焦化廢水減量化處理應用實踐
焦化廢水是在生產焦炭、煤氣、焦油及焦化產品過程中產生的廢水。由于受原煤性質、產品回收、生產工藝等多種因素的影響，導致廢水成分異常復雜。由于雜環類化合物難降解，可生化性差，焦化廢水屬于公認的難降解的廢水種類之一。
以往的焦化廢水處理是通過生化處理后達到鋼鐵行業二級排放標準，出水主要用于濕法熄焦，對處理水質、水量沒有嚴格要求，為了焦化廢水處理系統的穩定運行，前端調節池或者好氧池投加稀釋水，降低污染物濃度，稀釋水比例根據水源請情況不等。但隨著環保要求的日益嚴格和廢水零排放要求，廢水處理的設計排放標準也越來越高，再加上干法熄焦技術的推廣應用范圍逐漸增加，濕法熄焦的應用越來越受限制，焦化廢水處理不論是在水質控制，還是水量控制上均要求更加嚴格，也更增加了廢水處理的難度。
山東鋼鐵集團日照有限公司焦化廢水處理是新建焦爐工程的配套水處理系統，出水指標必須達到最新的新建企業指標排放標準，為了達到上述指標，采用了目前焦化廢水處理工藝流程最長，出水指標最嚴格的一套焦化廢水處理工藝，主體工藝采用“預處理+AA1O1-A2O2兩段生物脫氮工藝+生物流化床+混凝沉淀+臭氧紫外接觸氧化+超濾+反滲透”。該焦化廢水處理系統于2017年10月開始進行系統調試，于2018年5月出水水質回用于循環冷卻水系統。超濾、反滲透深度處理的運行保證了廢水回用率達到70%以上；此外通過強化生化處理，于2018年10月實現了零稀釋水的添加，從而更進一步降低了廢水處理總量，達到了廢水減量化的目的。
1 設計水量和進出水水質
山鋼日照公司焦化廢水處理系統分為2系，每系設計蒸氨處理水量為70 m3/h，合計140 m³/h。設計稀釋水比例為1:0.5。深度處理總處理水量210 m³/h。進水水質如表1。
處理后的出水水質達到《城市污水再生利用工業用水水質標準》（GB19923-2005）中的敞開式循環冷卻水系統補充水標準。
由于煤氣凈化脫硫使用的是真空碳酸鉀脫硫，脫硫貧液噴灑到煤里面，真空泵冷凝液直接進入預分離器混入剩余氨水系統，因此日照公司焦化廢水進水中的氰化物、硫氰根含量波動較大，比一般蒸氨廢水濃度要高。
2 處理工藝
2.1 處理工藝流程
山鋼日照公司焦化廢水處理采用了“AA1/O1-A2/O2工藝”的兩級生物脫氮工藝，輔以沉淀池、混合反應、生物流化床等物化處理措施；對生化出水進行高級氧化處理和回用處理，采用了“臭氧紫外光接觸氧化+軟化澄清+多介質過濾器+超濾+反滲透”的處理工藝。完整的工藝流程圖如下圖1。
2.2 生化處理系統
生化系統分為兩段生物脫氮系統。第一段脫氮系統主要由厭氧池、一段缺氧池、一段好氧池、一段沉淀池組成。第二段脫氮系統主要由二段缺氧池、二段好氧池、二段沉淀池組成。初次沉淀池的出水經厭氧給水泵提升送入厭氧池。池中掛有組合填料，用于掛厭氧生物膜，按上向流形式設計。生物膜的形成，極大地提高了生物體與污水的接觸面積，對提高出水水質起到重要作用。厭氧池起著對大分子有機物進行酸化和部分降解的作用，通過填料上的厭氧生物對多環芳香族化合物的解鏈作用和對氰化物及硫氰化物的水解作用，把好氧（或兼氧）生物難降解的物質變成易降解的物質，使廢水水質的可生化性有所提高。
厭氧池的出水自流送到一段缺氧池的進水端，與一段好氧池回流的硝化液混合后流入一段缺氧池。在一段缺氧池中設有潛水攪拌機，用來將廢水與硝化液、回流污泥均勻混合。
一段缺氧池是生化反硝化處理的核心設施之一，微生物的反硝化反應主要是在一段缺氧池中進行的。在此以進水中的有機物作為反硝化的碳源和能源，以回流混合液中的硝態氮作為反硝化的氧源，在回流的活性污泥中的微生物（兼性菌團）作用下進行反硝化脫氮反應，使廢水中的NH3-N變成氮氣溢出，COD等其它污染物質均得以有效去除和降解。
一段缺氧池出水自流至一段好氧池。一段好氧池是生化硝化處理的核心設施之一，微生物的生物化學反應過程主要是在一段好氧池中進行的。通過微生物的降解作用去除廢水中的酚、氰及其它有害物質，并通過硝化反應使廢水中的氨氮氧化為NO2-和NO3-。
