工程概况
【资料图】
闽光焦化有限责任公司生产废水处理站设计规模1200m3/d，设计进水水量、水质见下表。
采用A/O—接触氧化工艺，工艺流程见下图。
主要构筑物和设备参数
（1）调节池
1座。钢混结构，平面尺寸16m×15 m×6m，有效水深5.5m，HRT24h。内设自吸泵3台（2用1备），单台Q=30m3/h，H=12m，N=1.5kW，潜水搅拌机4台。
（2）斜管除油池
一般要求进生物处理前含油量不超过100mg/L，HRT30min。乳化油和胶体状油可采用溶气气浮法去除。如需进一步提高去除效率，可投加混凝剂，如FeCl3250 mg/L和高分子絮凝剂3mg/L，除油效率可达85%。
（3）A/O池
钢混结构，A池和O池合建，分为2组，A池单座尺寸为20m×11m×6.5m，有效水深5.5m，HRT23h。O池分为2段，每组尺寸为20m×21m×6.5m，有效水深5.5m，HRT46h。O池末端设混合液回流泵4台（单台Q=85m3/h，H=5m），回流至A池。A段每组设置2台潜水搅拌机，用于缺氧段的混合搅拌，共4台（单台N=4kW，n=43r/min）。A/O池设计总处理水量85m3/h（含30m3/h稀释循环冷却水），混合液回流比为500%~1000%，污泥回流比为50%~200%。
（4）接触氧化池
尺寸11m×11m×5.5m，HRT13.3h，DO 2~4mg/L，容积负荷为1~2kgCODCr/（m3·d）。池内设PE半软性填料，填料层高3m，总体积为363m3。
（5）沉淀池
初沉池、二沉池各1座，均为钢混结构，中心进水辐流式，Φ12m×3.5m，超高0.5m。池内设单壁周边传动吸泥机1台。
污泥的培养与驯化
（1）好氧污泥的培养与驯化
将蒸氨废水、生活污水除油后在调节池中调节好水质，测其CODCr300~600 mg/L，酚50~80mg/L，CN-≤10 mg/L，油20～30 mg/L，NH3—N≤100mg/L，保证水温在30℃左右，并投入焦化废水好氧剩余污泥，曝气控制DO≤4mg/L。保证持续稳定的进水并投加适量的葡萄糖，以增加污泥的成长速率，O池内出现混浊不清的絮凝体，并在显微镜下观察到大量的菌胶团。当污泥沉降性能差时加适量铁粉（补充营养元素）促使污泥沉降。这样一直持续到混合液30min的沉降比达到5%~8%时，可连续回流污泥，加大进水量，进行连续回流，回流量依回流污泥的沉降比、污泥浓度而定。此时在显微镜下观察可能有原生动物，逐步提高进水水质指标，污泥沉降比不断增加，经过20d左右，污泥沉降比增至20%~40%，通过观察，当污泥沉降比不再增加或有所降低时，表明细菌微生物的生长已进入稳定期，需要增大进水量至满负荷，补充磷等营养物。当在显微镜下观察到有线虫出现时，说明活性污泥已驯化成熟。
（2）缺氧池微生物的培养与驯化
当O池活性污泥培养驯化成熟后，运行一段时间将O池的剩余污泥排入A池开始培养及驯化。控制DO≤0.5~1mg/L，适当提高O池溶解氧来加速反硝化，控制硝化液回流量（由小到大）并投加葡萄糖，调整pH7~8.5，水温25~35℃，（每小时温度波动≤1℃），好氧细菌逐渐转化为兼性厌氧细菌，经过一段时间，逐步完成兼性厌氧细菌自然筛选淘汰过程。随着硝化反应过程的进行，可以观察到缺氧段有气泡产生，气泡数量显著增加，当缺氧段碱度较大时，产生的气泡个体较大，整个缺氧槽上部覆盖着一层泡沫，其厚度可达1~3cm。从缺氧段取混合液于量筒中沉降时，可以观察到污泥先下沉后浮起的典型反硝化所造成的现象。A池膜上的好氧菌转为兼性厌氧细菌，厌氧膜薄、细致、密实，并开始生成变厚，脱氮作用不断增强，完成NO3-及NO2-的无害化转化过程。
（3）接触氧化池的培养与驯化
