O／A—O工艺运用高效菌种HSBEMBM®处理焦化废水

彭霓如

(新余钢铁股份公司焦化厂，江西新余338001)

摘 要：介绍了浙江汉蓝环境科技有限公司利用O／A—O工艺结合HSBEMBM®新钢焦化废水的工程应用，O／A—O新技术工艺简介，高效菌种的培养驯化及生产调试、稳定生产。该工艺投资较少、工艺先进，对焦化蒸氨废水的处理运行成本低，实现了焦化废水达到国家钢铁行业排放标准(GB13456—1992)中的一级标准，在此基础上进行脱色处理后，可达到工业用水中水要求实现循环利用。

关 键 词：O／A—OHSBEMBM®；焦化废水；调试；运行管理

1 概述

我厂原污水处理站，始建于1986年。系采用传统一级好氧结合生物铁法工艺，处理焦化厂剩余氨水及终冷含氰废水，同时产生普鲁士兰。因为我厂煤气净化回收系统的不断改造，废水的水质发生变化，污水处理站也进行了相应的改造。最终形成简单的活性污泥爆气处理剩余氨水。由于取消了预处理工艺，以及污泥对各因子降解能力不足，致使我厂原污水处理站长期不能达标排放。随着新钢公司300万吨薄板工程项目的实施，配套建设两座6米焦炉，新增焦炭产量125万吨，我厂共形成了250万吨焦炭生产能力。新建焦炉的同时，必须兴建一个新污水处理站。国家环保部环评报告中指出，所有焦化废水经处理后必须达到国家现行综合污水排放一级标准，且不得新增污水排放口。

根据国家环保部环评报告要求，我厂决定在新建两座6米焦炉的同时，新建一个污水处理站。污水处理工艺系采用O／A—O工艺结合HSBEMBM®。该工艺具有流程简单，细菌耐冲击能力强，对氨氮和COD降解能力特别有效。该项目于2008年3月开始建设，2008年7月开始进废水，2008年10月全部将导入废水全面开始调试。在实现达标排放的基础上增加一套脱色装置，使出水达到工业中水，基本做到回用的要求。现将有关情况作如下叙述：

2 新建内容

(1)焦化技改工程总包方首钢设计院采纳浙江汉蓝环境科技有限公司的O／A—O工艺结合HSBEMBM®整个工程从设计施工到竣工投产均由该公司总承包。新建一套处理能力为150m3／h的新O／A—O工艺，承担新厂蒸氨废水、老厂蒸氨废水、煤气水封排水、地坪清洗水等废水处理。

(2)工程新建期间，全厂废水仍进原有系统进行处理，待系统开工调试，废水逐步切换至新建系统直到系统竣工、污泥驯化生产正常。

3 工程竣工后工艺简介

工程竣工后工艺流程见图1。

由生产车间排出的废水(新厂蒸氨废水、老厂蒸氨废水和地坪清洗水)，首先进入隔油池进行物理隔油。煤气水封水由生产车间槽车运至水封水池，通过泵提升入隔油池。隔油池上设刮油刮渣机，刮油板将浮油刮至出水端的收集槽，依靠重力排入贮油池。隔油池底部设集油斗，每个集油斗设排油阀，定期人工清除重油。除去重油和轻油后的污水进入调节池。轻油收集后储于贮油池中，送煤场配煤或回收利用。

废水隔油后自流入调节池；同时兑入部分循环系统的排污水，进行水量调节、水质混合。设事故调节池一座，用于调节事故用水。

均合后废水由泵提升进入气浮池进行化学除油，气浮装置使微小气泡粘附污水中的小油珠和SS使其浮至水面被刮除，废渣收集后储于贮渣池中，通过泵排至污泥浓缩池。

气浮处理后废水自流入初曝池，初曝池的目的主要是去除废水中大量抑制脱氮菌属生长的CN-、SCN-等有毒有害物质。向初曝池投加HSBEMBM®制剂和活性碳，初曝池出水口流至初沉池进行泥水分离，污泥回流至初曝池，污泥回流比约为75％。

