焦化廢水是在原煤高溫干餾、煤氣凈化和化工產(chǎn)品精制過程中產(chǎn)生的廢水，其主要來源于：（1）剩余氨水，它是在煤干餾及煤氣冷卻中產(chǎn)生出來的廢水，其水量占焦化廢水總量的1/2 以上，是焦化廢水的主要來源；(2)在煤氣凈化過程中產(chǎn)生的廢水(如蒸氨廢水)。焦化廢水是含有大量難降解有機污染物的工業(yè)廢水，其成分復雜，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物質，超標排放的焦化廢水會對環(huán)境造成嚴重污染。唐山佳華煤化工有限公司(佳華公司)采用傳統(tǒng)的A-A/O活性污泥工藝，處理焦化廢水，效果較為顯著。

1 水質與A-A/O工藝處理

1.1 焦化廢水水質

目前，佳華公司的廢水主要包括煤氣冷凝水和蒸氨產(chǎn)生的廢水等，其污染物濃度很高，具體指標見附表。

附表  焦化廢水水質指標

1.2 A-A/O工藝原理

污水中的氮主要以有機氮或氨氮形式存在。有機氮可通過細菌分解和水解轉化成氨氮。生物脫氮的基本原理是先通過硝化將氨氮氧化成硝酸氮(NO3-N)，再通過反硝化將硝酸氮還原成N2從水中逸出。其中，生物硝化作用包括2 個步驟：（1）通過亞硝酸菌的作用將氨氮氧化為亞硝酸氮(NO2-N)；（2）通過硝酸菌的作用將亞硝酸氮進一步氧化為硝酸氮，反應式為：

式中，C5H7O2N為亞硝酸細菌和硝酸細菌的細胞。

如果不考慮硝化過程中硝化細菌的增殖，可用下式表示硝化過程：

由上述反應式計算可知，將1 g氨氮氧化為硝酸氮需4.57 g氧，并消耗7.14 g堿度（以CaCO3計）。此外，硝化過程產(chǎn)生酸度，對于堿度低和氨氮濃度高的廢水必須外加堿以維持硝化作用所適宜的pH值。硝化作用的最佳pH值為7.5～8.0。

生物反硝化作用是指反硝化細菌以有機碳為碳源，將硝酸氮還原為N2而逸入空氣中。反硝化細菌是兼性異養(yǎng)菌，反應式為：

由上述反應式計算可知，每還原1 g硝酸氮可提供374 g堿度（以CaCO3計）。此外，欲去除4 個硝酸氮必須提供5 個有機碳。1 個碳氧化成CO2需2 個氧，5 個碳折算成BOD 值為160（32×5=160），因此，理論上反硝化池的BOD/TN必須＞2.86（[ 32×5）/（14×4）=2.86]，這樣才能滿足反硝化細菌對碳源的需要。反硝化反應在缺氧條件下進行，其適宜的pH值為中性或微堿性。如果污水中的有機物可用于反硝化反應，則不需另加有機物，如果不具備這種條件，需另投加有機物，一般會投加甲醇，此時反硝化反應式為:

工藝由三段生物處理裝置組成，根據(jù)微生物存在形式不同，A-A/O 工藝又包括活性污泥法和生物膜法。該工藝將預處理的廢水依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧三段處理，其特點在于在一般缺氧/好氧工藝（A/O）的基礎上增加厭氧段。厭氧段能較好地對污水水解酸化，以提高缺氧/好氧的處理效率(水解酸化促使焦化廢水可生化性提高)。目前，該工藝是國內(nèi)較先進的處理焦化廢水的生物脫氮工藝。

2 調試運行及影響因素

2.1 調試運行

2.1.1厭氧池污泥的馴化

厭氧池的主要作用是將高濃度蒸氨廢水中的復雜鏈式環(huán)狀化合物水解進行開環(huán)，變成相對簡單的環(huán)狀化合物以利于后續(xù)生化反應，并在開環(huán)過程中產(chǎn)生一定量的有機酸、甲烷氣。理想狀態(tài)的厭氧池表面應有一層白色生物膜，且出水的pH值略低于進水的pH值，而佳華公司的厭氧池還未達到理想情況。