生物膜的培养与驯化是接触氧化池运行中重要一环，采用A/O池出水中游离细菌培养（或O池剩余污泥更为容易），控制DO2~4 mg/L及出水酚含量3~5mg/L。满足其营养平衡，1~2个月后，生物膜厚度可达到1~2 mm。溶解氧过大，不利于生物膜的形成。
运行情况及影响因素
经过将近三年的实际运行情况来看，由于生产工艺的原因，进水中的氨氮远大于设计指标300 mg/L，C/N不合理，致使NH3—N超标，因此只有减少进水NH3—N的含量，才能满足设计要求NH3—N含量≤150mg/L。
实现短程硝化反硝化生物脱氮技术的关键在于控制硝化停止在HNO2阶段，阻止NO2-的进一步氧化，而亚硝酸型硝化反应的控制一定程度上取决于对两种硝化菌的控制，亚硝酸菌和硝酸菌在生理机制及动力学特征上存在固有的差异，导致某些影响因素对两种硝化菌存在不同程度的抑制作用，从而影响硝化形式。因此，实现短程脱氮的途径就是控制能对亚硝酸菌和氨氧化菌两种硝化菌产生不同作用的微生物生命活动影响因素，主要有温度、DO、pH、游离氨(FA)等。运行的最佳工艺参数见下表。
（1）温度
升高温度不仅能加快亚硝酸菌的生长速率，还能扩大亚硝酸菌和硝酸菌在生长速率上的距离，有利于实现短程硝化。但是，温度对生物脱氮系统中的氨氧化菌的影响是双重的，既影响微生物的生理活性，又影响微生物底物FA在水溶液中的形态。有研究认为，当温度升高时，亚硝化速率及FA浓度均升高，但在FA浓度小于10m/L条件下，温度超过25℃，亚硝化速率开始出现下降的趋势，原因是温度的升高引起了氨氧化菌细胞内的蛋白质变性。温度适宜时(30℃左右)，硝化菌活性较高，且反硝化率较高，有利于废水中NH3—N的去除，过高的进水温度（水温>38℃）造成硝化菌大量死亡，活性降低，严重影响脱氨效率。在本工艺运行过程中出现长时间在40℃左右运行，造成A池污泥严重上浮，污泥严重流失在ld内流失量达到80％左右，最严重情况会造成A池填料支架浮起来，水温对系统的影响情况详见下表。
（2）碱度和pH
可以通过在线监测反应过程中ORP和pH的变化来间接了解体系内COD的降解情况、氨氮的硝化程度和亚硝酸盐的反硝化情况，并可根据ORP和pH的特殊点判断硝化反硝化终点，从而减少曝气时间，避免过度曝气对短程硝化的影响。控制不好直接影响处理效果，甚至造成生化系统的瘫痪。硝化池的碱度高，硝化效果好，但碱度也不能太高，因为碱度增加势必使pH升高。当pH从7升至9时，水中游离氮从2%增加到30%。从而降低硝化性能，因为硝化是以铵离子为主要对象，同时，游离氨会对硝化产生抑制作用。硝化过程中，将释放出H+，使pH下降。硝化菌对pH的变化十分敏感。为了保持稳定的适宜pH，应有足够的碱度进行缓冲和调节，一般说，1g氨氮（以N计）完全氧化需7.2g碱度（以CaCO3计）。因此，硝化反应池中所消耗的碱度主要用于中和硝化过程所产生的硝酸及亚硝酸。从而防止水中pH降低，形成酸性环境，抑制硝化菌生长，导致硝化反应中止。反硝化过程中适宜的pH为7.5~8.5，亚硝化过程中适宜的pH为7~7.5，硝化过程中适宜的pH为7~8。投加适量的碱量，确保pH保持在7~8，能保证NH3—N脱除效率。通常pH低于5或高于10时，活性污泥受到的抑制快速而明显，恢复也需要相当长的时间。
（3）碳氮比（C/N）
C/N对硝化和反硝化过程都有明显的影响。理论上讲，C/N>2.86才能满足反硝化作用对碳源的需要。而该厂由于废水组成中CODCr与NH3—N之比为2~2.5，废水中NH3—N含量偏高，碳源不足，总氮去除率达60%~70%，生化出水NH3—N达100mg/L左右，超过国家允许排放标准。进水中有机物浓度高，则反硝化率较高，出水中的NH3—N即降低，因此必须寻找新碳源以补充反硝化碳源之不足。采取措施有：①添加葡萄糖作为补充碳源；②投加铁厂或锻造厂的除尘铁粉以提供铁、锰、铜、锌等微营养元素促进污泥的生长。