一段好氧池混合液經泵加壓后回流至一段缺氧池。一段好氧池出水自流至一段沉淀池進行泥水分離，沉淀污泥通過一段沉淀池回流污泥泵提升回流至一段缺氧池和一段好氧池的進水端。剩余污泥排入污泥濃縮池。
2.3 生物流化床
生物流化床是通過多載體生物流化法進行生物吸附及生物強降解。分隔段設置，內置生物填料，底部以魚刺式曝氣供氧，運行時投加生物載體與廢水充分接觸，水中有機物被微生物高密度吸附。氧化分解并部分轉化為新的生物膜，生物膜直接受到氣流攪動，加速生物膜更新，使廢水得到凈化。在此通過多載體生物流化法進行生物吸附及生物強降解，進一步降低經生化處理后剩余的COD、色度、氰化物、硫化物、揮發酚、苯并芘、多環芳烴等污染物。生物流化床出水進入混凝沉淀處理。
2.4 混凝沉淀處理
混凝沉淀是通過投加高效混凝劑、高分子絮凝劑以提高沉淀效率的方法對生物流化床出水進行處理，其目的是進一步降低二沉池出水中的懸浮物和COD。它包括加藥混合、反應及泥水分離三個過程。在混合反應攪拌機的攪拌下，混凝劑等藥劑與廢水充分混合反應，其主要目的是使廢水中的懸浮物形成較大的絮凝體，以便于從廢水中分離出來。混合反應池出水經管道自流到混凝沉淀池進行泥水分離。混凝沉淀池出水送至深度處理回用單元繼續處理，池底污泥由混凝污泥提升泵送至污泥濃縮池處理。混凝沉淀池出水自流至臭氧紫外光接觸氧化池。
2.5 臭氧紫外催化氧化階段
本單元由臭氧紫外光接觸氧化池和臭氧機房等組成。混凝沉淀池出水自流入臭氧紫外光接觸氧化池。高效、高濃度的臭氧結合特殊的紫外C技術，形成自由基反應，在可以有效破壞液相中多數有機物的分子結構，最終將其礦化成CO2和H2O，達到降解COD的效果。
2.6 超濾反滲透深度處理回用階段
深度處理回用階段由過濾器進水池、多介質過濾器和超濾、反滲透等設施組成。系統設置6臺多介質過濾器，每臺處理量為55m³/h。經過超濾、反滲透的進一步處理后，反滲透產水泵送至煤氣凈化循環水系統作為補水，反滲透濃水送至綜合污水處理廠進行更進一步的處理。UF膜采用的是日本旭化成膜，超濾裝置有4套，每套處理量55 m³/h。RO裝置有4套，每套處理量55m3/h。RO設計產水率75%。每套RO裝置有84支膜元件，放置在14根6芯壓力容器內，按照8:4:2排列。
2.7 污泥壓濾系統
本單元由污泥濃縮池、壓濾機房組成。初次沉淀池污泥、一段沉淀池和二段沉淀池剩余污泥、混凝沉淀池污泥均由泵送入污泥濃縮池進行濃縮，濃縮后污泥由污泥螺桿泵送入疊螺污泥脫水機進行脫水，脫水后的泥餅（含水率約80％，）外運處置。污泥濃縮池上清液及脫水機滲濾液自流入自流廢水提升井，由泵送入均和池處理。
3 廢水減量化處理
山鋼日照公司在全廠全干熄、廢水零排放的大背景條件下，對水量平衡要求特別嚴格。為了維持公司的水平衡，焦化廢水處理一方面做到保證生化處理、臭氧紫外催化氧化、超濾、反滲透各個階段的運行穩定，竭盡全力做到反滲透產水回收率在70%左右。另一方面，在處理總量上下功夫，努力減少稀釋水用量，進而減少總處理水量。焦化廢水原設計稀釋水量1:0.5，隨著對活性污泥認知水平的提升，通過對無稀釋水條件下的活性污泥法的探索，稀釋水量逐步減少，于2018年10月份實現了零稀釋水添加，生化出水穩定運行的目標，至目前為止，系統一直未增加稀釋水。
添加稀釋水和未添加稀釋水情況下，好氧池出水對比。圖2為添加0.5倍稀釋水生化池出水COD指標。圖3為零稀釋水條件下生化出水COD指標。
4 成本分析
系統成本包括動力能耗、主要是電耗、臭氧發生器氧氣消耗、深度處理系統壓縮空氣消耗；藥劑輔料消耗主要包括各個處理階段所需要的輔料消耗。目前系統的動力加輔料運行成本大約在28-33元/噸水。
5 結論
山鋼日照公司焦化廢水處理系統于2017年10月開始進行污泥馴化，至2018年5月深度處理系統投入使用，于2018年10月實現了零稀釋水添加系統的正常穩定運行。各個階段出水指標都達到了設計標準，運行穩定。
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