2.1.2缺氧池、好氧池污泥的馴化與控制

缺氧池和好氧池是互為作用的，好氧池中的硝化反應會直接影響到缺氧池的反硝化作用，從而達到大量去除廢水中氨氮的目的。缺氧池中最重要的控制指標是pH 值，只要池中pH 值嚴格控制在7～8 之間，并隨污泥的增長逐漸加大曝氣量，使DO保持在3～5 mg/L，就能很好的去除氨氮。上清液回流比也是一個較重要的控制手段，缺氧池回流比控制在5 倍于進系統(tǒng)原水量是可以達到理想效果而且比較經(jīng)濟的。好氧池是整個生化處理的核心，一般情況下焦化廢水中不缺少碳源，所以無需向好氧池投加葡萄糖作為微生物的補充碳源。但磷是焦化廢水中較缺少的，為了給污泥微生物補充營養(yǎng)，應按照進水濃度、進水量和公式BOD5∶N∶P=100∶5∶1計算磷源（采用磷酸二氫鉀作為磷源）用量。目前，佳化公司每天都分析化驗二沉池的磷含量，只要磷含量＞2 mg/L 就可以認為系統(tǒng)中營養(yǎng)充足。導致二沉池中磷含量高的原因主要有磷投加過多，以及系統(tǒng)中的污泥吸收營養(yǎng)能力不理想而需要被馴化。此外，溶解氧是非常重要的一個控制參數(shù)，若曝氣過高會吹散污泥引起污泥上浮，若曝氣過低且時間過長，則會使污泥窒息從而導致系統(tǒng)崩潰。

2.2 影響因素

2.2.1溶解氧（DO）

硝化菌是異養(yǎng)型好氧菌，以氧化NH3-N 或NO2-N 來獲得足夠能量用于生長。故DO 的高低直接影響硝化菌的生長及活性。當DO 升高時，硝化速率隨之增加，當DO＜0.5 mg/L 時，硝化反應趨于停止。焦化廢水的調試結果表明，好氧池DO 應控制為3～5 mg/L。

氧可以抑制一些反硝化細菌合成硝酸鹽還原酶，也可作為電子受體，阻礙硝酸鹽的還原。因此，氧的存在會抑制反硝化細菌對硝酸鹽的還原，從而影響到脫氮能否順利進行。只有在環(huán)境中DO 為零時，反硝化速率才達到最高；隨著DO 的上升，反硝化速率逐漸趨于零。測試結果表明，懸浮污泥反硝化系統(tǒng)缺氧區(qū)的DO 應控制為0.5 mg/L。

2.2.2溫度

溫度對硝化細菌的生長和硝化速率有較大影響。大多數(shù)硝化細菌和反硝化細菌適宜的生長溫度在25～35 ℃之間，＜25 ℃或＞30 ℃時生長會減慢，＜5 ℃后硝化反應基本停止。該系統(tǒng)在冬季通過適當提高蒸氨廢水溫度和在缺氧吸水井加蒸汽管加熱等方法來提高水溫，基本能夠滿足要求。

2.2.3 pH值

硝化反應最佳pH 值為8.0～8.4，可通過向好氧池投加Na2CO3來調節(jié)。反硝化反應的最佳pH 值為7～8，當pH＞8.5 時，缺氧池內(nèi)氣泡明顯減少，反硝化率降低；當pH 值＞9.0 時，氣泡幾乎消失，反硝化率接近于0。

由于蒸氨系統(tǒng)加堿操作不穩(wěn)定，經(jīng)常會使生化系統(tǒng)進水pH 值有較大波動（5.0～10.0），對硝化、反硝化反應影響較大。

2.2.4有機物與氨氮的比值（C/N）

廢水中的有機基質，(如苯酚類及苯類物質)是硝化和反硝化反應過程中的電子供體，是微生物的營養(yǎng)之一，它與廢水中氮含量的比值是反硝化的重要條件，通常以COD/TKN＞4 的標準來控制進水水質。當廢水中的BOD5/TN＞3時，即可順利進行反硝化反應，達到脫氮目的，無須外加碳源。當BOD5/TN＜3時，需另加碳源以達到理想的脫氮效果。經(jīng)過蒸氨后的焦化廢水基本滿足COD/NH3-N＞6的要求。

2.2.5有毒有害物質的控制

硝化細菌生長緩慢（世代時間約為31 h），產(chǎn)率低，在系統(tǒng)負荷受沖擊后會恢復緩慢；硝化細菌對有毒物十分敏感，當有毒有害物質濃度超過一定數(shù)量時會對硝化細菌生長產(chǎn)生抑制作用。此外，焦化廢水中的揮發(fā)酚、氰化物、氨、苯、硫氰化物及亞硝酸氮等濃度控制不當，均對硝化細菌和反硝化細菌有抑制或毒害作用。

3 結論

3.1 采用A-A/O 法處理蒸氨后的高濃度廢水，COD、氨氮去除率分別達到96%、98%以上。

3.2 A-A/O 法是目前處理焦化廢水較有效的方法，但該法抗負荷沖擊能力較差。因此，不可忽視事故調節(jié)池在穩(wěn)定系統(tǒng)運行中的作用，應在設計與運行管理中予以重視；同時,還應加強各排水工序的協(xié)調工作，盡可能減少系統(tǒng)水質的波動。

參考文獻

[1]楊平，王彬.生物法處理焦化廢水評述[J].化工環(huán)保，2001，21(3):144-149.

[2]徐亞同，黃民生.廢水生物處理的運行管理與異常對策[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.

[3]梁軼.焦化廢水生物脫氮[J].節(jié)能與環(huán)保,2001，(3)：39-40.

作者簡介：張皓（1984-），男，助理工程師，從事煤化工污水處理技術工作。

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