设初沉池两座，内设刮泥机。该池对初曝池的混合液进行固液分离，出水自流至A／O2段，底流污泥用污泥回流泵提升至初曝池入口处，剩余污泥排至污泥浓缩池。

初沉池出水自流至A／O2段，即脱碳、脱氮处理单元，该单元由兼氧池、好氧池、二沉池组成。该单元的生化处理工艺是针对废水有机物浓度高、NH3—N含量高，依据同类废水处理运行结果而设置的；池中投加HSBEMBM®制剂和活性碳，通过调整微生物生存环境，发挥其在不同环境下表现不同特性的属性，完成硝化、反硝化的脱氮过程，同时完成脱碳任务。生化处理单元中，兼氧池、好氧池、二沉池之间的水流实现自流。根据以前的成功经验，兼氧段采用无氧搅拌，好氧采取鼓风曝气，保持各构筑物内混合液处于完全混合或悬浮状态。好氧池、兼氧池之间设置内循环系统，硝化液回流比为300％；二沉池沉淀污泥通过回流至兼氧池，污泥回流比为75％。

设二沉池两座，内设刮泥机。该池对后段好氧池的混合液进行固液分离，出水自流进入混凝反应池，污泥用泵提升回流至兼氧池入口处，剩余污泥排至污泥浓缩池。

二沉出水达标情况下，出水直接通过超越管外排。混凝反应池和混凝沉淀池作为生化出水的保险措施。混凝沉淀池的泥渣经浓缩池浓缩后去污泥脱水，压滤后干泥(含水率为80％)外运，泥饼掺煤处理，根据类似工程经验，采用本处理工艺，整个生化过程剩余生化污泥量较少。为确保出水水质回用或外排，考虑设置过滤工艺，通过活性碳过滤器对出水进行深度处理，并设相应的过滤加压泵和反洗泵，外排水用泵送至界区(管径DN250、压力0．4MPa)。浓缩池的分离水、压滤机压滤出水和活性碳过滤器反冲洗水汇入集水池，通过泵提升入调节池。

3．1 初曝系统

初曝系统包括初曝池和初沉池。主要是对废水进行预处理，去除对硝化一反硝化作用有害和有抑制作用的有机和无机污染物(酚、氰等)，为后续的二段生化系统进行生物脱氮提供一个良好的环境。在预曝系统中，溶解氧和COD的去除效果的控制非常重要，若溶解氧过低，则酚、氰的去除效果不理想，会直接影响到后面生物脱氮的效果；若溶解氧过高，虽然酚、氰的去除效果会很好，但是会导致CODCr的去除率大大提高，造成后段生化处理的碳源不足、溶解氧过高，致使反硝化效率不高，最终影响总氮的去除率。因此，在初曝系统必须严格控制溶解氧质量浓度在合适范围内(一般控制在2mg／L～4mg／L)，以保证二段生化处理效果。

3．2 二段生化系统

二段生化系统主要由好氧硝化和兼氧反硝化组成，主要反应过程为：

(1)细胞合成

nCxHO+nNH3+n(x+y／4－z／2－5)O2→(C5H7NO2)+n(x－5)CO2↑+n(y－4)／2H2O

(2)细胞分解

(C5H7NO2)n+5nO2→5nCO2↑+2nH2O+nNH3↑

(3)硝化反应

NH3+H2O→NH4++OH-

2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+

2NO2-+O2→2NO3

(4)无氧脱氮反应

8NO3+5CH3COOH(酸化水解产物)→4N2↑+10CO2↑+8OH-+6H2O

8NO2+3CH3COOH(酸化水解产物)→4N2↑+6CO2↑+8OH-+2H2O

废水经过初曝系统预处理后，进入兼氧池进行前置反硝化处理。兼氧池内利用浮桶搅拌器对污泥进行搅拌，使得污泥处于无氧悬浮状态．提高微生物与废水中污染物的接触面积，有利于反硝化作用的进行。同时，对大分子有机物进行酸化水解，提高了废水的可生化性。经过预曝系统和前置反硝化处理后，进入好氧池废水的CODCr，浓度基本在硝化作用的抑制浓度以下，为硝化作用提供一个良好的低碳环境。同时往好氧池投入适量的NaOH。来调节系统的pH值(一般维持在7．5～8．0)，使得微生物能够很好地进行硝化作用，达到较好的氨氮去除效果，氨氮去除率可达到98％以上。

