焦化废水生物脱氮

2　目前焦化废水处理现状

　　焦化系统排出的生产废水含油量、含酚、氰的浓度较高。焦化废水处理首先进行除油。废水进入重力隔油池，以去除废水中的重油和轻油。然后，进入气浮除油装置进一步除油，以去除水中的乳化油，强化除油效果，使含油量降下来，减轻后续处理装置的负荷。除油后的废水进行生化处理。生化处理一般采用两级曝气好氧处理。如太原焦化厂采用两阶段曝气法，太原化工焦化厂、洪洞焦化厂采用生物塔滤、活性污泥曝气池等。
　　从太原焦化厂的运行情况来看，进入污水处理装置的水质较好， 经过重力、气浮除油、两阶段曝气生化处理后出水CODcr值为190mg/L，酚＜
0.5mg/L，氰化物＜0.5mg/L，硫化物＜1.0mg/L，油＜10mg/L^［2］。
　　太原化工焦化厂废水经重力、气浮除油、生物塔滤、活性污泥曝气池后出水CODcr值为544mg/L，酚＜0.75mg/L，氰化物＜0.5mg/L，硫化物＜
1.0mg/L，油＜10mg/L，氨氮为204mg/L。
　　由此可见，采用以上处理工艺，对废水中的油、高浓度酚、氰含量去除有较好的效果，但对氨氮和难降解的有机物的去除不理想，存在氨氮、CODcr排放浓度超标的问题。

3　焦化废水的生物脱氮

3.1　生物脱氮的基本原理
　　焦化废水中的氨氮主要以游离氨及固定氨两种形式存在。此外，废水中的其他无机含氮化合物如：硫化物、氰化物等在化学和生化反应中也有可能转化为氨氮。污水处理采用好氧生化处理，处理过程中仅有少量N-NH₃去除，绝大多数没有去除。
　　生物硝化-脱氮过程是一个两阶段的生物反应过程，该技术对总氮有较好的去除效果。首先NH₄⁺在硝化菌的作用下氧化生成NO₃^－。其反应方程为：

　　第二过程为反硝化过程，是完成生物脱氮的最后一步。NH₄⁺-N在反硝化菌的作用下，以有机碳为碳源和能源，将硝酸盐还原为气态氮。其反应过程为：

　　工艺流程见图1。

图1　A/O法工艺流程示意图

3.2　生物脱氮的应用
　　根据生物脱氮工艺过程的缺氧/好氧的情况，采用A/O法(缺氧/好氧)对于焦化废水脱氮效果较好^［2］。北京焦化厂原工艺为两段生化处理，进生化CODcr1 000mg/L～1 500mg/L、氨氮300mg/L，出水CODcr400mg/L～600mg/L、氨氮300mg/L。采用A/O法工艺后，进生化CODcr1 000mg/L～1 500mg/L、氨氮300mg/L，出水CODcr200mg/L左右、氨氮＜15mg/L。实际表明，对于现有焦化厂，在现有的活性污泥曝气池中进行改造，采用内循环式改进型A/O工艺，通过改造可达到生物脱氮的目的。
　　目前在新建的焦化、煤气工程的污水处理中，A/O生物脱氮工艺被广泛应用。如正在建设的义马煤气工程、最近建成正在试车的临汾焦化厂工程等。临汾焦化厂采用的A/O工艺，缺氧/好氧池为合建式，设计中缺氧池内装有半软性填料，硝化回流量为160m³／h～240m³／h。好氧池装有固定螺旋曝气器充氧，设计溶解氧为1.5mg/L～2mg/L，污泥回流比为30%～50%。实际的工程经验已证明：生物脱氮工艺较其它脱氮工艺在运行费用上较经济，操作管理上较简单。
3.3　影响生物脱氮的因素
　　在A/O法运行中，影响生物反应的因素很多，最重要的有以下几种。
3.3.1　温度　硝化反应中的消化菌的增殖要求最适宜温度为30℃～35℃。尤其硝化反应，水温低于20℃时反应减慢，造成运行性能不稳定。
3.3.2　溶解氧　溶解氧是硝化反应系统的必要条件，硝化菌为好氧菌，需要较高的溶解氧。一般硝化反应中的溶解氧＞1.0mg/L,反硝化反应中溶解氧＜0.5mg/L。
3.3.3　pH值及碳氮比　硝化菌繁殖要求pH值较严格，pH值在7.5～8.5间最为适宜。如pH＜7.2，硝化反应效果明显下降。另外，反硝化反应中要求有丰富的有机物提供碳源的能源，CODcr/NH₃-N比值大于6时，才能得到较好的反硝化效果。
3.3.4　泥龄　硝化菌正常生长泥龄较长，一般要求＞50天^［1］。

4　结　论

　　从目前焦化废水的处理现状来看，焦化废水采用重力除油→气浮除油→A/O生化处理→沉淀的工艺流程，处理效果较好。关键的处理工艺为A/O生化处理，该方法的采用解决了氨氮的去除问题。该处理方法已在北京焦化厂等工程中采用，已取得了实际的工程经验。
　　采用A/O生化处理工艺流程简单，去除效率高，操作简单，操作费用低。对现有的两段生化处理进行改造容易实现。

作者单位：杜锡康(山西机械设计院　030002)
　　　　　贾高雄(原化工部第二设计院　030001)