,出水達(dá)到國(guó)家污水排放二級(jí)指標(biāo)。結(jié)果證明:焦化廢水處理系統(tǒng)采用A/O2 生物脫氮處理工藝,對(duì)CODcr和NH3-N的去除率分別可達(dá)95 %和99 %。實(shí)踐 表明:對(duì)于焦化廢水污泥的培養(yǎng)及馴化,采用城市污水廠的脫水后污泥接種培養(yǎng),是焦化廢水生物脫氮處理開(kāi)工調(diào)試時(shí)污泥培養(yǎng)馴化的一種有效方法,但需加一定量的稀釋水,控制污泥馴化初期的進(jìn)水水質(zhì);焦化廢水處理系統(tǒng)中,硝化和反硝化細(xì)菌對(duì)環(huán)境變化十分敏感。雖然系統(tǒng)有一定的耐沖擊負(fù)荷能力,但對(duì)長(zhǎng)時(shí)間處在氨氮波動(dòng)狀態(tài)下的超負(fù)荷運(yùn)行,會(huì)抑制硝化菌和異養(yǎng)菌的生長(zhǎng),造成出水水質(zhì)惡化。因此,應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)處理的進(jìn)水水質(zhì),焦化廢水的處理中,運(yùn)行管理很重要。