焦化废水工程设计

摘要：采用A2/O和接触氧化为主的工艺处理焦化废水，工程调试结果表明，出水pH为6.5～7.5，CODcr＜150mg/L，NH3-N＜25mg/L，出水水质可以达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456－1992）的二级标准。

关键词：焦化废水，A2/O，工程设计

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

焦化废水主要是炼焦煤中水分，是煤在高温干馏过程中，随煤气逸出、冷凝形成的[1]。焦化废水成分复杂，含数十种无机和有机化合物。无机化合物主要含有大量氨、硫氰化物等；有机化合物主要有酚类、单环及多环的芳香族化合物，同时也含有氮、硫、氧等杂环化合物等[2]。如果，焦化废水的直接排放，不仅会对环境造成严重的污染，同时也会直接威胁到人类的健康。

普通活性污泥法是目前我国焦化废水处理的主要工艺，该法能够将废水中的酚、氰有效的去除，但是出水中的CODcr、BOD5、NH3-N等指标均难达标[3]。

河北唐山市某焦化厂采用A2/O和接触氧化法为主的工艺处理焦化废水，经过大约4个月的污泥培养、驯化、调试运行，出水水质指标达到了《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456－1992）的二级标准。

设计规模和水质

设计废水处理规模为85m3/h，出水水质需达到《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456－1992）的二级标准。焦化废水处理系统的设计进、出水水质见表1。

表1设计进、出水水质

处理工艺

根据对该工程的水量、水质的分析并结合我公司已有类似工艺处理废水的成功经验，确定采用隔油、气浮、A2/O、接触氧化、混凝沉淀工艺处理废水。

化产车间送来的蒸氨废水通过排水管网首先进入隔油池，在隔油池内进行重力分离。重油沉淀到隔油池底部，用泵输送至重油罐进一步脱水外运；轻油漂浮在池表面，通过轻油出水堰进入轻油池。隔油池出水自流至气浮池，进一步除去浮油和悬浮物，废水中COD含量大大降低，为后续的生化处理创造良好条件，减轻生化负担。气浮出水自流至调节池，在调节池内设空气搅拌，进行水量调节和水质均和。

调节池内废水通过提升泵提升至厌氧池底部，厌氧池内悬挂填料，当废水缓缓流过厌氧池填料时，废水中的大分子高碳氢比的芳香族化合物在厌氧菌的作用下酸化，分解成能直接被细菌吸收利用的小分子碳氢化合物。废水从厌氧池上部溢流至中间水池内，通过中间水池提升泵输送至缺氧池，缺氧池内悬挂填料，兼氧菌附着在填料表面，废水流经填料表面，进行反硝化脱氮反应，将亚硝酸盐和硝酸盐转化成氮气释放到大气中，同时降解有机物。缺氧池出水自流至好氧池，好氧池内设微孔曝气器进行曝气，使废水中的溶解氧达到2～4mg/L。在好氧菌胶团的作用下，废水中的小分子有机化合物被分解、氧化生成二氧化碳和水，含氮化合物被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，废水中有毒、有害物质被降解成无毒无害物质。从好氧池内溢流出的泥水混合液进入二沉池内进行泥水分离。二沉池底部的活性污泥大部分回流至好氧池入口处，剩余污泥输送至污泥浓缩池进行浓缩处理。二沉池部分出水进入中间水池和厌氧池出水一起输送至缺氧池进行反硝化脱氮。大部分出水进入接触氧化池进一步去除污水中的有机污染物和氨氮污染物。

接触氧化池出水进入混合反应池，通过投加PFS、PAM等药剂与废水充分混合反应后，使废水中的悬浮物形成较大絮凝体，以便在后续的混凝沉淀池内进行泥水分离。混凝沉淀池出水进入排放水池，由提升泵送至熄焦塔熄焦或送至洗煤厂洗煤。

二沉池、混凝沉池池排出的污泥进入污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥送至板框压滤机脱水，脱水后的泥饼运至煤场，掺混在煤中焚烧。

焦化废水处理工程的工艺流程如图1所示。

图1焦化废水处理工艺流程图

工程设计

3.1隔油池

设隔油池一座，分两格，钢混结构。单格平面尺寸（L×B×H）为12m×3.8m×5.66m，水力停留时间为2h。重油提升泵采用立式液下泵，水泵设6台，单台设计流量为3.6m3/h，扬程41m，电机功率4kW。隔油池内设蒸汽盘管加热，排油加热温度升至55℃以上。

3.2气浮池

废水进入气浮池，分别投加PFS及PAM，将乳化态的焦油有效的去除，同时去除部分CODcr、BOD5。

设气浮池一座，钢混结构，平面尺寸（L×B×H）为11m×2.5m×2.3m，溶气回流比为30%，反应区停留时间为3min，接触池上升流速为12mm/s，分离区分离速度为1.5mm/s，气浮总停留时间为28min。设置反应区搅拌机1台（N=1.5kW），桁车式刮渣机1台（N=0.75kW），溶气水泵1台（N=11kW），Φ700mm溶气罐1台，空压机1台（N=2.2kW）。

