陜西省某企業(yè)以煤焦油為原料，生產(chǎn)萘油、洗油、輕油、脫酚油、蒽油及瀝青等產(chǎn)品，產(chǎn)品規(guī)模為26.5 萬(wàn)t/a，所排廢水主要為焦油加溫靜置脫水產(chǎn)生的廢水、生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的分離水和管道清掃產(chǎn)生的冷卻水。煤焦油廢水中的污染物濃度高，組成復(fù)雜，除含有氨氮、硫氰化物、氰化物外，還含有酚、吲哚、喹啉等單環(huán)或多環(huán)芳香族化合物以及含氮、硫、氧的雜環(huán)有機(jī)污染物，屬于較難處理的污水之一〔1〕。其原水水質(zhì)情況見(jiàn)表1。
表1 原水水質(zhì)
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際排放量設(shè)計(jì)廢水處理站規(guī)模為60 m3/d(即2.5 m3/h)。處理后的廢水要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求(見(jiàn)表2)。
表2 GB 8978—1996 一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)
1 ENRT 工藝原理及流程
ENRT 是一種高效脫氮技術(shù)，即短程硝化厭氧氨氧化，其工藝原理是在硝化階段通過(guò)氨氧化細(xì)菌將部分氨氮氧化成亞硝酸鹽氮〔2-3〕，剩余的氨氮和已轉(zhuǎn)化的亞硝酸鹽氮在厭氧環(huán)境中由厭氧氨氧化細(xì)菌直接生成氮?dú)狻?〕。
ENRT 工藝流程如圖1 所示。
高濃度的煤焦油廢水在進(jìn)入污水處理系統(tǒng)之前首先經(jīng)過(guò)蒸氨塔以去除氨氮及低沸點(diǎn)的有機(jī)物，從而降低后續(xù)處理單元的污染負(fù)荷。蒸氨后出水水質(zhì)為：CODCr≤2 500 mg/L，氨氮≤300 mg/L，揮發(fā)酚≤600 mg/L，氰化物≤120 mg/L，SS≤300 mg/L，pH 為8~9。
蒸氨后的廢水需經(jīng)過(guò)除油和調(diào)節(jié)2 個(gè)預(yù)處理環(huán)節(jié)。除油采用兩級(jí)除油，分別設(shè)置了除油池和氣浮機(jī)，通過(guò)兩級(jí)除油處理可有效降低進(jìn)入生化處理裝置的油含量。調(diào)節(jié)池可調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，使進(jìn)入處理系統(tǒng)的污水不出現(xiàn)大的水質(zhì)水量波動(dòng)。調(diào)節(jié)后的廢水進(jìn)入ENRT 生化系統(tǒng)進(jìn)行脫氮，并去除酚、氰及其他有毒有害物質(zhì)。
2 現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)試及運(yùn)行情況
2.1 好氧、厭氧污泥的啟動(dòng)、培養(yǎng)與馴化
該企業(yè)污水處理站污泥取自附近焦化廠生化處理站壓縮后的干污泥，其含水率在70%～80%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際池容取干污泥2.4 t，分別在一段好氧及二段好氧進(jìn)行投加活化�；罨瘯r(shí)控制好氧池溫度在30 ℃左右，pH 在8 左右，池內(nèi)氨氮控制在20~30mg/L， CODCr在500 mg/L 左右。經(jīng)過(guò)36 h 的悶曝后鏡檢發(fā)現(xiàn)有少量原生動(dòng)物，污泥呈黃褐色，標(biāo)志污泥啟動(dòng)結(jié)束〔5〕。
由于煤焦油廢水的B/C 較低，故需要在污泥培養(yǎng)階段加入一定量的營(yíng)養(yǎng)鹽。以m(COD)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1 投加工業(yè)葡萄糖、磷鹽(工業(yè)磷酸二氫鈉)，微生物利用的氮素由污水中氨氮及有機(jī)氮提供。理論計(jì)算投加1 g葡萄糖=1.06 g COD，實(shí)際調(diào)試過(guò)程中由于藥品純度及污水成分復(fù)雜性等原因略有調(diào)整。磷鹽根據(jù)水中總磷濃度進(jìn)行投加。具體污泥培養(yǎng)采用間接換水的方式，控制一段好氧及二段好氧池內(nèi)溫度在30~35 ℃，pH 在7.8~8.3 之間，氨氮控制在30~40 mg/L。培養(yǎng)過(guò)程中，由于氨氧化細(xì)菌不斷繁殖，在氨氧化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的H+，導(dǎo)致水體pH 不斷下降，當(dāng)pH<7.8 時(shí)補(bǔ)充工業(yè)碳酸鈉保持pH在7.8~8.3 之間。當(dāng)氨氮下降時(shí)換水，換水過(guò)程中控制池內(nèi)氨氮在30~40 mg/L。經(jīng)過(guò)15 d 左右的培養(yǎng)，鏡檢發(fā)現(xiàn)較多活躍的原生動(dòng)物如鐘蟲、楯纖蟲、游泳型纖毛蟲以及少量后生動(dòng)物輪蟲、線蟲等，此時(shí)即可進(jìn)入馴化及增負(fù)荷調(diào)試階段。