4 生产调试及试生产情况

调试自2008年8月中旬开始至2008年12月进入试运行，可分为污泥培养驯化阶段和稳定运行阶段。

4．1 污泥的培养与驯化

2008年8月22日，向各池中加入半池工业用水，同时向各池内投入HSBEBM®微生物及粉末活性炭，开始激活。后投加营养液，有C源、N源和适量磷盐，创造不同环境条件，培养所需的不同优势菌。从2008年8月23日开始，间歇向各池进原水，同时根据分析的各池CODCr，NO2—N，NH3—N等数据调节各项指标及进水量，进水量及进水时间逐渐增加。O1池主要培养好氧茵以降解焦化废水中CODCr考虑到进水CODCr浓度较高且难降解物质所占比例较大，因此DO控制在2～5mg／L。A池的溶氧控制在DO<0．5mg／L，O2段的DO控制在2～4mg／L，O2池因硝化反应，将pH控制在7．0～8．4，开始用碳酸钠调节并可补充一定的无机C源，稳定后用NaOH调节。2008年11月25日，O2池的NO2-—N浓度达到150mg／L，硝化反应完成。A池的NO2-—N浓度到30mg／L，随后即开始下降，整个池子能看到闪光的针眼泡。反硝化反应也开始启动。至2008年12月25日，生化池各项功能已经基本完成，污泥的培养驯化完成。

4．1．1 O1池的CODCr降解

在此阶段，进水CODCr浓度在1000～2000mg／L，出水在400～800mg／L。经过一个月时间，污泥浓度到4g／L，具备了很强的降解CODCr的能力，表明HSBEMBM对该浓度焦化废水具有很好的适应性，可以处理该废水并具备很高的降解力。

4．1．2 O1池的含氮化合物的降解

O1池的出水NH3—N浓度高于进水，其差值在20—40mg／L，进水浓度在120～140mg／L，而出水在150～180mg／L。NH3—N浓度增长较大，说明水中含氮化合物如氰化物、硫氰化物以及喹啉、吡啶等有机物在微生物作用下降解后释放出NH3—N。因此，进出水NH3—N浓度差越大(在有机氮浓度一定的情况下)，说明微生物的活性很好，降解能力强。这也可作为衡量微生物状态好坏的一个指标。

4．1．3 O2池的硝化和反硝化

从10月份开始，在该池中一定的NO2—N积累，由开始的10mg／L到最高的30mg／L，表明在该池中也有硝化反应，能降解一部分的NH3—N。同时在观察SV30的时候，可以明显地看到有小气泡附着在絮体上，不断的上浮，表明有反硝化现象。由于是活性碳作为载体，具有很大的表面积，在絮体内部产生了微厌氧的环境，使的反硝化细菌得以生长和繁殖，从而使的生成的NO2—N在C源的条件下，反硝化产生了氮气。以上表明在高CODCr负荷的情况下，控制不同的工艺参数可以实现硝化和反硝化。当然该池的功能还是处理CODCr等有机物，因此，后来调整工艺参数，使得CODCr的处理能力加大，硝化和反硝化现象也就消失了。

4．1．4 控制O1段的CODCr去除率

由于A／O段即A段反硝化所需的C源由O1段提供，且反硝化的彻底与否都直接关系到O1段交给其的C源，因此，要根据硝化所产生的NO2-—N或NO3-—N的浓度来确定所需的C源。这时就要控制O1段CODCr的去除率，通过工艺参数的调整(有DO、SVI等)来达到要求，这样就可以交给反硝化所需的合适的C源，又不会使CODCr过高，影响硝化的进行。因为，根据理论，只有BOD5小于20mg／L的条件下，硝化才会进行得彻底。