投加20%PFS，投加量为127.5L/h；投加0.3%PAM，投加量为110.5 L/h。

3.3事故调节池

设调节池一座，钢混结构，平面尺寸（L×B×H）为18m×16m×4.5m，水力停留时间为13.5h。由于化产车间排放废水的水质、水量随时间变化很大，为使废水处理系统稳定、高效的运行，同时防止SS沉积，调节池内曝气管进行预曝气。

设事故池一座，钢混结构，平面尺寸（L×B×H）为18m×16m×4.5m，水力停留时间为13.5h。当生物处理过程不稳定或系统发生故障时，来水不能进入下段处理构筑物时，由事故池储存废水。当系统运行正常后，将事故废水少量混到正常工况排出的废水中，缓慢处理，以保证好、厌氧菌不被毒死。事故池内同样安装有穿孔管，对废水进行搅拌。

3.4厌氧池

设厌氧池两座，钢混结构，每座平面尺寸（L×B×H）为18m×12m×6.5m，有效水深为6.0m，有效容积为1296 m3。由于废水水质波动较大，内设组合填料1296m3。HRT为30.5h，控制DO＜0.2mg/L。

3.5中间水池

设中间水池两座，钢混结构，每座平面尺寸（L×B×H）为6m×6m×4.1m，有效水深为3.5m，水力停留时间2.96h。回流提升泵4台，Q=250m3/h，H=22m，N=30kW。

3.6缺氧池

设缺氧池两座，钢混结构，每座平面尺寸（L×B×H）为18m×20m×6.5m，有效水深为6.0m，有效容积为2160 m3，HRT为50.8h。内设组合填料2160m3，曝气装置采用穿孔曝气管，控制DO为0.2～0.5mg/L。

3.7好氧池

设好氧池两座，钢混结构，每座平面尺寸（L×B×H）为18m×30m×7m，有效水深为6.5m，有效容积为3510 m3。内设微孔曝气器2100套，控制DO为2～4mg/L。HRT为82.6h。风机4台，风量73m3/min，N=105kW。

3.8二沉池

设二沉池两座，钢混结构，辐流式，每座平面尺寸（Φ×H）为16m×5.4m。中心传动刮泥机2台，N=1.1kW。回流污泥泵4台，Q=100m3/h，H=15m，N=7.5kW。

3.9接触氧化池

设接触氧化池两座，钢混结构，每座平面尺寸（L×B×H）为18m×12m×6.3m。有效水深为5.5m，有效容积为1188 m3。内设组合填料1296m3和微孔曝气器1080套，控制DO为2～4mg/L。HRT为28h。

3.10混合反应池

设混合反应池一座，分四格，钢混结构，平面尺寸（L×B×H）为11m×2.8m×4.6m。混合搅拌机一台，转速85r/min，N=3kW；一级搅拌机一台，转速8r/min，N=0.75kW；二级搅拌机一台，转速5.2r/min，N=0.55kW；三级搅拌机一台，转速3.9r/min，N=0.55kW。

3.11混凝沉淀池

设混凝沉淀池一座，钢混结构，辐流式，平面尺寸（Φ×H）为14m×5.3m。设中心传动刮泥机1台，N=1.1kW。污泥排放泵4台，Q=12.5m3/h。

3.12排放水池

设排放水池一座，钢混结构，平面尺寸（L×B×H）为9m×6m×5.1m，有效水深为4.5m，水力停留时间2.85h。排放水泵2台，Q=100m3/h，H=22m，N=7.5kW。

3.13污泥浓缩池

设污泥浓缩一座，钢混结构，平面尺寸（Φ×H）为6m×5m。设污泥浓缩机1台，N=0.55kW。污泥输送泵2台，Q=8.5m3/h。

3.13污泥脱水间

设板框压滤机一台，过滤面积30m2，人工拉板，N=2.2kW。

系统处理效果

本工程于2010年3月建成，工程总投资2000万元，装机功率369.25kW，设计处理水量85m3/h。当进水pH为7.5～10，CODcr＜4000mg/L，NH3-N＜200mg/L，SS＜200mg/L时，经过多次监测表明，最终排至熄焦塔的出水pH为6～9，CODcr＜150mg/L，NH3-N＜25mg/L，SS＜150mg/L.

本工程已连续运行了3年，目前系统运行稳定，处理效果良好。

参考文献：

王绍文，钱雷，秦华，梁鸿飞. 焦化废水无害化处理与回用技术[M]. 北京：冶金工业出版社，2005

阮文权. 废水生物处理工程设计实例详解[M]. 北京：化学工业出版社，2006

杨平，王彬. 生物法处理焦化废水评述[J]. 北京：化工环保，2002,21(3):144～149