陜西省某企業以煤焦油為原料，生產萘油、洗油、輕油、脫酚油、蒽油及瀝青等產品，產品規模為26.5 萬t/a，所排廢水主要為焦油加溫靜置脫水產生的廢水、生產過程中產生的分離水和管道清掃產生的冷卻水。煤焦油廢水中的污染物濃度高，組成復雜，除含有氨氮、硫氰化物、氰化物外，還含有酚、吲哚、喹啉等單環或多環芳香族化合物以及含氮、硫、氧的雜環有機污染物，屬于較難處理的污水之一〔1〕。其原水水質情況見表1。
表1 原水水質
根據現場的實際排放量設計廢水處理站規模為60 m3/d(即2.5 m3/h)。處理后的廢水要求達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一級排放標準要求(見表2)。
表2 GB 8978—1996 一級排放標準
1 ENRT 工藝原理及流程
ENRT 是一種高效脫氮技術，即短程硝化厭氧氨氧化，其工藝原理是在硝化階段通過氨氧化細菌將部分氨氮氧化成亞硝酸鹽氮〔2-3〕，剩余的氨氮和已轉化的亞硝酸鹽氮在厭氧環境中由厭氧氨氧化細菌直接生成氮氣〔4〕。
ENRT 工藝流程如圖1 所示。
高濃度的煤焦油廢水在進入污水處理系統之前首先經過蒸氨塔以去除氨氮及低沸點的有機物，從而降低后續處理單元的污染負荷。蒸氨后出水水質為：CODCr≤2 500 mg/L，氨氮≤300 mg/L，揮發酚≤600 mg/L，氰化物≤120 mg/L，SS≤300 mg/L，pH 為8~9。
蒸氨后的廢水需經過除油和調節2 個預處理環節。除油采用兩級除油，分別設置了除油池和氣浮機，通過兩級除油處理可有效降低進入生化處理裝置的油含量。調節池可調節水質水量，使進入處理系統的污水不出現大的水質水量波動。調節后的廢水進入ENRT 生化系統進行脫氮，并去除酚、氰及其他有毒有害物質。
2 現場工藝調試及運行情況
2.1 好氧、厭氧污泥的啟動、培養與馴化
該企業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%。根據現場實際池容取干污泥2.4 t，分別在一段好氧及二段好氧進行投加活化。活化時控制好氧池溫度在30 ℃左右，pH 在8 左右，池內氨氮控制在20~30mg/L， CODCr在500 mg/L 左右。經過36 h 的悶曝后鏡檢發現有少量原生動物，污泥呈黃褐色，標志污泥啟動結束〔5〕。
由于煤焦油廢水的B/C 較低，故需要在污泥培養階段加入一定量的營養鹽。以m(COD)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1 投加工業葡萄糖、磷鹽(工業磷酸二氫鈉)，微生物利用的氮素由污水中氨氮及有機氮提供。理論計算投加1 g葡萄糖=1.06 g COD，實際調試過程中由于藥品純度及污水成分復雜性等原因略有調整。磷鹽根據水中總磷濃度進行投加。具體污泥培養采用間接換水的方式，控制一段好氧及二段好氧池內溫度在30~35 ℃，pH 在7.8~8.3 之間，氨氮控制在30~40 mg/L。培養過程中，由于氨氧化細菌不斷繁殖，在氨氧化過程中會產生大量的H+，導致水體pH 不斷下降，當pH<7.8 時補充工業碳酸鈉保持pH在7.8~8.3 之間。當氨氮下降時換水，換水過程中控制池內氨氮在30~40 mg/L。經過15 d 左右的培養，鏡檢發現較多活躍的原生動物如鐘蟲、楯纖蟲、游泳型纖毛蟲以及少量后生動物輪蟲、線蟲等，此時即可進入馴化及增負荷調試階段。
馴化和提高負荷采用連續進水方式，連續運行的初始階段采用滿負荷的1/5 進水，再根據現場實際情況做進水調整。調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。為了使生化系統平穩提升負荷，在提升負荷前期可以適量補充鐵鹽、磷鹽及葡萄糖直到滿負荷運行。
厭氧池的啟動和培養時間長。在啟動、培養和馴化過程中將一段、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。經過約50 d 的馴化，厭氧池表面出現大面積氣泡，監測發現其出水氨氮和亞硝酸鹽明顯呈一定比例下降，說明厭氧活性污泥啟動完成。
生物炭池活性污泥來自二段好氧出水中帶來的少量菌膠團，其培養與馴化是先向池中投加一定量的活性炭顆粒，吸附污染物并轉化為自身的營養源。控制混合液pH 為7.5~8.0 ，溫度30~ 33 ℃，進水CODCr 200～500 mg/L ，同時加入少量葡萄糖、磷鹽等營養物質。生物炭池按m(COD)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1 的營養比例進行投加，然后進行悶曝，檢測氨氮、CODCr、揮發酚及氰化物等各項指標進行調試。
2.2 現場運行情況
系統調試成功后進入穩定運行階段，運行期間采用連續進水方式。為保持整個系統穩定運行，首先需要保證調節池的三穩，即穩定水質、穩定水量、穩定水溫。調節池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。其次要補充工業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。比較后控制整個生化系統的溫度在30~40 ℃，如果溫度較低則利用蒸汽進行加熱，保證系統的穩定運行。
2.3 ENRT 工藝的處理效果
系統在2010 年2 月末調試成功，運行穩定。調試成功后一個月內的進出水CODCr及氨氮情況如圖2、圖3 所示。
2.4 運行成本分析
(1)人工費。廢水處理站設4 名工作人員，人均年工資計14 400 元，處理量為60 m3/d，則噸水處理人工費為2.6 元/m3。
(2)藥劑費。所需藥劑及其用量見表3。
表3 藥劑及用量
從表3 可以看出，處理1 t 廢水所需的藥劑費用為2.442~2.904 元。
(3)電費。若電費單價以0.7 元/(kW·h)計算，動力消耗費用約為2.5 元/m3。
綜上所述，噸水處理總成本約7.54~8.0 元。
3 結論
(1)ENRT 工藝對煤焦油深加工廢水的CODCr去除率為92.1%~96.1%，氨氮去除率達到92.2%~100%，總氮去除率達75%以上，出水可達到《污水綜合排放標準》(GB 89782—1996)的一級排放標準。
(2)ENRT 工藝脫氮不同于傳統的硝化反硝化，無需硝化液回流，與原水中的C/N 無關，無需外加碳源，動力消耗小，脫氮效率高，大大降低了運行成本。
(3)ENRT 工藝出水經生物炭池、砂濾罐、活性炭罐、精濾罐進一步處理后，可滿足廠區回用水要求。
(4)ENRT 工藝適于處理含氮高、毒性強的有機工業廢水，如焦化廢水、焦油深加工廢水等。
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