焦化废水生物脱氮处理工艺探讨

焦化废水生物脱氮处理工艺探讨宋整萍(山西焦化集团公司,山西太原031600)摘要:生物脱氮处理工艺是处理焦化废水的一种新工艺,评述了近年来生物脱氮处理技术的最新研究理论及工艺—短程(或简捷)硝化反硝化、同时硝化反硝化和厌氧氨氧化,并提出了焦化废水生物脱氮的研究方向。关键词:焦化废水;生物脱氮;硝化-反硝化中图分类号:X703文献标识码:A我国现有不同规模的焦化厂约700多家,各类焦炉1900多座,年机焦生产能力已达1.8亿t。在建约8100万t。焦化污水排放主要存在两个问题:CODcr和NH3-N严重超标。除少数厂外,大部分厂几乎未对NH3-N进行处理。按一般焦化厂蒸氨废水水质CODcr=3500mg/L,NH3-N=280mg/L计,则每吨焦炭最少可产生0.65kgCODcr和0.05kgNH3-N,全国机焦产量1.8亿t,则每年可产生117000tCODcr和9000tNH3-N,如果不处理,将对环境造成很大的污染[1],废水脱氮处理已是势在必行。1生物脱氮工艺介绍1.1常用生物脱氮工艺1.1.1A/O工艺a)A/O外循环工艺。A/O外循环工艺将缺氧段(A)置于好氧段(O)前,A,O段均采用悬浮污泥法。O段的泥水混合液由回流泵送至A段,并完成反硝化。该工艺的优点是不必向A段投加甲醇等有机物,构筑物也有所减少。但存在的最大的问题是系统中的活性污泥处于缺氧、好氧的交替状态,恢复活性所需的时间会影响其处理效果。b)A/O内循环工艺。A/O内循工艺是A/O工艺的改进型。缺氧段(A)采用半软性填料式生物膜反应器,硝化段为悬浮污泥系统,回流采用内循环,即污泥回流到O段,而回流废水进入A段。这样,克服了A/O外循环工艺活性污泥交替处于缺氧、好氧状态,致使污泥活性受抑制的缺点,但也存在二沉池增大、占地和投资增加的问题。宝钢化工公司已运行多年,处理效果良好。为克服二沉池大的缺点,在O段采用了膜法工艺,即在O段加设软性填料,曝气采用穿孔管曝气,该工艺在某煤气厂的使用效果也较好。1.1.2A-A/O工艺普遍反映A-A/O工艺是处理焦化废水的较好的一种工艺,也适合现有焦化处理设施的改造。具体流程为在A/O法流程前加一个厌氧段,在厌氧段,废水中难以降解的有机物开环变为链状化合物,链长的化合物开链为链短的化合物。由于焦化废水中含有大量喹啉、吡啶和异喹啉等难降解的化合物,因此有必要增加厌氧段提高废水处理效果。但是这种方法工艺流程较复杂,运行成本高于A/O工艺。1.1.3SBR工艺SBR法是由美国的Irvine等[2]在20世纪70年代开发的间歇运行的生物反应器,它将曝气池和沉降池合二为一,生化反应分批进行。作为一种较早的污水活性污泥处理系统,随着自动化技术的提高,加上其自身的许多独到之处而愈发受到重视。它在空间上完全混合、时间上完全推流式,反应速度快,出水水质好,运行灵活,可生成多种工艺路线。可以通过限制曝气或半限制曝气等运行方式在时间上实现缺氧/好氧的组合,并对每一部分的时间比例作合适的控制,以达到脱氮的目的。相对于A/O系统,能省去混合液回流和污泥回流,大大降低了运行费用。另外,SBR法耐冲击负荷能力高,处理能力强,沉降性能好,可抑制污泥膨胀。1.2国内生物脱氮新理论及新工艺近年来的许多研究比表明,硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以起硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化;而且,许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌,并能把NH4+直接氧化成NO2-后进行反硝化反应。在概念和工艺上的新发展主要有:短程(或简捷)硝化反硝化、同时硝化反硝化和厌氧氨氧化。1.2.1短程(或简捷)硝化-反硝化生物脱氨氮需经过硝化和反硝化两个过程。当反硝化反应以NO3-为电子受体时,生物脱氮过程经过NO3-途径;当反硝化反应以NO2-为电子受体时,生物脱氮过程则经过NO2-途径。前者可称为全程硝化反硝化,后者可称为短程(或简捷)硝化反硝化。与全程硝化反硝化相比,短程硝化反硝化具有如下的优点[3]:a)硝化阶段可减少需氧量,降低了能耗;b)反硝化阶段可减少有机碳源,降低了运行费用;c)反应时间缩短,反应器容积可减小;d)具有较高的反硝化速率;e)污泥产量降低;f)减少了投碱量等。对低COD/NH4+比的焦化废水具有重要的现实意义。1.2.2同时硝化反硝化同时硝化反硝化(SND),是在一个反应器中同时实现硝化反硝化。同时硝化反硝化工艺中硝化与反硝化两个阶段可以在同一个反应器中完成,省去第二阶段的厌氧反硝化池或减小其尺寸,简化了工艺流程;硝化产生的酸度可部分被反硝化的碱度中和;可以缩短水力停留时间,减少反应器体积和占地面积。1.2.3厌氧氨氧化收稿日期:2005ˉ11ˉ27作者简介:宋整萍(1968-),女,山西平遥人,1990年毕业于山西大