当废水中NH3浓度较高、pH偏于碱性时，易形成亚硝酸型硝化，在相反条件下，则形成硝酸型硝化的倾向很大。另外氨氮负荷过高时，在系统进行初期有利于繁殖较快的亚硝酸菌增长，使亚硝酸产生量大于消耗量而出现积累。但是硝化菌对游离氨具有适应性，即游离氨浓度对硝化菌的抑制浓度随反应时间变化可以不断提高，因此由此实现的短程硝化在长时间内是不稳定的。
（4）溶解氧（DO）
焦化废水生物脱氮调试结果表明，O池DO应控制在3~5mg/L。过多的氧会抑制异化反硝化菌对硝酸盐的还原，从而影响脱氮能否进行到底。有资料报道，氧能抑制有些反硝化菌合成硝酸盐还原酶，氧可做为电子受体，从而竞争性地阻碍了硝酸盐的还原。只有在环境中DO=0时，反硝化速率才达到最高。随着DO的上升，反硝化速率逐渐下降。当DO>1.5mg/L时，反硝化速率接近于零。调试结果也表明：生物膜法反硝化系统的DO可稍微高些，控制在DO<1.5mg/L即可。
（5）活性污泥浓度（MLSS）
其值一定要以曝气池末端混合液浓度为标准，至少每天检测一次。其MLSS保持在4000~5000mg/L。与之相对应的MLVSS也要关注，二者之比在0.85左右。
（6）活性污泥容积指数
应控制在100~120，对污泥的膨胀和老化有很重要的指导作用。
（7）活性污泥回流比
回流比对系统的正常运行起到很关键的作用，应根据工艺系统的实际情况确定。尤其污泥在污泥膨胀和污泥老化时将起到关键的作用。为了提高脱氮效果，必须提高回流比。因为提供反硝化的NO3-，NO2-越多，回流比越大，CODCr和硝酸氮的去除效果越好，但相应动力消耗就越大，进入厌氧段溶解氧越多。一般认为回流比200%~300%最经济，由于本项目废水浓度高，为保证处理效果，硝化液回流比为800%~1000%。
（8）系统处理效果
废水实际处理效果如表所示。
小结
（1）由于焦化废水中除大量的CODCr外，还含有高浓度氨氮，应先去除剩余氨水中氨氮。采用蒸氨塔既保证了一定的pH又能将废水中的氨氮降低，对后处理有很大的好处。所以一定要保证蒸氨塔稳定的运行。同时从工艺的角度出发，尽量将原水的CODCr降下来，对后续的生化处理也很重要。
（2）硝化菌和反硝化菌对外界影响因素非常敏感，必须严格控制蒸氨塔出水pH在8~9，且NH3—N不超过300mg/L，保证调节池NH3—N不超过150mg/L。在调试和实际运行中当进水氨氮突然升高或pH突然升高时，A池出水水质很快变差，水面气泡也很快减少，严重时甚至观察不到气泡出现。O池亚硝酸氮含量明显下降，O池中的微生物被高浓度NH3—N所抑制，微生物活性和生物相很快变差，系统出水的CODCr从100mg/L上升到150mg/L，甚至400mg/L，NH3—N迅速升高甚至高于进水氨氮。一旦发生此种现象，系统恢复起来需要很长时间，污泥浓度也会逐步下降。供氧充足才能保证硝化反应顺利进行，本工艺要求O池内DO3~5mg/L，硝化反应才能完全，有利于NH3—N的降解。保持较长的污泥龄（大于30d），有利于NH3—N的脱除。
（3）接触氧化工艺适用于焦化废水处理。选用具有一定吸附性能的活性填料，易挂膜，生物膜活性高，构成稳定的生态系统，有利于保持水质的稳定。接触氧化池中有充足的溶解氧供给废水，废水中的有机物被填料表面的生物膜吸附，有助于较低浓度废水的处理，污泥产量低，无须污泥回流，运行成本低。接触氧化法还具有良好的硝化—反硝化功能，对废水中的NH3—N有一定的脱除作用。
（4）在后续工段需投加絮凝剂才能保证出水指标的合格。
（5）项目总投资1251万元，其中设备506万元，土建493万元，安装112万元，其他140万元。运行成本为4.3元/m3，其中药剂2.2元/m3（不含深度处理0.7元/m3），人工费0.3元/m3，电费1.8元/m3。
