O1/A/O2工艺处理高浓度焦化废水

焦化废水的处理及排放问题一直是困扰焦化厂设计、建设、运营管理的一大难题，尚未出现突破性的研究成果。该类废水中污染物组成复杂，包括酚类、多环芳香族化合物及氮、氧、硫杂环化合物，是一类典型的含有难降解有机物的工业废水〔1〕。

去除焦化废水中的有机物、氨氮可采用的方法主要有化学法、物理化学法和生物法，而生产实践和多项技术经济指标表明: 生物法是焦化废水处理最经济、有效、易操作的处理方法。其中以反硝化与硝化反应为主体的缺氧、好氧处理是行之有效的〔2-4〕。目前国内焦化废水处理工艺和研究主要采用A/O 工艺及其变形工艺诸如A/O/O 工艺或A2/O 工艺等〔5-9〕。由于焦化产品不同，焦化废水的水质有较大差异，即需选择不同的生化处理工艺流程，其核心离不开A/O硝化反硝化处理工艺。但目前采用A/O 工艺处理焦化废水主要面临着生化处理出水很难达标的问题，主要原因有如下几点：（1）好氧池进水CODCr较高，且含有生物抑制性有机物，抑制了硝化菌活性，硝化效果差，出水氨氮不达标；（2）进水氨氮浓度高，在缺氧段进水可生化降解的CODCr较低，且缺氧段水力停留时间过短，造成反硝化效果差，不能发挥缺氧反硝化和CODCr去除作用。

首钢某焦化厂排放的焦化废水中CODCr、氨氮、硫化物、氰化物和酚等有毒有害物质浓度较高，故在常规A/O 工艺前增加预曝气池来降解有机物和有毒物质，即O1/A/O2工艺，其中第1 段好氧反应器去除CODCr和生物抑制性有机物为主，第2 段好氧反应器以去除氨氮为主。

1 焦化废水来源及排放标准

1.1 废水来源

焦化厂主要生产工艺为煤高温干馏产生焦炭和煤气，并从煤气中回收焦油、苯、萘等化工产品。炼焦、煤气净化和化工产品精制过程中会产生剩余氨水和工艺废水，剩余氨水经蒸氨处理后构成了焦化废水的主要来源。

1.2 废水水质及排放标准

焦化废水的水质因煤气净化工艺的不同而差别很大。以首钢某焦化厂为例，其废水水质见表1，处理后出水应达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）二级标准。

表1 焦化废水水质及排放标准

除pH、色度（倍）外，其他各项目单位均为mg/L。

2 O1/A/O2工艺的提出

当前焦化废水生物处理主要采用A/O 工艺，它是在硝化—反硝化理论基础上建立的，尽管在去除焦化废水有机物、脱氮方面起到了积极的作用，但传统A/O 工艺不能适应CODCr为6 000~9 500 mg/L 的高浓度工况，只有通过大量加入稀释水的方法才能保证生化系统正常运行。所以O1/A/O2工艺较A/O工艺在高浓度焦化废水处理上更有优势:（1）通过预曝气，废水中高浓度有机物及其他有毒物质在预曝气池中得以部分降解，从而为后续A 段反硝化和O2段硝化细菌提供良好的生存空间；同时经过预曝气池后，部分难以好氧生物降解的有机物在缺氧池中开链、开环，使不可生物降解的有机物进一步降低，并通过缺氧反硝化作用进行脱氮。好氧池硝化细菌也处于最佳生态环境中，菌种活性特强，处理效果好。这样就达到了去除焦化废水有机物、脱氮的目的。（2）预曝气池降解了部分有机物，系统耐冲击负荷能力加大，同时减轻了后续工段的负担，提高了系统对CODCr、NH3-N 的去除能力，同时达到控制污染物的目的。由于采用了前曝气预处理、生物强化和控制较长污泥龄等措施，系统对CODCr去除效果稳定，且能耐较大的CODCr负荷和短期高浓度NH3-N 的冲击，取得了较好的处理效果。

3 废水处理工艺流程

3.1 工艺流程及主要设计参数

为确保处理后焦化废水达到国家排放标准要求，按每个处理阶段对各污染物的去除效率，在焦化废水处理工艺设计中设置了预处理、生化处理、深度处理和泥处理4 部分。具体工艺流程和主要配置如图1 和表2 所示。

表2 主要构筑物和工艺参数

3.2 预处理工艺

当废水中含油质量浓度＞50 mg/L 时会严重影响生化处理效果，一方面由于活性污泥菌胶团表面黏附一定量的油，阻碍了微生物对氧的摄取，从而使污泥的生物活性和生化处理效果下降；另一方面，污泥表面黏附油后，整体密度减小，影响了活性污泥的沉降性能，易造成污泥流失。设置平流隔油池的目的在于去除水中的轻油和重油，平流隔油池水力停留时间为3 h。设置气浮池的目的在于去除水中的乳化油，气浮池停留时间为1.2 h。