4．1．5 A池反硝化的C／N

根据传统理论，进入A池的C／N在5以上，才能进行较好的反硝化，进行较完整的脱N。然而在HSBEMBM®高效菌的作用下，控制不同的工艺参数及SVI，C／N在2．5以上即可实现并满足脱氮的要求。在工程的应用上这是一个很关键的进步。因为，HSBEMBM®有100多种单一的微生物组成，其间有互生、共生等关系，可以利用不同的酶系进行有氧、厌氧、兼氧等生物反应，使得脱氮能力加强。

4．1．6 O2池的SND现象

SND即为同时硝化反硝化，最高时总氮浓度差可达30mg／L。表明在好氧环境下，在活性碳作为载体的条件下，由于其有很大的比表面积，在絮体的表面形成好氧环境，适宜好氧微生物硝化菌的生存和繁殖，故发生了硝化反应。而在絮体内部是微厌氧环境，故反硝化菌得以生存和繁殖，发生了反硝化反应。同时控制不同的工艺参数，SND现象会有很大的不同。这在杭钢、南钢都有此现象。

4．1．7 O2短程硝化

短程硝化即将NH3—N氧化到NO2-—N，通过控制pH、DO、温度等参数，使得亚硝化菌占优势，完全可以实现短程硝化。在10月初以前，NO2-—N已经到了150mg／L，而NH3—N浓度检测不出。通过控制不同工艺参数，使得硝化菌占优势，从而NO2-—N氧化成NO3-—N，不影响出水CODCr指标。但是短程硝化的实现，可以降低硬件设施的投资以及运行费用。因此，在以后的设计中考虑A池的脱氮效果后，实现其短程硝化。

4．2 系统的稳定运行阶段

在12月中旬，系统开始了满负荷的稳定运行。进水量125m3／h，通过控制不同的工艺参数，使得微生物活性和各去除率达到最佳。检测各进出水数据，进水CODCr浓度在4500mg／L左右，降解至二沉出水250mg／L，进水NH3—N浓度350mg／L，降至10mg／L，稳定运行阶段出水指标见表1。

4．3 絮凝处理阶段

2009年9月开始对二沉出水进行絮凝处理，用絮凝剂进一步降解不可生化COD，使其二沉出水由200—250mg／L降100mg／L以下。据现埸检测，絮凝后出水COD最高92mg／L，最低35．64mg／L，使该系统运行完全满足出水达到GB8978—1996一级标准内。

5 脱色

在出水达标的基础上，进一步采用脱色处理，通过废水处理系统后道混凝工序改造，对废水进行深度处理，进一步降低外排水中CODCr悬浮物及色度指标，使出水的色度保持在10倍以下。水质显著改善，从而使生化出水得以实现回用和零排放。

6 结论

(1)从废水处理实践得出HSBEMBM®高效微生物结合O／A—O工艺高浓度处理的焦化废水，不需稀释水，节约了大量的水资源。处理效果好，主要指标CODCr的去除率90％以上，NH3—N的去除率99％以上。去除NH3—N和难降解有机物的能力独特。

(2)HSBEMBM®微生物制剂一次投加，无须补加，本身无毒性，无致病性，不会造成二次污染而且污泥产量少，在稳定运行一年内未排过泥，固废处理运行成本低廉。

(3)控制不同的工艺参数，可以实现不同的反应阶段，有短程硝化、有SND等，充分体现了HSBEMBM®。结合O／A—O工艺的选择性非常强。

(4)用活性碳作载体可以吸附细菌，形成较大的絮体，污泥沉降性能佳、紧密度高、稳定性好。并使得世代周期长的微生物如硝化菌等留在系统内，给微生物的生长和繁殖提供了基数，并且大大提高了污染物的去除率。我厂的污水处理系统能很好地稳定达标排放。

(5)对废水的进一步处理后处理后，可用于焦化厂除尘或者用于园林灌溉，每年节省的水资源费可达0．26×106×1．2=31．2万元。每年可减少COD排放量110吨。废水处理达标，污染物减少，从而避免了对周围环境的影响，也使新余钢铁股份有限公司焦化厂得到环境可持续发展，同时树立企业环保增效形象。