馴化和提高負(fù)荷采用連續(xù)進(jìn)水方式，連續(xù)運(yùn)行的初始階段采用滿負(fù)荷的1/5 進(jìn)水，再根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況做進(jìn)水調(diào)整。調(diào)整的主要目的是控制一段好氧氨氮的去除率，一般控制在50%~70%，氨氧化率在80%以上。為了使生化系統(tǒng)平穩(wěn)提升負(fù)荷，在提升負(fù)荷前期可以適量補(bǔ)充鐵鹽、磷鹽及葡萄糖直到滿負(fù)荷運(yùn)行。
厭氧池的啟動(dòng)和培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)。在啟動(dòng)、培養(yǎng)和馴化過(guò)程中將一段、二段好氧池的出水引入到厭氧池，控制兩段好氧的出水溫度以便控制厭氧池溫度，一般厭氧池溫度控制在40 ℃左右，m(COD)∶m(N)∶m(P)=200∶5∶1，pH 在7.5~8.0 之間。經(jīng)過(guò)約50 d 的馴化，厭氧池表面出現(xiàn)大面積氣泡，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)其出水氨氮和亞硝酸鹽明顯呈一定比例下降，說(shuō)明厭氧活性污泥啟動(dòng)完成。
生物炭池活性污泥來(lái)自二段好氧出水中帶來(lái)的少量菌膠團(tuán)，其培養(yǎng)與馴化是先向池中投加一定量的活性炭顆粒，吸附污染物并轉(zhuǎn)化為自身的營(yíng)養(yǎng)源�？刂苹旌弦簆H 為7.5~8.0 ，溫度30~ 33 ℃，進(jìn)水CODCr 200～500 mg/L ，同時(shí)加入少量葡萄糖、磷鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。生物炭池按m(COD)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1 的營(yíng)養(yǎng)比例進(jìn)行投加，然后進(jìn)行悶曝，檢測(cè)氨氮、CODCr、揮發(fā)酚及氰化物等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試。
2.2 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況
系統(tǒng)調(diào)試成功后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段，運(yùn)行期間采用連續(xù)進(jìn)水方式。為保持整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，首先需要保證調(diào)節(jié)池的三穩(wěn)，即穩(wěn)定水質(zhì)、穩(wěn)定水量、穩(wěn)定水溫。調(diào)節(jié)池CODCr控制在1 500 ~1 700 mg/L，氨氮控制在120~150 mg/L，溫度控制在40 ℃左右。其次要補(bǔ)充工業(yè)碳酸鈉控制一段好氧、二段好氧和生物炭池的pH 分別在7.8 ~8.3、7.8 ~8.3 和7.5~8.0。比較后控制整個(gè)生化系統(tǒng)的溫度在30~40 ℃，如果溫度較低則利用蒸汽進(jìn)行加熱，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
2.3 ENRT 工藝的處理效果
系統(tǒng)在2010 年2 月末調(diào)試成功，運(yùn)行穩(wěn)定。調(diào)試成功后一個(gè)月內(nèi)的進(jìn)出水CODCr及氨氮情況如圖2、圖3 所示。
2.4 運(yùn)行成本分析
(1)人工費(fèi)。廢水處理站設(shè)4 名工作人員，人均年工資計(jì)14 400 元，處理量為60 m3/d，則噸水處理人工費(fèi)為2.6 元/m3。
(2)藥劑費(fèi)。所需藥劑及其用量見(jiàn)表3。
表3 藥劑及用量
從表3 可以看出，處理1 t 廢水所需的藥劑費(fèi)用為2.442~2.904 元。
(3)電費(fèi)。若電費(fèi)單價(jià)以0.7 元/(kW·h)計(jì)算，動(dòng)力消耗費(fèi)用約為2.5 元/m3。
綜上所述，噸水處理總成本約7.54~8.0 元。
3 結(jié)論
(1)ENRT 工藝對(duì)煤焦油深加工廢水的CODCr去除率為92.1%~96.1%，氨氮去除率達(dá)到92.2%~100%，總氮去除率達(dá)75%以上，出水可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 89782—1996)的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
(2)ENRT 工藝脫氮不同于傳統(tǒng)的硝化反硝化，無(wú)需硝化液回流，與原水中的C/N 無(wú)關(guān)，無(wú)需外加碳源，動(dòng)力消耗小，脫氮效率高，大大降低了運(yùn)行成本。
(3)ENRT 工藝出水經(jīng)生物炭池、砂濾罐、活性炭罐、精濾罐進(jìn)一步處理后，可滿足廠區(qū)回用水要求。
(4)ENRT 工藝適于處理含氮高、毒性強(qiáng)的有機(jī)工業(yè)廢水，如焦化廢水、焦油深加工廢水等。
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